一、恒興環(huán)保電捕焦油器的工作原理 

    電捕焦油器（電濾器）具有捕焦油效率高、阻力損失小、氣體處理量大等特點(diǎn)．不僅可保證后續(xù)工序?qū)怏w質(zhì)量的要求．提高產(chǎn)品回收率，而且可明顯改善操作環(huán)境。在化工、焦化、城市煤氣、建材、冶金、陶瓷等工業(yè)企業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。 我公司設(shè)計(jì)中所采用結(jié)構(gòu)形式有同心圓式、管式和蜂窩式等三種．無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)，其工作原理均可簡(jiǎn)化為圖1，即在金屬導(dǎo)線與金屬管壁〔或極板〕間施加高壓直流電，以維持足以使氣體產(chǎn)生電離的電場(chǎng)，使陰陽(yáng)極之間形成電暈區(qū)。按電場(chǎng)理論， 正離子吸附于帶負(fù)電的電暈極，負(fù)離子吸附于帶正電的沉淀極；所有被電離的正負(fù)離子均充滿電暈極與沉淀極之間的整個(gè)空間。當(dāng)含焦油霧滴等雜質(zhì)的氣體通過(guò)該電場(chǎng)時(shí)，吸附了負(fù)離子和電子的雜質(zhì)在電場(chǎng)庫(kù)倫力的作用下，移動(dòng)到沉淀極后釋放出所帶電荷，并吸附于沉淀極上，從而達(dá)到凈化氣體的目的，通常稱為荷電現(xiàn)象。當(dāng)吸附于沉淀極上的雜質(zhì)量增加到大于其附著力時(shí)，會(huì)自動(dòng)向下流趟，從電捕焦油器底部排出，凈氣體則從電捕焦油器上部離開(kāi)并進(jìn)入下道工序。

二、電捕焦油器的捕集機(jī)理

2．1 氣體的放電過(guò)程 在通常情況下氣體是不導(dǎo)電的，但在高壓電場(chǎng)的作用下氣體內(nèi)部的電子便會(huì)獲得足夠的能量成為自由電子而導(dǎo)電，被稱為自發(fā)性電離現(xiàn)象。氣體的自發(fā)性電離是建立在非均勻性電場(chǎng)中。在均勻性電場(chǎng)中，隨著電壓的增加，只要其間任何一點(diǎn)發(fā)生電離，兩極間將立即充滿帶電離子，整個(gè)空間的氣體被擊穿。此時(shí)電流急劇增加而形成火花放電。而在非均勻性電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度則隨兩極間的距離增大而迅速下降．圖2示出了氣體的電離曲線。

如圖2所示，在OA段，氣體僅借助于自身存在的少量自由電子導(dǎo)電，隨著電壓的升高，電流也逐漸加大，即自由電子的數(shù)量隨著電壓的升高而逐漸增加。當(dāng)電壓到達(dá)A’點(diǎn)時(shí)．電流已達(dá)到飽和，不再增加，這時(shí)的電流稱飽和電流，此時(shí)，氣體的導(dǎo)電能力只取決于氣體中的離子與電子數(shù)，與電場(chǎng)強(qiáng)度無(wú)關(guān)。當(dāng)電壓升至B‘點(diǎn)時(shí)．自由電子獲得足夠的能量，碰撞中性分子使其電離，并開(kāi)始由離子輸送電流，該點(diǎn)的電壓稱為臨界電離電壓。 隨著電壓的繼續(xù)升高，電場(chǎng)強(qiáng)度也逐漸增大，在圖2曲線的BC段，氣體主要靠陰離子導(dǎo)電，這是因?yàn)殛庪x子的遷移率耍比陽(yáng)離子大，離子在單位場(chǎng)強(qiáng)中的運(yùn)動(dòng)速率即為離子的遷移率。 當(dāng)電壓升高到C′點(diǎn)時(shí)．電場(chǎng)中不斷產(chǎn)生新的離子，這時(shí)正負(fù)離子均參與導(dǎo)電．即出現(xiàn)“電子雪崩”現(xiàn)象。此時(shí)，在電暈極周?chē)男^(qū)域內(nèi)，在黑暗環(huán)境下可觀察到淡蘭色的光點(diǎn)．還可聽(tīng)到咝咝聲和噼啪的爆裂聲。這些蘭色的光點(diǎn)或光環(huán)就是電暈．故該段稱為電暈放電段．電離過(guò)程稱為電暈電離過(guò)程，此時(shí)通過(guò)氣體的電流稱為電暈電流，電捕焦油器就是利用電暈放電段工作的。 ‘ 對(duì)于開(kāi)始產(chǎn)生電暈的電壓(即C′點(diǎn))稱為臨界電暈電壓，兩極的電場(chǎng)強(qiáng)度為臨界電場(chǎng)強(qiáng)度，兩極間產(chǎn)生的電流叫電暈電流。在電暈區(qū)內(nèi)的陽(yáng)離子立即被電暈極吸引而失去電荷．而陰離子則受電暈極的排斥驅(qū)向沉淀極。 隨著電壓的增大，電暈區(qū)也隨之?dāng)U大，當(dāng)電壓上升到D′點(diǎn)時(shí)，兩極間產(chǎn)生火花，甚至產(chǎn)生電弧，氣體被擊穿．該點(diǎn)電壓稱為火花放電電壓?；鸹ǚ烹姇r(shí)．電壓急劇下降，同時(shí)在極短的時(shí)間內(nèi)兩極間通過(guò)大量電流，這種現(xiàn)象在工程中應(yīng)盡可能避免發(fā)生。氣體被擊穿的范圍一般僅限于距電暈極表面2—3mm的距離內(nèi)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電暈有利于提高焦油的捕集效果。電暈區(qū)外的空間被稱為電暈外區(qū)，不應(yīng)該有任何擊穿現(xiàn)象發(fā)生。

2．2工業(yè)中的選擇 根據(jù)供電極性的不同，電暈有陰電暈和陽(yáng)電暈之分。在工業(yè)生產(chǎn)中，大多采用陰電暈，因?yàn)樵谙嗤臈l件下，陰電暈可以獲得比陽(yáng)電暈高的電流，而且其閃絡(luò)電壓也遠(yuǎn)比陽(yáng)電暈放電要高。

2。 3影響電捕性能的主要因素 由于影響電捕焦油器操作性能的因素很多，選型時(shí)請(qǐng)告知粉塵與霧滴的密度、粘度、比電阻、氣體溫度、壓力、濕度、流速與雜濃度等。 

2．4場(chǎng)強(qiáng)分析 

   (1)當(dāng)輸人電壓低于臨界電壓U。時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)散度為0，即divE＝0。同時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)為電壓的梯度，即E＝gradU。這是矢量場(chǎng)散度，它等于LaPlace算子△u，解此方程并確定積分常數(shù)，可按下式求得靜電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)變化： E＝ （UB—UA)／(R·lnRB／RA)式中： R—距電暈極的中心距 RA—電暈極半徑 RB一沉淀極半徑， UA、UB—RA、RB處的電勢(shì) 可見(jiàn)，靜電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)分布與距電暈極的中心距離成雙曲線因數(shù)變化，見(jiàn)圖3曲線A。

   (2)當(dāng)升至臨界電暈電壓而開(kāi)始電暈放電時(shí)．則出divE＝4πρ，見(jiàn)圖3曲線B。由于離子空間的電荷效應(yīng)．使距電暈線的距離R較大處的場(chǎng)強(qiáng)E比曲線A大，因而場(chǎng)強(qiáng)的分布趨于均勻。當(dāng)電暈電流很大或離子遷移率K很小和R足夠大時(shí)，可解微分方程divE＝4πρ得：

    E—√2i/K(V／m)                                         (2)

K一離子遷移率

i一電暈線的比電流

解上式積分。并令i＝o。即臨界電暈電壓為

    Uo＝RaEOln(RB／RA)并解出

    i＝ZK(U—U。)U／R2bln(RB／RA)    (3)

   (3)當(dāng)電捕焦油器中帶有焦油霧滴的煤氣通過(guò)時(shí)，霧滴吸附了離子而帶電，并使空間的電荷密度增大，由于帶電霧滴遷移率較小，形成很強(qiáng)的空間荷電效應(yīng)，電場(chǎng)分布趨于均勻。

當(dāng)R足夠大時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)為：

E＝√i(1十2／3DS。r)／iλE。K    (4)

相當(dāng)于圖3中曲線C在工業(yè)生產(chǎn)中。為防止產(chǎn)生電暈阻止效應(yīng)和電暈閉塞現(xiàn)象發(fā)生．一般都采用圖3中曲線B的模式控制生產(chǎn)。

   (4)塵粒的驅(qū)進(jìn)速率。在電揚(yáng)中，荷電塵粒主要受電場(chǎng)力作用而驅(qū)向沉淀極；實(shí)際上荷電塵粒受重力、庫(kù)倫力、慣性力和介質(zhì)阻力等四種力的作用。由于重力和慣性力很小，可忽略不計(jì)。在正常情況下，塵粒在電場(chǎng)作等速運(yùn)動(dòng)，這個(gè)速度稱塵粒的驅(qū)動(dòng)速率，此時(shí)庫(kù)倫力和介質(zhì)阻力平衡，即Fc=F。。對(duì)于焦油霧滴，顆

粒均大于5μ，主要是碰撞荷電作用，因而

    w＝0．11δE2／η（m/s)    (5)

式中:

    δ一塵粒半徑，m

    η一介質(zhì)粘度．Pa·s

(5)效率。電捕焦油器的捕集效率和電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)，當(dāng)電捕焦油器結(jié)構(gòu)決定后，效率取決于荷電的驅(qū)進(jìn)速率和處理量．其效率可按下式計(jì)算： 

    η=1-e-Av/θ             (6)

式中：

 A一極板面積，m2

     θ—煙氣量，m3／s

    w一塵粒驅(qū)進(jìn)速率．m／s

三、電捕焦油器的結(jié)構(gòu)分析  

    三種結(jié)構(gòu)的電捕焦油器均由殼體、沉淀極、電暈極、上下吊架、氣體再分布板、蒸汽吹洗管、絕緣箱和饋電箱等部件組成，其主要區(qū)別是沉淀極的形式、電暈極的排布方式、絕緣箱和饋電箱．三種電捕焦油器的結(jié)構(gòu)比較

 （1）同心圓電捕焦油器。它由數(shù)個(gè)不同直徑的鋼板圓筒組成，以同一垂直軸為圓心，并以同一間距套在一起而組成沉淀極。由于電暈極之間的同性相斥．會(huì)使電場(chǎng)出現(xiàn)空位小空洞，即場(chǎng)強(qiáng)洞穴。易造成氣體在洞穴中短路流失，降低捕集效果，同時(shí)，同心圓電捕焦油器的制造精度要求高、安裝調(diào)試極為嚴(yán)格，在制造、安裝和運(yùn)輸中較易使同心度、水平度和垂直度產(chǎn)生變化，均會(huì)造成陰陽(yáng)極之間或其它部件間產(chǎn)生放電現(xiàn)象，難以達(dá)到要求的電壓，直接影響焦油的捕集效率，還易使電瓷瓶擊穿毀壞。因場(chǎng)強(qiáng)的電壓變化值為400V／mm，所以，陰陽(yáng)極間即使出現(xiàn)1mm的偏差，其場(chǎng)強(qiáng)電壓的變化值可高達(dá)400V。同心圓電捕焦油器具有流通面積大、氣體流速低和耗鋼材少等優(yōu)點(diǎn)。    

（2）管式電捕焦油器。由于鋼管與電暈線單獨(dú)組成電場(chǎng)，其場(chǎng)強(qiáng)電壓取  決于鋼管的半徑，其值為400R。由于管式電捕焦油器在每個(gè)管截面內(nèi)形成等極間距電場(chǎng)，而管與管之間則是空位，由管板盲區(qū)堵住這些空穴，這就降低了圓筒內(nèi)有效空間的利用率，減少了凈化通道的截面積。這種型式的電捕焦油器的鋼材耗量較大，但由于具有制造容易、等極間距電場(chǎng)、材料易得和安裝調(diào)試比較方便等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于大中型氣體凈化廠。

 (3) 蜂窩式電捕焦油器。蜂窩式與管式的結(jié)構(gòu)相同，是將通道截面由圓形改為正六邊形。兩個(gè)相鄰正六邊形共用一條邊，即靠中間的正六邊形的六條邊均被包圍它的六個(gè)正六邊形所共用。用2～3mm的鋼板制成的蜂窩板即可滿足工藝和機(jī)械強(qiáng)度的要求。由于蜂窩式電捕焦油器具有結(jié)構(gòu)緊湊合理、沒(méi)有電場(chǎng)空穴、有效空間利用率高、重量輕、耗鋼材少和捕集特性好等優(yōu)點(diǎn)，但存在制造難度大．在運(yùn)輸安裝過(guò)程中易產(chǎn)生誤差等缺點(diǎn)。隨著設(shè)備制造工藝水平的提高，蜂窩式電捕焦油器的優(yōu)點(diǎn)會(huì)越來(lái)越受到人們的重視，必將逐步取代同心圓式和管式電捕焦油器。