整理电除尘器使用与维修.docx
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整理电除尘器使用与维修
第一章绪论
电除尘器是利用电力进行除尘的装置，国外多称静电除尘器，而实际上“静电除尘”这个名词并不确切，因为粉尘粒子荷电后和气体离子在电场力作用下，要产生微小的电流，并不真正是静电。
但是习惯上叫电除尘器或静电除尘器。
电除尘器的机理，就其特性而言，是属于物理学范畴，更确切地说，是属于电物理学。
但是从电除尘器的实践经验来看，还要涉及到其它学科。
其中包括化学，气溶胶工艺学、化学工程学、电气工程学、电子学、空气动力学，机械工程学和公用工程学等，因此它是各学科领域的综合。
首先回顾一下国外电除尘器的发展概况，对掌握、了解电除尘器是很有帮助的。
第一节电除尘器的发展概况
静电除尘的第一个演示是由德国人霍非尔德（M.Hohlfeld）在1824年完成的。
他证明用莱顿瓶的电荷供给一个盛满带烟雾的玻璃瓶，通过放在瓶中的金属线产生放电现象而使烟气被净化。
二十世纪时的1907年美国加里福尼亚大学化学教授科特雷尔（F.G.Cottrell）将第一台电除尘器成功地用于工业生产。
他的试验装置用于捕集比电阻较低的硫酸雾和采用新发明的同步机械整流器。
1910年用于冶炼铜、铅、和锌回收烟气中的金属氧化物。
1912年用于水泥工业生产。
第一次采用细导线作放电电极，操作电压达45KV。
随着世界科学技术发展和工业水平的提高，西欧各工业发达的国家，在本世纪初时，相继开展电除尘器的研究工作。
特别是第二次世界大战以后，一些发达的资本主义国家，在发展工业的同时，出现了大气污染的社会问题。
从五十年代伦敦烟雾使四千余人在两周内丧死的事件发生后，大气污染的工厂日益受到社会各阶层的关注。
在这种背景下，电除尘器以其独特的优越性而兴盛起来。
本世纪三十年代，一些国家的有色冶金工厂为了利用烟气中大量存在的SO2来制硫酸，便采用效率较高的电除尘器捕集烟气中的固体金属氧化物粒子。
与此同时，水泥工业也开始采用电除尘器净化回转窑的烟气。
到五十年代，黑色冶金部门才开始采用这一设备。
1954年电除尘器第一次在净化高炉烟气方面获得成功，1956年电除尘器又用于净化吹氧转炉的烟气，同时在烧结、平炉、电炉、石灰窑、轧机等设备也都先后采用了电除尘器，五十年代可以说是电除尘器被广泛推广使用的年代。
除了冶金和建材工业部门采用外，迅速扩展到火力发电、化肥、造纸、石油、炭墨和合成纤维等工业部门。
到六十年代，电除尘器已遍及各个工业部门，这是由于从六十年代起不少工业发达的资本主义国家制定了有关环境保护法规。
各企业不得不采用高效的电除尘器来净化烟气，随着环境保护的日益迫切，高效的电除尘器得以迅速发展，应用范围也更加广泛。
电除尘器的使用领域不断扩大。
电除尘器的结构、性能和控制方式等也日臻完善。
就电极构造而论，最早的是筒形管状收尘极和细圆电晕极。
四十年代出现了板状收尘板，使电场空间利用率大为提高。
1954年开始采用螺旋形细圆线代替直细圆线作电晕极，和直的细圆线相比，螺旋形线降低了起晕电压，这对捕集某些比电阻较高的粉尘是有利的，其后出现了星形电晕线，使电场力线分布更为合理，1960年有人发现芒刺电晕线比螺旋线和星形线的起晕电压更低，更适合于捕集高比电阻粉尘和净化高浓度烟气。
从四十年代到六十年代，为了防止已被捕集的粉尘产生二次飞扬，带有各种防风槽的板状收尘极被设计出来，在实际使用中取得了良好效果。
就电除尘器的单机处理能力而论，在二十世纪初，每小时只能处理数千立方米烟气，其原因是受电源装置和风机能力的限制。
四十年代，处理能力突破每小时1×105m3,1954年，最大处理风量为每小时5.5×105m3,到六十年代，为了适应大型火力发电烟气净化的需要，电除尘器单机每小时处理能力已突破10×105m3大关，现在对750MW的火力发电机组也能由电除尘器来承担净化了。
可见电除尘器的单机处理能力发展也是很快的。
就电除尘器的结构尺寸也越来越大。
五十年代认为板长度不能超过8m，到1960年极板长度就越过10m，1970年后，出现了20m长的收尘极板，现在的大型电收尘，就象一座高层的钢铁大厦。
电除尘器技术的发展与高压供电及其控制装置的演变密切相关，电除尘器的高压电源装置一般有升压、整流和控制三部分。
用变压器升压是迄今仍在使用的经济而实用的方法，只是随着绝缘技术的进步，变压器的性能更为优越、体积更加缩小。
在整流方面，早期的电除尘器是采用机械同步整流方法，在五十年代几乎是唯一的办法。
五十年代后，电子元件逐渐成熟，机械整流曾被电子管整流所代替，但未获得大规模应用。
1956年开始用硒整流器但体积庞大。
在五十年代末期硅整流器的出现，很快就取代了硒整流器。
在控制方面，随着电除尘器技术的发展，控制方法也日新月异。
早期的电除尘器是靠人工控制电压和电流，最早采用自耦变压器或感应调压器来调节投入电压。
早在二十年代初就已出现用直流磁场来改变交流线圈阻抗的理论，但是直到高导磁率的磁性材料和半导体整流元件大量生产和质量提高后，饱和电抗器才真正在自动控制方面得到应用。
从五十年代起，饱和电抗器就开始代替调压变压器，为电除尘器的自动控制奠定了基础。
采用饱和电抗器控制还存在缺陷，即电效率低，所以到六十年代广泛采用可控硅控制。
由于可控硅的应用，使电除尘器的电源获得了新的控制特性，即快速降压和升压。
这种特性使电除尘有可能在电场发生闪络的瞬间立即降压而不产生弧光放电或击穿，同时又能立即使电压回升，让电场重新正常工作。
这样，电场的工作电压始终接近于击穿前的临界电压，从而保证最高的除尘效率。
随着电子技术的飞速发展，控制部分也得到较大的改善和提高，电除尘器的控制系统先后由晶体管电路控制到集成电路控制到计算机控制到智能控制到目前的网络控制。
使电除尘的运行、管理及自动化程度，都获得了空前的发展。
电除尘器的本体和电源装置到现在已发展到日趋完善的阶段，实践经验也得以不断地积累，回顾电除尘基础理论研究的进展也是很有益的。
从1911年起,美国人斯特泪（W.W.Dtrong）开始研究电除尘的理论，他对诸如尘粒荷电、电场形态、除尘效率等方面不断做出了大量的分析，他的不少分析直到今天还是正确的，为电除尘的理论奠定了初步基础。
到1922年多依奇（Deutsch）假设在没有紊流的条件下推导出除尘效率的理论公式。
人们还常把效率与收尘极板面积和气体流量之间的数学表达式冠以多依奇的姓氏，成为目前除尘理论的基础。
多依奇公式是在安德林（Anderson）关于电除尘指数定律的基础上导出的，所以多依奇公式也称为安德森一多依奇公式。
1923年罗曼（Robman）确立了电场荷电的原理，1932年波德尼尔（Pam+henier）和莫罗一哈诺特（Moreau_hanot）发表了粒子碰撞荷电和扩散荷电的议程方式，到1951年怀特导出了更加精确的扩散荷电方程式。
1948年怀特和1961年波德尼尔报导了捕集高比电阻粉尘时反电晕影响的研究结果。
1918年沃尔柯特（Wolcott），1934年费兰克（Frandk），1960年彭尼（Nichols）和克雷格（Craig）对火花放电进行了研究。
1970年奥格尔斯比（Oglesby）和尼科尔斯（Nichols）提出了包括影响电除尘器性能的理论和经验在内的数学模型，1957年克奇（Gooch）等人，对这一模型作了改进。
综上所述，电除尘基础理论经历了少科学家的探索和研究，电除尘经历了几十个年代的工业实践，在结构、性能和控制方式等方面，随着工业技术的发展、环境保护的要求以及科学技术的发展，不断得以提高与完善，达到了长期、可靠和安全的运行要求。
第二节电除尘器的基本原理、分类和BE型电除尘器的特点
一、基本原理：
图1-1电除尘器基本原理示意图
电除尘器是在两个曲率半径相差较大的金属阳极和阴极上，通过高压直流电，维持一个足以使气体电离的静电场。
气体电离后所生成的电子，阴离子和阳离子，吸附在通过电场的粉尘上，而使粉尘获得电荷。
荷电粉尘在电场力的作用下，便向电极性相反的电极运行而沉积在电极上，从而达到粉尘和气体分离的目的。
如图1-1所示。
图中的细金属线的一端用绝缘子，悬挂在接地的金属圆筒的轴心上，并在其上施加负极性高电压，当电压达到一定值时，在金属线的表面上出现青蓝色的光点，并发出嘶嘶之声，这种现象称为电晕放电。
此时若从金属圆筒底部通入含尘气体，绝大多数粉尘粒子便向圆筒运动而沉积在圆筒的内壁上。
当沉积在圆筒壁上的粉尘达到一定厚度时，借助于振打机构使粉尘落入下部灰斗，净化后的气体便从圆筒向上部排出，一般称圆筒为收尘极，金属线为电晕极或放电极。
由于被处理烟气的温度、压力、化学成分湿度、操作工艺条件、烟气含尘浓度、粉尘的粒度分布以及供配电形式等，电除尘可设计成不同的类型。
二、
电除尘器的分类：
（一）按电极清灰方式不同分为干式电除尘、湿式电除尘、雾状粒子捕集器和半湿式电除尘器等。
1.干式电除尘器
在干燥状态下捕集烟气中的粉尘，沉积在除尘板上的粉尘借助机械振打清灰的除尘器称为干式电除尘器。
这种除尘器振打时，容易使粉尘产生二次飞扬，所以，设计干式电收尘器时，应充分考虑粉尘二次飞扬问题。
现大多数收尘器都采用干式。
干式除尘器示意如图1-2。
2.
1.节流阀；
2.上部锥体；
3.绝缘子箱；
4.绝缘子箱管；
5.入孔门；
6.电极定期洗洗涤喷水器；
7.电晕极悬吊架；
8.提供连续水膜的水管；
9.带输入电源的绝缘子箱；
10.进风口；
11.壳体；
12.收尘极；
13.电晕极；
14.电晕极下部框架；
15.气流分布板；
16.气流导向板。
湿式电除尘器
收尘极捕集的粉尘，采用水喷淋或用适当的方法在除尘极表面形成一层水膜，使沉积在除尘器上的粉尘和水一起流到除尘器下部而排出，采用这种清灰方法的称为湿式电除尘器。
如图1-3所示。
这种电除尘器不存在粉尘飞扬的问题，但是极板清灰排出水会造成二次污染。
3.雾状粒子电捕集器
这种除尘器捕集像硫酸雾，焦油雾那样的液滴，捕集后呈液态流下并除去，它也属于湿式除尘器。
4.半湿式电除尘器
吸取干式和湿式电收尘器的优点，出现了干、湿混合式电除尘器，也称半湿式电除尘器，高温烟气先经两个干式除尘器，再经湿式除尘室经烟囱排出。
湿式除尘室的洗涤水可以循环使用，排出的泥浆，经浓缩池用泥浆泵送入干燥机烘干，烘干后的粉尘进入干式除尘室的灰斗排出。
（二）
按气体在电除尘器内的运动方向分为立式电除尘器和卧式电除尘器。
1.
立式电除尘器：
图1-7卧式电除尘器
气体在电除尘器内自下而上作垂直运动的称为立式电除尘器。
这种电除尘器适用于气体流量小，收尘效率要求不高，粉尘性质易于捕集和安装场地较狭窄的情况下，如图1-6所示。
实质上图1-3也可以说是属于立式电除尘器。
2.卧式电除尘器与立式电除尘器相比有以下特点：
（1）沿气流方向可分为若干个电场，这样可根据除尘器内的工作状态，各个电气可分别施加不同的电压以便充分提高电除尘器的效率。
（2）
根据所要求达到的除尘效率，可任意增加电场长度，而立式除尘器的电场不宜太高，否则需要建造高的建筑物，而且设备安装也比较困难。
（3）在处理较大的烟气量时，卧式电除尘器比较容易地保证气流沿电场断面均匀分布。
（4）设备安装高度较立式电除尘器低，设备的操作维修比较简单。
（5）适用于负压操作，可延长排风机的使用寿命。
（6）各个电场可以分别捕集不同粒度的粉尘，这有利于有色稀有金属的捕集回收，也有利于水泥厂当原料中钾含量较高时提取钾肥。
（7）占地面积比立式电除尘器大，所以旧厂扩建或收尘系统改造时，采用卧式电除尘器往往要受到场地的限制。
（三）
图1-8管式电除尘器
按除尘器的形式分为管式电除尘器和板式电除尘器。
1.管式电除尘器：
这种电除尘器的除尘极由一根或一组呈圆形、六角形或方形的管子组成，管子直径一般为200-300mm，长3-5m。
截面是圆形或星形的电晕线安装在管子中心，含尘气体自上而下从管内通过，如图1-8所示。
图1-1也是管式电除尘器。
2.板式电除尘器：
这种电除尘器的除尘板由若干块平板组成，为了减少粉尘的二次飞扬和增强极板的刚性，电晕极安装在每排收尘极板构成的通道中间。
如图1-2所示。
（一）按除尘板和电晕极的不同配置分为单区电除尘器和双区电除尘器
1.单区电除尘器：
图1-9单区电除尘器的断面图
这种电除尘器的收尘板电晕极都安装在同一区域内，所以粉尘的荷电和捕集在同一区域内完成，参看图1-9所示，单区电除尘器是被广泛采用的电除尘器装置。
2.双区电除尘器：
图1-10工业用双区式电除尘器
这种电除尘器的除尘系统和电晕极系统分别装在两个不同的区域内。
前区内安装电晕极，粉尘在此区域内进行荷电，这一区为电离区、后区内安装收尘极，粉尘在此区域内被捕集，称此区为收尘区，由于电离区和收尘区分开，称此为双区除尘器。
如图1-10所示。
（二）按振打方式分为侧部振打电除尘器和顶部振打电除尘器
1.侧部振打电除尘器：
这种除尘器的振打装置设置在除尘器的阴极或阳极的侧部，称为侧部振打电除尘器，现用的较多的均为挠臂捶振打，为防止粉尘的二次飞扬，在振打轴的360°上均匀布置各锤头获得不造成同时振打引起的二次扬尘。
其振打力的传递与粉尘下落方向成一定夹角。
如图1-2所示。
2.顶部振打电除尘器：
这种除尘器的振打装置设置在除尘器的阴极或阳极的顶部，称为顶部振打电除尘器。
早期引进欧式电除尘器多为顶部锤式振打，由于其振打力不便调整，且普遍用于立式电除尘，因此得不到广泛应用，现应用较多的顶部振打为钢性单元式，而且引到除尘器顶部振动的传递效果好，运行安全可靠检修维护方便，如图1-11所示。
图1-11BE型顶部电磁振打电除尘器示意图
综上所述，电除尘器的类型很多，但是大多数工业窑炉是利用干式、板式、单区卧式，侧部振动或顶部振打电除尘器，本文将较详细介绍的是引进美国八十年代技术，加以吸收改进的BE型电除尘器。
三、BE型电除尘器的主要特点：
（一）采用顶部电磁振打，结构新颖、合理，运行安全、可靠。
1.振打机构设置于除尘器顶部、提高内部空间的利用率，尤其在场地受到限制情况下，这种优势更得以发挥。
2.振打机构设置于除尘器顶部，隔离于烟气之外，便于实现不停炉的情况下，对振打机构进行检修，提高设备的正常运行率。
3.由于振打力的传递是自上而下，符合除尘器清灰对振打力的要求，即收尘极的积灰是上端细而薄、下端粗而厚，对振打力的要求是上端大、下端小。
4.由于采用顶部振打，其纵向刚性由成型的防风沟予以保证、横向不承担刚性的要求，所以在极板中间不须轧制加强筋。
在振打时，极板面产生颤抖，使极板的积灰更易脱落，达到良好的清灰效果。
5.阴极部分除采用小框架，同时也采用顶部振打，减少了阴极线的剪切力，避免了断线现象。
6.阴、阳极采取刚性框架结构，实现部件出厂、提高了安装与除尘器的整体精度。
7.阴、阳系统均采用上吊下垂，有效抑制由热产生的热延伸变形。
8.采用顶部振打，实现小区化振打单元，合理对每一单元的控制不仅达到有效清灰同时也有效抑制二次扬尘的产生。
（二）采用小分区供电，对改善电气性能，提高除尘器的运行电压，以及提高运行电晕功率有利于提高除尘效率。
1.实行小分区供电，区内含尘浓度梯度小，使供电装置与电场匹配的更好，提高运行电晕功率有利于提高除尘效率。
2.实行小分区供电，增加电场级数、提高跟踪效能。
3.实行小分区供电，利于实施振打的计算机控制，提高振打的可靠性和稳定性，确保清灰效果。
4.实行小分区供电，便于实现保效节能。
第三节电除尘器的常用术语
1.台：
具有一个完整的独立外壳的电除尘器称为台。
2.室：
在电除尘器内部由壳体所围成的一个气流的通道空间称为室。
一般电除尘器设计成单室，有时也将两个单室外并联在一起，称为双室电除尘器。
3.场：
沿气流流动方向将各室外分成若干区：
每一区有完整的收尘板和电晕极，并配以相应的一组高压电源装置，称每个独立区为收尘电场。
卧式电除尘器一般设有二个、三个或四个电场，有时也可设置四个以上的电场。
为了获得更高的除尘效率，也可将每个电场分成二个或三个独立区，每一个区匹配一组高压电源装置分别供电。
4.电场高度（m）：
一般将收尘极板的有效高度（即除去上下两端夹持端板的收尘极高度）称为电场高度。
5.电场通道数：
电场中两排极板之间的宽度称为通道，电场中的极板总排数简称为电场通道数。
6.电场宽度（m）一般将一个室最外两侧面收尘极轴线之间的有效距离（减去极板阻流宽度），称作电场宽度，它等于电场通道数与同极距（相邻两排极板的中心距）的乘积减去每块极板的阻流宽度。
7.电场截面（m2）：
一般将电场高度与电场宽度的乘积称为电场截面，它表示电除尘器规格大小的主要参数之一。
8.电场长度（m）：
在一个电场中，沿气体流动方向一排收尘极板的宽度（即每排极板第一块极板的前端到最后一块极板末端的距离）称作单电场长度。
沿气流方向各个单电场长度之和，称作电除尘器的电场长度。
9.停留时间（S）：
烟气流经电场长度所需要的时间称为停留时间，它等于电场长度与电场内风速之比。
10.电场风速（m/s）：
烟气在电场中的流动速度，称为电场风速。
它等于进入电除尘器的烟气流量（m3/s）与电场截面（m2）之比
11.收尘极面积（m2）：
收尘极板的有效投影面积。
由于极板的两个侧面均起收尘作用，所以两面均应计入。
每一排收尘极的收尘面积为单电场长度与电场高度的乘积的二倍，每一个电场的收尘面积为一排极板的收尘面积与电场通道数的乘积。
一个室的收尘面积为单电场收尘面积与该室电场数的乘积。
一般所说的收尘面积多指室的收尘面积。
12.比收尘面积（m2/s/m3）：
单位流量的烟气所分配到的收尘面积称为比收尘极面积。
它等于收尘极面积（m2）与烟气流量的烟气量（m3/s）之比。
比收尘面积的大小，对电除尘器的收尘效果影响很大。
它是电除尘器的重要结构参数之一。
13.处理风量（m3/s）：
即被处理的烟气量。
通常指工作状态下电除尘器入口与出口的烟气量的平均值。
它等于工作状态下电除尘器入口处的烟气流量与除尘器漏风量的一半之和。
14.驱进速度（cm/s）：
荷电悬浮尘粒在电场力作用下向收尘极板表面运动的速度称为尘粒子的驱进速度。
它与电场强度、空间电荷，荷粒子性质等多种因素有关，因此不同粒子的驱进速度悬殊很大。
工程中通常用的是有效驱进速度（ωο），它是根据某一电除尘器实际的收尘极总面积（A），处理烟气量（Q）以及实测效率（η），利用多依奇效率公式
Aω
Q
η=1-exp（-），算出来的，它包含了电极构造，电场强度，粉尘性质、浓度变化、粒径大小，电场风速，烟气湿度，气流分布，积灰厚度，振打效果，二次扬兰等很多因素的综合影响。
它是对电收尘器性能进行比较和评价的主要参数，也是电除尘器设计的关键数据。
15.收尘效率（%）：
含尘烟气流经除尘器时，被捕集的粉尘量之比称为收尘效率。
它在数量上近似等于额定工况下除尘器进、出品烟气含水量尘浓度的差与原入口烟气含尘浓度之比。
收尘效率是除尘器运行的主要指标。
16.一次电压：
输入到整流变压器初级侧的次序电压。
17.一次电流：
输入到整流变压器初级侧的交流电流。
18.二次电压：
整流变压器输出的直流电压。
19.二次电流：
整流变压器输出的直流电流。
20.电晕放电：
在相互对置着的放电极和收尘极之间，通过高压直流电建立起极不均匀的电场，当外加电压升到某一临界植（即电场达到了气体击穿的强度）时，在放电极附近很小范围内会出现蓝白辉光，并伴有嘶嘶的响声，这种称为电晕放电，它是由于放电极外的高电场强度，其通过的气体被局部击穿所引起的。
21.电晕电流：
发生电晕放电时，在电极间流过的电流叫电晕电流。
22.火花放电：
在产生电晕放电之后，当极间的电压继续升高到某一点时，电晕极产生一个接一个的，瞬时的，通过整个间隙的火花闪络，闪络是沿着各个弯曲的，或多或少或枝状的窄路到达除尘极，这种现象称为火花放电。
火花放电的特征是电流迅速增大。
23.电孤放电：
在火花放电之后，再提高外加电压，就会使气体间隙击穿，它的特点是电流密度很大，而电压降落很小，出现持续的放电，爆发出强光并伴有高温。
这种强光会贯穿整个间隙，由放电极到除尘极，这种现象就是电孤放电。
（如电焊时的现象就是一种电孤放电），电除尘器应避免产生电孤放电。
24.电晕功率：
是投入到电除尘器的有效功率。
它等于电场的平均电压和平均电晕电流的乘积。
电晕功率越大，除尘效率越高。
25.伏安特性：
电除尘器运行过程中，电晕电流与电压之间的关系称为伏安特性，它是很多变量的函数，其中最主要的是电晕极和除尘极的几何形状、烟气成分、温度压力和粉尘性质等。
26.气流分布：
是反映电除尘器内部气流均匀程度的一个指标。
它一般是通过测定除尘器入口截面上的气流速度分布来决定的。
如果各个点的气流速度与整个截面上的平均气流速度（其值等于所有各点速度的算术平均值）越接近，其气流分布就越均匀，对除尘效率的提高也就越有利。
对气流速度的评定方法有多种，如均方根值法，相对速度系数法和速度场系数法等。
27.阻力：
电除尘器入口和出口烟道内烟气的平均全压之差，称为电除尘的阻力。
它是烟气在流经电除尘器的过程中，克服与电除尘器的内部结构的冲刷，磨擦阻力和气流紊乱对速度的不利影响而消耗的机械能。
它与电除尘器内部的结构形式，气流分布，流速等因素有关，一般电除尘器的阻力均为100-300Pa.
第二章电除尘器基础理论
利用电力捕集烟气中悬浮尘粒这是电除尘的基本原理，尽管电除尘器的类型和结构很多，但都是按照同样的基本原理设计的。
用电除尘的方法分离气体中的悬浮尘粒，包括了以下四个复杂而又相互有关的物理过程。
1.气体的电离。
2.悬浮尘粒向电极运动。
3.荷电尘粒向电极运动。
4.荷电尘粒沉积在电极上。
以下简要介绍这四个物理过程。
第一节气体的电离
空气在正常状态下几乎是不能导电的绝缘体，但是当气体分子获得能量时就可能使气体分子中的电子脱离而成为自由电子，这些电子成为输送电流的媒介、气体就具有导电的能力了。
使气体具有导电能力的过程就称之为气体的电离。
如何使气体电离对于理解电除尘的基本理论是很有必要的。
一.原子结构
任何物体都是由原子构成的。
而原子又是由带负电荷的电子，带正电荷的原子以及中性的中子三类亚原子粒子组成的。
在各种元素的原子里，亚原子都以同样的一般规律排列，质子和中子总是组成紧密结实的一团称为原子核。
由于质子的关系，核的净电荷是正，在原子核的外面一定空间有电子，电子的数目等于原子核质子的数目。
电子围绕原子核高一定的轨迹运行，其形状和层数都是不同的。
如果原子没有受到干扰，没有电子从原子核的周围空间移出，则整个原子带正电荷的结构就称为正离子，获得一个或多个额外电子称为价电子。
价电子的原子核的结合最弱，当原子（或分子）从外界吸收的能量足够大，则电子可以脱离原子（分子），于是原子（或分子）就被电离成自由电子和正离子两部分。
由于气体电离所形成的电子和正离子在电场作用下，朝相反的方向运动，于是形成电流，此时气体就导电了，从而推动了绝缘性能。
使原子或气体电离，可以是原子和电子之间的碰撞，原子和原子之间的碰撞，以及光和X射线对原子的作用等。
二.碰撞电离
气体原子或分子激励和电离，是通过电子和气体原子之间碰撞实现的。
电子碰撞原子并使之电离，则电子应具有一个最小能量。
这个最小能量称为该气体的激励能。
使电子在有一定电位差的电场中加速，电子可获得最大的能量，能使气体电离，此时的能量称为电离能。
当具有一定速度的电子与一个气体原子碰撞时，电子的动能有一部分就传给了原子。
如果这种碰撞不引起原子内部的变化，即激励或电离，这种碰撞称为弹性碰撞。
由于原子的质量比电子的质量大得多，所以电子传给原子的能量很
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