探索高壓靜電除塵器供電技術(shù)的應(yīng)用

楊海波

摘 要：采用軟特性準(zhǔn)穩(wěn)定直流電源取代常規(guī)硬特性脈動(dòng)直流電源作為電除塵器的供電電源，可能是比較理想技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：電除塵 塵粒荷電 供電技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）07（a）-0042-01

中國(guó)大氣污染防治形勢(shì)嚴(yán)峻，可吸入顆粒物（PM10）、細(xì)顆粒物（PM2.5）為特征污染物區(qū)域性大氣環(huán)境問題日益突出，事實(shí)上，霧霾天氣已讓我們深刻領(lǐng)會(huì)到大氣污染的嚴(yán)重性。粉塵污染源頭之一在于工業(yè)污染，如何在工業(yè)生產(chǎn)中控制粉塵污染，工業(yè)粉塵污染治理常見設(shè)備中，高壓靜電除塵器以除塵效率高、阻力小、電耗低、維護(hù)管理方便等特點(diǎn)成為佼佼者。高壓靜電除塵機(jī)理簡(jiǎn)單概括為電暈放電使粉塵荷電，帶上了電荷的粉塵在靜電引力作用下，被集塵極所捕集，從而達(dá)到含塵氣體凈化的目的。為進(jìn)一步提高除塵效果，節(jié)約能耗和降低成本，有必要對(duì)高壓靜電除塵技術(shù)進(jìn)一步深入探討。

1 基本原理

根據(jù)庫侖定律，兩個(gè)帶電體之間互相作用力的大小與其所帶電量乘積成正比，與其之間距離平方成反比。

電場(chǎng)上任何一點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度在量值和方向上等于單位正電荷在該點(diǎn)所受作用力。

2 電除塵器工作原理

電除塵器是火力發(fā)電廠必備的配套設(shè)備，它的功能是將燃灶或燃油鍋爐排放煙氣中的顆粒煙塵加以清除，從而大幅度降低排入大氣層中的煙塵量，這是改善環(huán)境污染，提高空氣質(zhì)量的重要環(huán)保設(shè)備。它的工作原理是煙氣通過電除塵器主體結(jié)構(gòu)前的煙道時(shí)，使其煙塵帶正電荷，然后煙氣進(jìn)入設(shè)置多層陰極板的電除塵器通道。由于帶正電荷煙塵與陰極電板的相互吸附作用，使煙氣中的顆粒煙塵吸附在陰極上，定時(shí)打擊陰極板，使具有一定厚度的煙塵在自重和振動(dòng)的雙重作用下跌落在電除塵器結(jié)構(gòu)下方的灰斗中，從而達(dá)到清除煙氣中的煙塵的目的。

在電暈極和集塵極組成的不均勻電場(chǎng)中，以放電極（電暈極）為負(fù)極，集塵極為正極，并以72 kV的高壓直流電源（高壓硅整流變壓器將380 V交流電整流成72 kV高壓直流電，由橫梁通過電暈極引入高壓靜電場(chǎng)），來充足。當(dāng)這一電場(chǎng)的強(qiáng)度提高高某一值時(shí)，電暈極周圍形成負(fù)電暈，氣體分子的電離作用加強(qiáng)，產(chǎn)生了大量的正負(fù)離子。正負(fù)離子被電暈極中和，負(fù)離子和自由離子則向集塵極轉(zhuǎn)移，當(dāng)帶有粉塵的氣體通過時(shí)，這些帶負(fù)電荷的粒子就會(huì)在運(yùn)動(dòng)中不斷碰到并被吸附在塵粒上，使塵粉荷電，在電場(chǎng)力的作用下，很快運(yùn)動(dòng)到達(dá)集塵極（陽極板），放出負(fù)電荷，本身沉積在集塵板上。在正負(fù)離子運(yùn)行中，電暈區(qū)里的粉塵帶正電荷，移向電暈極，因此，電暈極也會(huì)不斷積灰，只不過量較小。收集到的粉塵通過振打裝置使其跌落，聚集到下部的灰斗中由排灰電機(jī)排出，使氣體得到凈化。

3 高壓靜電除塵器的工作原理及應(yīng)用

高壓靜電除塵器的工作原理是利用高壓電場(chǎng)使煙氣發(fā)生電離，氣流中的粉塵荷電在電場(chǎng)作用下與氣流分離。負(fù)極由不同斷面形狀的金屬導(dǎo)線制成，叫放電電極。正極由不同幾何形狀的金屬板制成，叫集塵電極。

高壓靜電除塵器的性能受粉塵性質(zhì)、設(shè)備構(gòu)造和煙氣流速等三個(gè)因素的影響。粉塵的比電阻是評(píng)價(jià)導(dǎo)電性的指標(biāo)，它對(duì)除塵效率有直接的影響。比電阻過低，塵粒難以保持在集塵電極上，致使其重返氣流。比電阻過高，到達(dá)集塵電極的塵粒電荷不易放出，在塵層之間形成電壓梯度會(huì)產(chǎn)生局部擊穿和放電現(xiàn)象。這些情況都會(huì)造成除塵效率下降。

高壓靜電除塵器的電源由控制箱、升壓變壓器和整流器組成。電源輸出的電壓高低對(duì)除塵效率也有很大影響。因此，靜電除塵器運(yùn)行電壓需保持40～75 kV乃至100 kV以上。

高壓靜電除塵器與其他除塵設(shè)備相比，耗能少，除塵效率高，適用于除去煙氣中 0.01～50μ；m的粉塵，而且可用于煙氣溫度高、壓力大的場(chǎng)合。實(shí)踐表明，處理的煙氣量越大，使用高壓靜電除塵器的投資和運(yùn)行費(fèi)用越經(jīng)濟(jì)。

4 案例比較

據(jù)查閱資料顯示：美國(guó)CE公司為華能上海石洞口第二發(fā)電廠600 MW機(jī)組鍋爐配套的電除塵實(shí)際運(yùn)行電場(chǎng)消耗128 kW·H，收塵24.20 T，平均1 kW·H只能回收塵粒0.135 T，為理論值的1.8%，其電場(chǎng)能耗98%以上都屬于對(duì)除塵不作貢獻(xiàn)的無效消耗。北京恒運(yùn)科利水泥廠3 m*9 m水泥磨尾使用軟特性穩(wěn)定直流供電電源電除塵器除塵，經(jīng)實(shí)際測(cè)量，電場(chǎng)電暈電壓為103 kV，電暈電流為4.6 mA。即電場(chǎng)功率為0.47 kV情況下，1 h收到粉塵量為1890 kg，即電場(chǎng)能耗電1 kW·H能捕集到粉塵為4.02 t，單位能耗收塵量相當(dāng)于美國(guó)CE公司為前者電收塵29.8倍。首鋼遷安礦燒結(jié)廠料庫80 m2的電除塵器采用了“軟穩(wěn)”電除塵技術(shù)，可以說是世界上第一臺(tái)大型的“軟穩(wěn)”電除塵器，于2001年5月21日投入運(yùn)行，電場(chǎng)電流為80 mA，電場(chǎng)功率不足5 kW，與相同規(guī)格電除塵電場(chǎng)電流1200 mA，電場(chǎng)功耗80 kW相比，節(jié)電是十分明顯的。

經(jīng)過上述比較可以看出，采用軟特性穩(wěn)定直流作為電除塵器的供電電源是一個(gè)進(jìn)步，基本上對(duì)各種粉塵、煙霧或者極其微小的顆粒都有很高的除塵效率，就算在高溫、高壓的地方也能應(yīng)用，設(shè)備的阻力低、能耗少、維護(hù)維修都很簡(jiǎn)易，但是高壓靜電吸塵器的性能受粉塵性質(zhì)、設(shè)備構(gòu)造和煙氣流速等三個(gè)因素的影響，粉塵的比電阻是評(píng)價(jià)導(dǎo)電性的指標(biāo)，它對(duì)除塵效率有直接的影響，比電阻過低，塵粒難以保持在集塵電極上，致使其重返氣流。比電阻過高，到達(dá)集塵電極的塵粒電荷不易放出，在塵層之間形成電壓梯度會(huì)產(chǎn)生局部擊穿和放電現(xiàn)象。這些情況都會(huì)造成除塵效率下降。高壓靜電吸塵器如果兩電極都是無限大的平行版，那么所得到的就是一樣的電場(chǎng)，這也取決于所加電壓的大小和距離。假如其中一個(gè)電場(chǎng)是很細(xì)的圓線或者曲率半徑很小的其他形狀，電場(chǎng)就會(huì)不均勻。所以，采用軟特性準(zhǔn)穩(wěn)定直流電源取代常規(guī)硬特性脈動(dòng)直流電源作為電除塵器的供電電源，在解決了一系列影響因素之后，可能是比較理想技術(shù)措施。

參考文獻(xiàn)

[1] H·J懷特.工業(yè)電收塵[M].王成漢，譯.北京：冶金工業(yè)出版社，1984.

[2] 姚偉.基于粉塵比電阻值分析的靜電除塵器運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].浙江大學(xué)，2011.

[3] 邱益深.簡(jiǎn)析靜電除塵器的幾種新技術(shù)應(yīng)用[J].廣東科技，2013（2）.

[4] 鄭奎照.電袋復(fù)合除塵器高效捕集微細(xì)粉塵PM2.5的機(jī)理探討[J].中國(guó)環(huán)境管理，2013（6）.endprint