探索高压静电除尘器供电技术的应用

杨海波

摘 要：采用软特性准稳定直流电源取代常规硬特性脉动直流电源作为电除尘器的供电电源，可能是比较理想技术措施。

关键词：电除尘 尘粒荷电 供电技术

中图分类号：TM832 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（a）-0042-01

中国大气污染防治形势严峻，可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）为特征污染物区域性大气环境问题日益突出，事实上，雾霾天气已让我们深刻领会到大气污染的严重性。粉尘污染源头之一在于工业污染，如何在工业生产中控制粉尘污染，工业粉尘污染治理常见设备中，高压静电除尘器以除尘效率高、阻力小、电耗低、维护管理方便等特点成为佼佼者。高压静电除尘机理简单概括为电晕放电使粉尘荷电，带上了电荷的粉尘在静电引力作用下，被集尘极所捕集，从而达到含尘气体净化的目的。为进一步提高除尘效果，节约能耗和降低成本，有必要对高压静电除尘技术进一步深入探讨。

1 基本原理

根据库仑定律，两个带电体之间互相作用力的大小与其所带电量乘积成正比，与其之间距离平方成反比。

电场上任何一点电场强度在量值和方向上等于单位正电荷在该点所受作用力。

2 电除尘器工作原理

电除尘器是火力发电厂必备的配套设备，它的功能是将燃灶或燃油锅炉排放烟气中的颗粒烟尘加以清除，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，这是改善环境污染，提高空气质量的重要环保设备。它的工作原理是烟气通过电除尘器主体结构前的烟道时，使其烟尘带正电荷，然后烟气进入设置多层阴极板的电除尘器通道。由于带正电荷烟尘与阴极电板的相互吸附作用，使烟气中的颗粒烟尘吸附在阴极上，定时打击阴极板，使具有一定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中，从而达到清除烟气中的烟尘的目的。

在电晕极和集尘极组成的不均匀电场中，以放电极（电晕极）为负极，集尘极为正极，并以72 kV的高压直流电源（高压硅整流变压器将380 V交流电整流成72 kV高压直流电，由横梁通过电晕极引入高压静电场），来充足。当这一电场的强度提高高某一值时，电晕极周围形成负电晕，气体分子的电离作用加强，产生了大量的正负离子。正负离子被电晕极中和，负离子和自由离子则向集尘极转移，当带有粉尘的气体通过时，这些带负电荷的粒子就会在运动中不断碰到并被吸附在尘粒上，使尘粉荷电，在电场力的作用下，很快运动到达集尘极（阳极板），放出负电荷，本身沉积在集尘板上。在正负离子运行中，电晕区里的粉尘带正电荷，移向电晕极，因此，电晕极也会不断积灰，只不过量较小。收集到的粉尘通过振打装置使其跌落，聚集到下部的灰斗中由排灰电机排出，使气体得到净化。

3 高压静电除尘器的工作原理及应用

高压静电除尘器的工作原理是利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离。负极由不同断面形状的金属导线制成，叫放电电极。正极由不同几何形状的金属板制成，叫集尘电极。

高压静电除尘器的性能受粉尘性质、设备构造和烟气流速等三个因素的影响。粉尘的比电阻是评价导电性的指标，它对除尘效率有直接的影响。比电阻过低，尘粒难以保持在集尘电极上，致使其重返气流。比电阻过高，到达集尘电极的尘粒电荷不易放出，在尘层之间形成电压梯度会产生局部击穿和放电现象。这些情况都会造成除尘效率下降。

高压静电除尘器的电源由控制箱、升压变压器和整流器组成。电源输出的电压高低对除尘效率也有很大影响。因此，静电除尘器运行电压需保持40～75 kV乃至100 kV以上。

高压静电除尘器与其他除尘设备相比，耗能少，除尘效率高，适用于除去烟气中 0.01～50µ；m的粉尘，而且可用于烟气温度高、压力大的场合。实践表明，处理的烟气量越大，使用高压静电除尘器的投资和运行费用越经济。

4 案例比较

据查阅资料显示：美国CE公司为华能上海石洞口第二发电厂600 MW机组锅炉配套的电除尘实际运行电场消耗128 kW·H，收尘24.20 T，平均1 kW·H只能回收尘粒0.135 T，为理论值的1.8%，其电场能耗98%以上都属于对除尘不作贡献的无效消耗。北京恒运科利水泥厂3 m*9 m水泥磨尾使用软特性稳定直流供电电源电除尘器除尘，经实际测量，电场电晕电压为103 kV，电晕电流为4.6 mA。即电场功率为0.47 kV情况下，1 h收到粉尘量为1890 kg，即电场能耗电1 kW·H能捕集到粉尘为4.02 t，单位能耗收尘量相当于美国CE公司为前者电收尘29.8倍。首钢迁安矿烧结厂料库80 m2的电除尘器采用了“软稳”电除尘技术，可以说是世界上第一台大型的“软稳”电除尘器，于2001年5月21日投入运行，电场电流为80 mA，电场功率不足5 kW，与相同规格电除尘电场电流1200 mA，电场功耗80 kW相比，节电是十分明显的。

经过上述比较可以看出，采用软特性稳定直流作为电除尘器的供电电源是一个进步，基本上对各种粉尘、烟雾或者极其微小的颗粒都有很高的除尘效率，就算在高温、高压的地方也能应用，设备的阻力低、能耗少、维护维修都很简易，但是高压静电吸尘器的性能受粉尘性质、设备构造和烟气流速等三个因素的影响，粉尘的比电阻是评价导电性的指标，它对除尘效率有直接的影响，比电阻过低，尘粒难以保持在集尘电极上，致使其重返气流。比电阻过高，到达集尘电极的尘粒电荷不易放出，在尘层之间形成电压梯度会产生局部击穿和放电现象。这些情况都会造成除尘效率下降。高压静电吸尘器如果两电极都是无限大的平行版，那么所得到的就是一样的电场，这也取决于所加电压的大小和距离。假如其中一个电场是很细的圆线或者曲率半径很小的其他形状，电场就会不均匀。所以，采用软特性准稳定直流电源取代常规硬特性脉动直流电源作为电除尘器的供电电源，在解决了一系列影响因素之后，可能是比较理想技术措施。

参考文献

[1] H·J怀特.工业电收尘[M].王成汉，译.北京：冶金工业出版社，1984.

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