電除塵綜合實驗裝置的研制

摘 要：將科研與實踐教學相結合，研制出電除塵綜合實驗裝置，極間電壓高達8萬伏，可模擬工業化運行。該裝置具有較強實用性、可操作性和獨創性，可作為對學生素質培養的實踐教學裝置，還可作為綜合研究高壓電除塵的實驗裝置。

關鍵詞：高壓電除塵實驗裝置

中圖分類號：TP273文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2011)08(b)-0059-01

電除塵器是一種應用廣泛的高效除塵器。電除塵器結構復雜，其工作原理涉及知識點多，不易學習和掌握。在使用過程中，其效率的影響因素多，要保持電除塵器長期高效、穩定運行，在設計、制造、安裝、調試、運行管理和維護方面技術要求都很高。在理工類高校中，現用于電除塵實驗教學的實驗設備，多采用仿真演示和部件性能測試，實驗數據不能體現各因素相互影響效果，很難從整體上掌握其原理和應用。為提高實驗教學質量，我院研制了一套可用于教學和科研的小型工業化電除塵的實驗裝置，此裝置的使用增加了實驗內容上的工程特色，也在實驗模式上實現了創新，經我院3屆700多人次實驗，表明實驗現象直觀，可操作性強，使學生對電除塵器的結構和工作原理有更深的理解。

1 設計思路

電除塵器的工作原理主要包括電暈放電、粉塵荷電、荷電粉塵粒子的捕集以及清灰四個過程。其理論知識抽象，只有通過實際觀測的實驗現象和實驗結果檢測才能使學生加深對知識的理解、掌握和應用。若要觀測到放電現象和不同工況下粉塵的去除效果，就需要有工業化的裝置才能滿足實驗要求，因而在設計時完全按實際工業使用標準制造，操作系統完備，可實現啟、停操作和運行；留有觀察孔和取樣孔以便于觀察和檢測。

2 裝置構造

2.1 系統組成

綜合實驗裝置主要由粉塵發生器、風機及管道系統、電除塵器本體及電控裝置（由配電柜、高壓硅整流器、變壓器等組成）組成，見圖1。

風機和電機相關參數：離心通風機——型號4-72-3.2A，風量3517m3，全壓792 Pa，轉速2900r/min。配置電機—— 型號Y90L-2，功率2.2kW，電壓380V。除塵器本體主要尺寸為：2400×1200×1500mm，除塵器集塵極采用1200×1000×3mm冷軋鋼板，電暈極采用星形電暈線，極間距為300mm。集塵極采用機械振打清灰。除塵器本體各部位均由螺栓連接固定，根據不同需要可進行調整和更換。在裝置本體留有尺寸為150×200mm的有機玻璃的觀察孔。進出口管道采用φ250mm鋼管。

2.2 工作原理

由220V交流電源能過硅整流器進行整流，把交流電源變為直流電源，然后引入變壓器進行升壓，最后和電暈電極連接。電除塵器所供直流電源可通過電壓調節開關進行調節，實現電除塵器兩極間電壓從0到80kV的調節。在調節過程中可以聽到電暈極放電的聲音，在黑暗中可以看到電暈放電所產生的火花。通過煙氣測量儀對電除塵器進出口管道中煙氣的粉塵濃度的測定，可獲得不同性質的粉塵所需的最佳電壓。

2.3 性能特點

①可實現對電除塵器在不同工況下的運行現象觀察和除塵效率檢測；

②局部機械部件可靈活調整，從而使裝置成為電除塵實驗的基礎設備，可實現對不同狀況下運行參數進行比對。

③能進行工業化的電除塵系統操作。

④極間電壓在0～8萬伏調節，可模擬實際工業生產運行工況運行。

2.4 創新點

①工業化的電除塵實體模型作為教學實驗裝置，具有獨創性和實用性；

②利用電除塵器綜合實驗裝置進行實踐性教學替代演示教學，實現了教學方式上的突破。

③裝置可用于電除塵器綜合因素影響下的除塵效果實際測定，提高了電除塵器設計數據的可靠性和準確性。

3 裝置應用

①輔助理論教學。直觀的放電現象和塵粒荷電后定向運動現象觀測，以及對實際運行效果的檢測等實驗教學促進對工作原理的理解。設備實體和裝置的可拆卸性使學生更清楚地了解其結構和運行方式。

②實踐教學設備。實踐教學是專業基礎理論知識的綜合運用，除塵設備的整套實際運行操作，可切實提高學生的動手能力，掌握實際生產的操作技能；對不同工況下除塵效果的觀察，可更有助提高對實際出現的問題進行分析和解決的能力。

③可進行高電壓除塵相關的實驗開發與研究。為開辟電除塵利用的新領域，提高設備的運行穩定性和可靠性提供理論依據。

④為除塵器選型、安裝提供理論依據，為實際生產進行技術服務。由于各種因素的影響和條件的限制，電除塵器選型普遍比較冒進，而電除塵器投產前，大多只進行了冷態伏安特性試驗，很少進行氣流分布試驗，電除塵器安裝調試僅依靠經驗進行，運行參數偏離設計值，致使電除塵器投運時除塵效率遠遠低于設計指標。另外電除塵器在多行業使用運行中，常出現除塵效率逐漸降低而廢止不用，導致多數電除塵器除塵效率下降的因素很多，而諸多因素又相互關聯，找出切實可行而又穩妥的解決方法非常困難，此裝置可實現模擬工況下運行效果的檢測，在系統化工業裝置上便于發現和有效修正從電除塵器運行中暴露出來的不足，使之長期高效率、低能耗運行，提高電除塵器使用的科學性，為其除塵效果提供可靠保證。

4 結語

該實驗裝置可實現模擬工況運行，不僅可輔助教學，而且可為學生提供實踐的機會，提高動手能力和創新能力，在實驗內容上實現創新。該電除塵裝置的模擬工業化系統操作可用于高壓電除塵開發和研究，為生產一線提供解決電除塵問題的理論依據和設計參數。應用效果表明工業化系統實驗裝置很值得在工科院校中推廣。

參考文獻

[1]劉瑞等.建設工學類專業實驗室的研究與實踐 實驗室研究與探索[J].2003，Vol.22，No.6.

[2]蒙晉佳等.小型圓環狀尖端脈沖電暈等離子體除塵器的研制 環境污染治理技術與設備[J].2002，Vol.3，No.2.

[3]馬大欣等.電子束半干法煙氣凈化技術 環境污染治理技術與設備[J].2001，Vol.2，No.3.