移動式收塵極靜電收塵器研究

林鷹 楊麗娟 張宏

（鞍山靜電技術研究設計院有限公司，遼寧 鞍山 114015）

隨著工業的迅速發展，保護大自然的生態平衡及人類身心健康，各種環境保護措施大量被應用于治理塵源。就目前來說，最經濟、最可靠的還數靜電收塵裝置。但對于高比電阻（ρ≥1013Ωcm）粉塵，以往固定收塵極振打方式難以保證清灰的理想化。電收塵器清灰效果的好壞，直接影響收塵效率的高低。振打力過小，清灰效果差，極板積灰嚴重，電暈電流下降。而振打力過大，易引起構件的損壞及振打裝置大型化。因而對于高比電阻粉塵集積在收塵極的清灰方式的解決，將為今后適用于高比電阻粉塵的靜電收塵器的設計提供可靠依據。

固定陽極板擺錘振打效應：為了獲得良好的收塵效率，必須實施較好的清灰系統以保證集積在收塵極上的粉塵隨時加以清除，保證放電電流正常運行。所以，在設計靜電收塵器時，首先著重考慮清灰系統的設計。

1 粉塵的附著與清除

粉塵進入具有大量電子的電場中時，首先與電子相互碰撞，并使電子粘附與塵粒表面，使塵粒上的電荷不斷增加，致使塵粒帶電并在經過電場時，由電場力F的作用下，向收塵極運動并粘附于收塵極板上。由于塵體大量粘附于收塵極表面并通過收塵極將所帶一部分電荷釋放變為弱中性，同時塵粒又通過互相間粘滯力作用粘在電極表面，當經過一段時間后，隨著塵層不斷吸附加厚，在外加振打力的作用下，塵層克服與極板之間的摩擦力并在重力作用下，呈片狀從極板表面脫落，掉入下部灰槽內完成清灰。

2粉塵比電阻過高對收塵效率的影響

電收塵器的電特性可以用伏安特性曲線表示。當收塵電極很干凈時，電流隨電壓上升而加大，直到極間電場擊穿為止。如果收塵電極表面上積有粉塵時，則由于塵層內有電壓降，伏安特性曲線也隨之改變。

其塵層間電壓降為：Vcl＝jρt

Vcl-塵層電壓；j-電流密度；ρ-比電阻；t-塵層厚度。

圖1

從上式看，如果塵層比電阻不高時，其電壓降不大。但對于比電阻非常高的粉塵，塵層中的電場強度非常高，直到擊穿塵層出現所謂反電暈。反電暈的出現，導致產生大量的正離子，中和其原電場中的電子，減少了電子與粉塵碰撞的幾率，影響收塵效率。

3 粉塵比電阻過高對擺錘振打方式的影響

高比電阻粉塵粘附于收塵電極后，由于固有比電阻值過高，嚴重地阻礙所帶電荷的釋放。加之機械粘滯力和粒度及含濕量的產生的綜合效果，使粉塵比較牢固地粘附于極板上。其粘附于極板上單位面積的力為：

F/S＝ε0[E2－（ jρε/ε0）2]/2

F-粘附力；S-極板面積；E-電場強度；j-電流密度；ρ-比電阻；ε-粉塵介電常數；ε0-粉塵真空介電常數

上式以電流密度為 j＝50×10－9安/厘米 2條件下，見圖1來分析電吸附力與塵層比電阻之間的關系。

在比電阻為1013Ωcm以上時，塵層與極板之間吸附力大于1×105N/m2。

為使粘附在極板上的粉塵脫離極板，其主要作用力應是克服粉塵與極板之間的吸附力產生相對摩擦阻力的慣性力（F慣）。因此，只有當振打加速度達到相對較大的值時才能使粉塵與極板相脫離。

F慣≥f＝μP＝4×105N/m2

F慣-慣性力；f-摩擦力；μ-摩擦系數；P-粉塵質量

在忽略外界條件下，作用在極板上的振打慣性力應不小于4×105N/m2，方能將高比電阻粉塵剝離收塵極板。目前，振打裝置一般為擺錘式振打清灰。根據國內外現在的一些資料介紹，對于固定式收塵極板結構，可獲得振打加速度為100～200g，這樣為保證剝離，必須使通過振打桿把粉塵與極板間吸附力所產生的與振打加速度方向相反的摩擦阻力克服。

所需振打錘質量：

而對于一般性電收塵器設計時，采用一個收塵極板一個振打錘來完成，對于較大的收塵器來說，收塵面積遠遠增大，擺錘質量也要相對增加才能產生所需振打力。這樣對于靜電收塵器的傳動系統將無法完成，而且振打瞬間產生的巨大沖擊載荷將破壞振打桿件。因而，對于高比電阻粉塵普通振打方法無法完成清灰。

4移動式極板的傳動機構及清灰原理

4.1 移動式極板的傳動機構

移動式極板的構造如圖2所示。利用電動機一定數比的減速器將轉矩傳到驅動輪上，其轉矩大小可根據不同的設計要求加以擬定。收塵極板是通過驅動輪帶動傳動鏈并與傳動鏈采用固定結構，圍繞下部輪做回轉運動。在回轉運動中，為了確保不使極板在連續回轉時產生共振現象，在極板兩端采用導軌定心方法來完成。收塵極板的回轉刷速度是通過原始煙塵濃度的高低加以確定，作為極板的清灰周期。清灰是由一組對向回轉刷同時與移動極板作相對運動來完成。傳動力來自于下部回轉輪，陰極采用吊掛下定位來保證之間的平行度要求。

4.2 清灰原理

移動極板清灰方式是利用一組對向回轉刷相對極板移動速度υ運動。在接近塵層A點處，刷條克服塵層與極板吸附力將其刷掉完成清灰。

從原理圖3中可以看出，若使塵層剝離極板，旋轉刷子應具有克服塵層與極板吸附力產生相對阻力矩的輸出力矩，才能滿足清灰要求，即M0≥Mf。但由于刷子是由細鋼絲編制而成且必須將轉矩通過鋼絲傳遞到A點，來克服A點的阻力矩（M），因此由彎曲強度理論加以校核來選取鋼絲。在O點處鋼絲彎曲應力為最大：

圖3

根據強度理論 σmax≤[σ]，因而：

σmax-彎曲應力；M-阻力矩；W-彎矩；f-摩擦力；D-2R；d-鋼絲直徑；P-正應力

通過選取計算后，選定較為合理的刷子鋼絲，來保證把轉矩傳遞到A點處。這樣達到高比電阻粉塵與極板剝離的目的。

結語

該項裝置是利用對高比電阻粉塵靜電收塵器進行機械結構改善來完成擺錘振打方法難以清灰的不足，它不同于從電氣方面的改善。此結構收塵器裝置不僅可以用到高比電阻粉塵，而且對于粘度和濕度較大的現場，也可以發揮其高可靠的信賴性，從機械角度的嘗試，為今后靜電收塵器的設計提供了可行性資料。

[1]S·小奧格爾斯比.電除塵器[Z].

[2]黎在時.粉塵粘度對于電除塵器清灰效果的影響[Z].

[3]陳康元.電除塵器振打性能的分析與對比[Z].