探索高壓靜電除塵器供電技術的應用

楊海波

摘 要：采用軟特性準穩定直流電源取代常規硬特性脈動直流電源作為電除塵器的供電電源，可能是比較理想技術措施。

關鍵詞：電除塵 塵粒荷電 供電技術

中圖分類號：TM832 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0042-01

中國大氣污染防治形勢嚴峻，可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）為特征污染物區域性大氣環境問題日益突出，事實上，霧霾天氣已讓我們深刻領會到大氣污染的嚴重性。粉塵污染源頭之一在于工業污染，如何在工業生產中控制粉塵污染，工業粉塵污染治理常見設備中，高壓靜電除塵器以除塵效率高、阻力小、電耗低、維護管理方便等特點成為佼佼者。高壓靜電除塵機理簡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，從而達到含塵氣體凈化的目的。為進一步提高除塵效果，節約能耗和降低成本，有必要對高壓靜電除塵技術進一步深入探討。

1 基本原理

根據庫侖定律，兩個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。

電場上任何一點電場強度在量值和方向上等于單位正電荷在該點所受作用力。

2 電除塵器工作原理

電除塵器是火力發電廠必備的配套設備，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，這是改善環境污染，提高空氣質量的重要環保設備。它的工作原理是煙氣通過電除塵器主體結構前的煙道時，使其煙塵帶正電荷，然后煙氣進入設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，定時打擊陰極板，使具有一定厚度的煙塵在自重和振動的雙重作用下跌落在電除塵器結構下方的灰斗中，從而達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中，以放電極（電暈極）為負極，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），來充足。當這一電場的強度提高高某一值時，電暈極周圍形成負電暈，氣體分子的電離作用加強，產生了大量的正負離子。正負離子被電暈極中和，負離子和自由離子則向集塵極轉移，當帶有粉塵的氣體通過時，這些帶負電荷的粒子就會在運動中不斷碰到并被吸附在塵粒上，使塵粉荷電，在電場力的作用下，很快運動到達集塵極（陽極板），放出負電荷，本身沉積在集塵板上。在正負離子運行中，電暈區里的粉塵帶正電荷，移向電暈極，因此，電暈極也會不斷積灰，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排出，使氣體得到凈化。

3 高壓靜電除塵器的工作原理及應用

高壓靜電除塵器的工作原理是利用高壓電場使煙氣發生電離，氣流中的粉塵荷電在電場作用下與氣流分離。負極由不同斷面形狀的金屬導線制成，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、設備構造和煙氣流速等三個因素的影響。粉塵的比電阻是評價導電性的指標，它對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產生局部擊穿和放電現象。這些情況都會造成除塵效率下降。

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除塵效率也有很大影響。因此，靜電除塵器運行電壓需保持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、壓力大的場合。實踐表明，處理的煙氣量越大，使用高壓靜電除塵器的投資和運行費用越經濟。

4 案例比較

據查閱資料顯示：美國CE公司為華能上海石洞口第二發電廠600 MW機組鍋爐配套的電除塵實際運行電場消耗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%，其電場能耗98%以上都屬于對除塵不作貢獻的無效消耗。北京恒運科利水泥廠3 m*9 m水泥磨尾使用軟特性穩定直流供電電源電除塵器除塵，經實際測量，電場電暈電壓為103 kV，電暈電流為4.6 mA。即電場功率為0.47 kV情況下，1 h收到粉塵量為1890 kg，即電場能耗電1 kW·H能捕集到粉塵為4.02 t，單位能耗收塵量相當于美國CE公司為前者電收塵29.8倍。首鋼遷安礦燒結廠料庫80 m2的電除塵器采用了“軟穩”電除塵技術，可以說是世界上第一臺大型的“軟穩”電除塵器，于2001年5月21日投入運行，電場電流為80 mA，電場功率不足5 kW，與相同規格電除塵電場電流1200 mA，電場功耗80 kW相比，節電是十分明顯的。

經過上述比較可以看出，采用軟特性穩定直流作為電除塵器的供電電源是一個進步，基本上對各種粉塵、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、高壓的地方也能應用，設備的阻力低、能耗少、維護維修都很簡易，但是高壓靜電吸塵器的性能受粉塵性質、設備構造和煙氣流速等三個因素的影響，粉塵的比電阻是評價導電性的指標，它對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產生局部擊穿和放電現象。這些情況都會造成除塵效率下降。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，這也取決于所加電壓的大小和距離。假如其中一個電場是很細的圓線或者曲率半徑很小的其他形狀，電場就會不均勻。所以，采用軟特性準穩定直流電源取代常規硬特性脈動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措施。

參考文獻

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