王子棟

摘要：本文首先分析了靜電除塵器的結(jié)構(gòu)組成以及工作原理，然后結(jié)合當(dāng)前靜電除塵技術(shù)的研究現(xiàn)狀，對(duì)部分靜電除塵改造案例進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：靜電除塵器；工作原理；改造案例

隨著我國科技的進(jìn)步與工業(yè)發(fā)展，國家對(duì)于各類礦物資源的需求日益增加，在各類礦產(chǎn)資源生產(chǎn)和提純的過程中，礦石的破碎、打磨和分離必不可少。而在這一過程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生大量的顆粒粉塵，對(duì)周邊環(huán)境的空氣質(zhì)量帶來了嚴(yán)重的影響。同時(shí)，人長(zhǎng)期處于這樣的工作環(huán)境之中而不加以防護(hù)，會(huì)誘發(fā)許多呼吸系統(tǒng)疾病。當(dāng)前全民環(huán)保意識(shí)逐漸覺醒，我國政府大力推行節(jié)能減排政策，企業(yè)也在不斷進(jìn)行創(chuàng)新和探索，這其中靜電除塵作為一項(xiàng)新興的除塵技術(shù)，得到了越來越多的推廣和關(guān)注。

一、靜電除塵器結(jié)構(gòu)及工作原理

靜電除塵器組成結(jié)構(gòu)按照其工作電壓不同可以分為兩個(gè)部分，第一個(gè)部分是主要負(fù)責(zé)給產(chǎn)生高壓的直流電源輸送的兩個(gè)電極，第二個(gè)部分主要是一些低壓的控制系統(tǒng)以及除塵殼體結(jié)構(gòu)，這其中主要包括溫控檢測(cè)系統(tǒng)，灰塵振打和卸灰控制機(jī)構(gòu)，以及各類指示報(bào)警裝置及系統(tǒng)檢修門[1]。

靜電除塵器工作時(shí)，氣體首先從氣體進(jìn)口進(jìn)入除塵器，煙氣在經(jīng)過進(jìn)氣口到達(dá)電場(chǎng)截面的過程中，氣流截面由小變大，為了保持氣體流速同時(shí)使流場(chǎng)分布均勻，氣體進(jìn)口大多設(shè)計(jì)為喇叭狀。之后氣體到達(dá)高壓電場(chǎng)之中，電場(chǎng)分為陰極和陽極，空氣中的氣體分子一般呈現(xiàn)電中性，而當(dāng)陰陽兩極電壓足夠大，氣體分子就會(huì)發(fā)生電離，氣體離子在電場(chǎng)的作用下定向移動(dòng)，中途與粉塵互相摩擦，使得粉塵表面也出現(xiàn)電荷。粉塵也在電場(chǎng)力的作用下向兩極移動(dòng)，并吸附在上面。電場(chǎng)中陰極一般作為放電極，利用芒刺線的尖端放電來產(chǎn)生大強(qiáng)度的均勻電場(chǎng)，同時(shí)芒刺線結(jié)構(gòu)還可以有效的防止斷線和沾灰。陽極一般由若干排與陰極并列的金屬板構(gòu)成，收塵面積大。

在靜電除塵器工作一段時(shí)間之后，塵粒會(huì)大量吸附在陽極收塵板上，而部分帶有正電荷的粉塵也會(huì)在陰極聚集，吸附的灰塵達(dá)到一定厚度會(huì)影響極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，嚴(yán)重時(shí)有可能引起反電暈，此時(shí)就需要振打系統(tǒng)將吸附在陰極和陽極的粉塵振落到除塵器的灰斗中，然后通過卸灰系統(tǒng)將灰塵運(yùn)送到灰場(chǎng)[2]。

當(dāng)氣體溫度太低將至露點(diǎn)以下時(shí)，灰斗可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)灰的情況，導(dǎo)致落灰不暢甚至結(jié)塊堵塞，為了防止這種情況的發(fā)生，除塵器中通常含有保溫和加熱設(shè)備，從而保證煙氣溫度高于露點(diǎn)20-30℃。

二、靜電除塵器改造案例研究

（一）增強(qiáng)PM2.5脫除的靜電除塵器改造

近年來由于化石能源的大量消耗，燃燒產(chǎn)生了大量的二氧化硫以及氮氧化合物，這些物質(zhì)在空氣中可以逐漸轉(zhuǎn)化為直徑小于或等于2.5微米的細(xì)小顆粒物，這種顆粒由于質(zhì)量較輕、顆粒較大，可以長(zhǎng)時(shí)間地懸浮在空氣中。而且其活性強(qiáng)，重金屬、微生物等有毒有害物質(zhì)通常附著在其上面，對(duì)于人體健康有著極大的危害，我國從2011年起就發(fā)布了PM2.5測(cè)定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并且進(jìn)行了一系列針對(duì)PM2.5的環(huán)境整治工作[3]。當(dāng)前新建的大多數(shù)火電站都配備有靜電除塵器，傳統(tǒng)的靜電除塵器對(duì)于較大的顆粒有著良好的吸附效果，但對(duì)于直徑0.1-1μm范圍內(nèi)的靜電顆粒，僅依靠氣體分子進(jìn)行摩擦無法使其表面附著大量電荷導(dǎo)致除塵效率較低，這一區(qū)域也被稱為“穿透窗口”。

熊桂龍等人總結(jié)了提高PM2.5顆粒吸附率的三種方法，分別是低低溫電除塵技術(shù)、濕式靜電除塵器以及電袋除塵技術(shù)。

低低溫電除塵技術(shù)主要改進(jìn)是在煙氣入口處加裝換熱設(shè)備，換熱設(shè)備可以使煙氣溫度降到酸露點(diǎn)以下，隨著煙氣溫度降低，其煙塵的電阻比將大大降低，進(jìn)而降低了除塵裝置中出現(xiàn)發(fā)電暈的概率，提高了除塵效率。同時(shí)溫度降低會(huì)使得電場(chǎng)中風(fēng)速以及氣體的粘滯性下降。當(dāng)溫度降至酸露點(diǎn)以下時(shí)，煙氣中的氣態(tài)H2SO4會(huì)與水蒸氣結(jié)合，使其容易吸附在較大的顆粒表面，脫離“穿透窗口”進(jìn)而被電極吸附。

濕式靜電除塵的工作原理與傳統(tǒng)靜電除塵器大致相同，最大的區(qū)別在于濕式靜電除塵通過噴淋系統(tǒng)沖刷收塵板的方式來取代原有的振打系統(tǒng)。這一改進(jìn)克服了傳統(tǒng)除塵器中反電暈和二次揚(yáng)塵問題，同時(shí)濕度較高的煙氣起暈電壓相對(duì)較低，顆粒表面的水電離產(chǎn)生的離子也會(huì)加大粉塵的電荷從而提高除塵器的吸附性能[4]。

電袋除塵是通過將靜電除塵系統(tǒng)與傳統(tǒng)布袋除塵進(jìn)行串聯(lián)組成的新型除塵系統(tǒng)。通過二者協(xié)同，使得除塵周期延長(zhǎng)，由于上一級(jí)的靜電除塵已經(jīng)吸附了大部分的粉塵，降低了布袋除塵的負(fù)荷使得其清灰性能得到了更好地發(fā)揮，同時(shí)延長(zhǎng)了布袋除塵的工作壽命，二者相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煙塵中多種污染物的處理，對(duì)PM2.5也有很好的脫除效果，大大增強(qiáng)了除塵效率。

（二）煙氣調(diào)制組合技術(shù)、高頻電源技術(shù)應(yīng)用以及系統(tǒng)智能控制

煙氣調(diào)制以硫磺為原料，硫磺在燃燒室中燃燒生成SO2，SOz在空氣中氧化為S03.SO：容易與水蒸氣結(jié)合并吸附在粉塵表面，煙塵與硫酸相互混合，吸附了硫酸的粉塵，其電阻將大大減小，使起暈電壓降低，降低二次飛揚(yáng)并提升除塵效率。

由于電容和電感的體積重量與供電頻率的平方成反比，所以電壓頻率的提高將明顯降低電壓轉(zhuǎn)換設(shè)備的體積，高頻開關(guān)電源技術(shù)一方面可以降低設(shè)備的體積，同時(shí)輸出電壓的紋波系數(shù)較低，工作效率大大提升，一些性能較好的高頻電源其工作效率可以達(dá)到95%以上，通過高頻電源為電極供電，一方面可以縮小設(shè)備體積，另一方面可以提高設(shè)備的工作效率。

清灰效果直接影響著除塵器的工作效率，智能控制可以通過控制振打錘的敲擊頻率以及加速度提高清灰效率，智能控制系統(tǒng)還可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備的溫控系統(tǒng)，保證適宜的煙氣溫度，從而提升設(shè)備除塵能力。

三、結(jié)語

隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展和能源需求的增加，化石燃料燃燒和礦物原料的開采將更加頻繁，為了統(tǒng)籌好發(fā)展和環(huán)境的關(guān)系，必須大力發(fā)展煙塵除塵相關(guān)技術(shù)。雖然靜電除塵發(fā)展較晚，但其效率高、占地小、除塵效果明顯，相關(guān)學(xué)者以及研究人員應(yīng)當(dāng)不斷探索，積極進(jìn)行技術(shù)融合和創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

[1]王靈甫，馬書毫.淺談靜電除塵原理[J].科技風(fēng)，2011（16）：17+19.

[2]熊桂龍，李水清，陳晟，張緒輝，姚強(qiáng).增強(qiáng)PM（2.5）脫除的新型電除塵技術(shù)的發(fā)展[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015，35（09）：2217-2223.

[3]楊昱.靜電除塵器改造技術(shù)的利弊分析[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2013（09）：32-35.

[4]吳偉.高頻靜電除塵電源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].燕山大學(xué)，2013.