電除塵技術(shù)介紹

自20世紀(jì)以來(lái)，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速發(fā)展，我國(guó)已面臨著各種環(huán)境污染的嚴(yán)重挑戰(zhàn)，其中包括：水資源污染、噪音污染、空氣污染、工業(yè)和生活垃圾污染、可再生資源污染等等，大自然和人類生存的環(huán)境受到越來(lái)越多的破壞，而對(duì)空氣造成污染的罪魁禍?zhǔn)拙褪欠蹓m。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，全球一年排入空氣中的各類污染物加起來(lái)總共有6億多噸，其中粉塵占有的比重就達(dá)到了16％。但是如此之多的粉塵是從何而來(lái)的呢？在全國(guó)乃至全世界都存在著許多產(chǎn)生粉塵污染的因素，包括煤炭石油的無(wú)節(jié)制開采和使用、電力系統(tǒng)、化工行業(yè)等，都是粉塵排放的重災(zāi)區(qū)。不經(jīng)處理大規(guī)模地排放工業(yè)粉塵，不僅會(huì)危害到人體的健康，還會(huì)造成大自然環(huán)境的污染，資源的浪費(fèi)，其造成結(jié)果是非常嚴(yán)重的，“霧都”’倫敦就是前車之鑒。而現(xiàn)如今，我國(guó)大部分重工業(yè)地區(qū)如京津唐工業(yè)區(qū)都已經(jīng)陷入霧霾的籠罩之下，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)刻不容緩了。

為了減少工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中粉塵的排放量，保護(hù)大自然環(huán)境，人們發(fā)明了許多種除塵裝置用來(lái)減少污染源排放的粉塵對(duì)大氣的污染。根據(jù)除塵原理的不同，除塵器分為利用粉塵自身重力除塵的沉降室、旋風(fēng)除塵器，利用水吸附來(lái)除塵的各種濕式除塵器，利用各種過(guò)濾材料來(lái)除塵的過(guò)濾式除塵器，其中用的最多的，效果最好的就是利用高壓靜電場(chǎng)力來(lái)除塵的各種高壓靜電除塵器。

靜電除塵器最早是由美國(guó)工程師科特雷爾于1906年正式研發(fā)成功的，其除塵過(guò)程為：當(dāng)含粉塵的氣體通過(guò)風(fēng)機(jī)或通風(fēng)管路被引入電除塵器時(shí)，在電除塵器的兩極之間輸入高壓直流電，使電極系統(tǒng)的電壓值超過(guò)臨界電壓值，產(chǎn)生電暈放電效應(yīng)，自由電子被氣體分子吸附，氣體電離后在電暈外區(qū)造成大量陰離子和陽(yáng)離子，氣體中的粉塵粒子與陰、陽(yáng)離子碰撞使荷電。荷負(fù)電的粉塵粒子在電場(chǎng)力的作用下向集塵極運(yùn)動(dòng)，當(dāng)荷負(fù)電的粉塵粒子靠近集塵極時(shí)，粒子與正電極接觸失去電荷成為中性而粘附于集塵極表面，少量荷正電的粒子在靜電場(chǎng)的作用下向電暈極運(yùn)動(dòng)，最后附著在電暈極上。隨后在振打力與自身重力共同作用下克服阻力，落入灰斗，這是工業(yè)上普遍采用的干式負(fù)電暈高壓靜電除塵器的荷電粉塵捕集過(guò)程。這樣就達(dá)到了除塵的目的。

作為治理大氣污染的主要設(shè)備之一，電除塵器在現(xiàn)代社會(huì)的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程發(fā)揮著舉足輕重的作用，它已廣泛應(yīng)用于電力、電子、冶金、建材、化工、輕工等行業(yè)。以電力行業(yè)的燃煤鍋爐機(jī)組為例，平均每一臺(tái)鍋爐機(jī)組需要配備一至兩臺(tái)電除塵器，以達(dá)到國(guó)家規(guī)定的安全排放標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)前，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)正在高速發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求也越來(lái)越高，作為控制固定污染源中顆粒物對(duì)大氣污染的主要設(shè)備——除塵設(shè)備面臨巨大的發(fā)展機(jī)遇。

自二十世紀(jì)初開始，人們就在電除塵器的技術(shù)發(fā)展方面做了大量的研究工作，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對(duì)電除塵工作機(jī)理不斷加深的了解，電除塵器技術(shù)在下列幾個(gè)方面取得了重大發(fā)展，形成了成熟完整的電除塵技術(shù)體系：

（1）．高壓整流技術(shù)

1906年美國(guó)工程師科特雷爾博士發(fā)明的世界第一臺(tái)同步機(jī)械整流器，為1907年第一臺(tái)工業(yè)用電除塵器的誕生提供了重要條件，也使得電除塵器的大規(guī)模應(yīng)用成為可能。盡管這種同步機(jī)械整流器存在著機(jī)械損耗快、整流效率低、電壓損失大和易產(chǎn)生電磁干擾等弊端，但是因?yàn)槠渚哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本費(fèi)用低和對(duì)操作維護(hù)水平要求不高等優(yōu)點(diǎn)，而一直使用到二十世紀(jì)五十年代才逐漸被其它新類型的整流器所取代。在1920年出現(xiàn)了電子管整流器，1928年出現(xiàn)了氧化鈳整流器，1956年出現(xiàn)了硒堆整流器，但是這幾類整流器都因?yàn)榇嬖诳煽啃圆睢Ⅲw積大、壽命短等缺陷而未能被廣泛的應(yīng)用。在1960年前后又出現(xiàn)了半導(dǎo)體硅整流器，因為其具有體積小、整流效率高、使用壽命長(zhǎng)、成本費(fèi)用低、可靠性高和具有擊穿恢復(fù)的能力等種種的優(yōu)點(diǎn)，立刻在電除塵器上獲得了廣泛的應(yīng)用，并取代了以前所有的整流器，使得電除塵器的供電技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。

（2）.交流調(diào)壓技術(shù)

由于電除塵器靜電場(chǎng)的擊穿電壓是隨著運(yùn)行情況等因素的變化而變化的。為了盡可能給電除塵器施加高的電壓，就必須要求供電設(shè)備的輸出電壓能夠跟蹤靜電場(chǎng)的變化，通過(guò)調(diào)整供電設(shè)備輸入的交流電壓就能滿足這一要求。交流調(diào)壓元件經(jīng)歷了從電阻調(diào)壓器到感應(yīng)調(diào)壓器，再到飽和電抗器調(diào)壓器，最后到可控硅調(diào)壓器的發(fā)展歷程。

早期的電除塵器采用的都是電阻調(diào)壓器或感應(yīng)調(diào)壓器，只能用人工來(lái)手動(dòng)調(diào)節(jié)。大約到1930年才首次嘗試了用馬達(dá)帶動(dòng)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的技術(shù)。在1950年飽和電抗器調(diào)壓器問(wèn)世之后，電除塵器的高壓輸出就開始向自動(dòng)控制技術(shù)方向過(guò)渡了。雖然這款調(diào)壓器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，但是由于鐵芯磁滯的影響，使得它對(duì)電場(chǎng)火花放電的響應(yīng)速度較慢，容易從火花放電過(guò)渡過(guò)電弧放電，使得除塵的效率降低。所以，這種調(diào)壓器的應(yīng)用受到了限制。直到六十年代末期，在電除塵器的高壓供電設(shè)備上才開始廣泛應(yīng)用可控硅調(diào)壓器。采用可控硅調(diào)整電壓，可以使電除塵器在電場(chǎng)發(fā)生閃絡(luò)的瞬間快速降低電壓而不產(chǎn)生電弧，閃絡(luò)過(guò)后又能使電壓迅速回升，讓電場(chǎng)恢復(fù)正常工作，這樣電場(chǎng)的工作電壓就始終接近于擊穿前的臨界電壓，從而保證電除塵器獲得盡可能高的除塵效率。采用可控硅調(diào)壓技術(shù)后，使電除塵器在控制技術(shù)方面得到了進(jìn)一步的發(fā)展。

（3）．高壓供電技術(shù)

大量數(shù)據(jù)表明：向電除塵器施加的電壓波形對(duì)于粉塵的荷電和捕集有著重大影響，而且對(duì)于同一種粉塵，選擇不同平均值和峰值的電壓波形，會(huì)達(dá)到不同的除塵效果。早期的電除塵器，采用的是經(jīng)同步機(jī)械整流的全波供電方式，這對(duì)于比電適中的粉塵來(lái)說(shuō)，容易取得良好的除塵效果。而針對(duì)高比阻粉塵， 在1935年研制出了經(jīng)電子管整流的雙半波供電方式，1950年發(fā)明了脈沖供電方式，這為捕集高比電阻粉塵帶來(lái)了可能。在二十世紀(jì)六十年代前后，又先后出現(xiàn)了經(jīng)硅堆橋式整流的單相全波供電方式、三相全波超高壓供電方式、間歇供電方式、富能供電方式、恒流供電方式和變頻供電方式等多種供電方式。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種供電方式相互滲透、不斷完善和提高，使得電除塵器的供電技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，應(yīng)用范圍進(jìn)一步拓寬，對(duì)運(yùn)行工況的適應(yīng)能力進(jìn)一步增強(qiáng)。

（4）．高壓控制技術(shù)

對(duì)于電除塵器高壓供電設(shè)備的輸出電壓實(shí)行閉環(huán)控制是從1950年開始的。 最早采用的是定流控制方式，即通過(guò)調(diào)整輸入電壓，保持一定的輸出電流，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。這種控制方式電流整定比較困難，若整定過(guò)大，可能導(dǎo)致由火花放電過(guò)渡到電弧放電，若整定過(guò)小，會(huì)使電場(chǎng)工作電壓在較低水平上運(yùn)行，這二者均會(huì)使除塵效率降低。從二十世紀(jì)六十年代末期開始，可控硅調(diào)壓的火花跟蹤控制方式被普遍采用。這種控制方式可以使電除塵器在電場(chǎng)發(fā)生閃絡(luò)的瞬間快速降低電壓而不產(chǎn)生電弧，閃絡(luò)過(guò)后又能使電壓迅速回升，讓電場(chǎng)恢復(fù)正常工作，這樣電場(chǎng)的工作電壓就始終接近于擊穿前的臨界電壓�；鸹ǜ�蹤控制方式實(shí)現(xiàn)了電場(chǎng)工作電壓對(duì)火花放電電壓的自動(dòng)跟蹤，不僅提高了電暈功率和除塵效率，也為高壓控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

從二十世紀(jì)七十年代初開始，基于電力電子半體器件的快速發(fā)展，人們?cè)诨鸹ǜ�蹤控制方式的基礎(chǔ)上，相繼開發(fā)出了火花強(qiáng)度控制、臨界火花控制、最佳火花率控制、浮動(dòng)式火花控制和反電暈檢測(cè)控制等多種控制方式。為電除塵器的高壓控制技術(shù)的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用。到了八十年代中期，由于興起了微機(jī)應(yīng)用的熱潮，電除塵器的高壓控制技術(shù)又進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)代。用微機(jī)控制高壓供電設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)跟蹤控制、顯示、打印、通訊和故障處理等多項(xiàng)功能，具有自動(dòng)化程度高、控制特性好、控制功能多、硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。因此，微機(jī)控制電除塵器高壓供電設(shè)備的技術(shù)得到了迅速發(fā)展，為電除塵器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的控制和管理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（5）．低壓控制技術(shù)

電除塵器的低壓控制設(shè)備是電除塵器控制系統(tǒng)的重要組成部分。低壓控制技術(shù)是電除塵器控制技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中逐漸形成的一個(gè)重要分支。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電除塵器低壓控制技術(shù)也在不斷的完善和提高。電除塵器的低壓控制技術(shù)的研發(fā)始于二十世紀(jì)七十年代初期，到了八十年代末期已經(jīng)趨于成熟和完善。它經(jīng)歷了從人工手動(dòng)控制到簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制，再到多功能自動(dòng)控制，最后到功能完善的信號(hào)檢測(cè)和微機(jī)控制的發(fā)展歷程。已經(jīng)形成了一整套自動(dòng)化水平較高，控制功能完善的自動(dòng)控制系統(tǒng)。電除塵器低壓控制設(shè)備運(yùn)行是否良好，對(duì)電除塵器的機(jī)械本體和高壓供電設(shè)備均會(huì)產(chǎn)生直接或間接的影響。