電除塵技術(shù)介紹

自20世紀(jì)以來，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程的快速發(fā)展，我國已面臨著各種環(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)境受到越來越多的破壞，而對空氣造成污染的罪魁禍?zhǔn)拙褪欠蹓m。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，全球一年排入空氣中的各類污染物加起來總共有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的呢？在全國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，不僅會危害到人體的健康，還會造成大自然環(huán)境的污染，資源的浪費，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)境保護已經(jīng)刻不容緩了。

為了減少工業(yè)生產(chǎn)過程中粉塵的排放量，保護大自然環(huán)境，人們發(fā)明了許多種除塵裝置用來減少污染源排放的粉塵對大氣的污染。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，利用水吸附來除塵的各種濕式除塵器，利用各種過濾材料來除塵的過濾式除塵器，其中用的最多的，效果最好的就是利用高壓靜電場力來除塵的各種高壓靜電除塵器。

靜電除塵器最早是由美國工程師科特雷爾于1906年正式研發(fā)成功的，其除塵過程為：當(dāng)含粉塵的氣體通過風(fēng)機或通風(fēng)管路被引入電除塵器時，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離子，氣體中的粉塵粒子與陰、陽離子碰撞使荷電。荷負(fù)電的粉塵粒子在電場力的作用下向集塵極運動，當(dāng)荷負(fù)電的粉塵粒子靠近集塵極時，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的作用下向電暈極運動，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)代社會的工業(yè)生產(chǎn)過程發(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)的燃煤鍋爐機組為例，平均每一臺鍋爐機組需要配備一至兩臺電除塵器，以達(dá)到國家規(guī)定的安全排放標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)前，我國的經(jīng)濟建設(shè)正在高速發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，社會對環(huán)境保護的要求也越來越高，作為控制固定污染源中顆粒物對大氣污染的主要設(shè)備——除塵設(shè)備面臨巨大的發(fā)展機遇。

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)展和人們對電除塵工作機理不斷加深的了解，電除塵器技術(shù)在下列幾個方面取得了重大發(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年美國工程師科特雷爾博士發(fā)明的世界第一臺同步機械整流器，為1907年第一臺工業(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。盡管這種同步機械整流器存在著機械損耗快、整流效率低、電壓損失大和易產(chǎn)生電磁干擾等弊端，但是因為其具有結(jié)構(gòu)簡單、成本費用低和對操作維護水平要求不高等優(yōu)點，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為存在可靠性差、體積大、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、成本費用低、可靠性高和具有擊穿恢復(fù)的能力等種種的優(yōu)點，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)進入了一個新的發(fā)展階段。

（2）.交流調(diào)壓技術(shù)

由于電除塵器靜電場的擊穿電壓是隨著運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的變化，通過調(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，只能用人工來手動調(diào)節(jié)。大約到1930年才首次嘗試了用馬達(dá)帶動設(shè)備進行自動調(diào)節(jié)的技術(shù)。在1950年飽和電抗器調(diào)壓器問世之后，電除塵器的高壓輸出就開始向自動控制技術(shù)方向過渡了。雖然這款調(diào)壓器有結(jié)構(gòu)簡單、維護方便的優(yōu)點，但是由于鐵芯磁滯的影響，使得它對電場火花放電的響應(yīng)速度較慢，容易從火花放電過渡過電弧放電，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)過后又能使電壓迅速回升，讓電場恢復(fù)正常工作，這樣電場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于粉塵的荷電和捕集有著重大影響，而且對于同一種粉塵，選擇不同平均值和峰值的電壓波形，會達(dá)到不同的除塵效果。早期的電除塵器，采用的是經(jīng)同步機械整流的全波供電方式，這對于比電適中的粉塵來說，容易取得良好的除塵效果。而針對高比阻粉塵， 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)進一步發(fā)展，應(yīng)用范圍進一步拓寬，對運行工況的適應(yīng)能力進一步增強。

（4）．高壓控制技術(shù)

對于電除塵器高壓供電設(shè)備的輸出電壓實行閉環(huán)控制是從1950年開始的。 最早采用的是定流控制方式，即通過調(diào)整輸入電壓，保持一定的輸出電流，達(dá)到自動控制的目的。這種控制方式電流整定比較困難，若整定過大，可能導(dǎo)致由火花放電過渡到電弧放電，若整定過小，會使電場工作電壓在較低水平上運行，這二者均會使除塵效率降低。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)過后又能使電壓迅速回升，讓電場恢復(fù)正常工作，這樣電場的工作電壓就始終接近于擊穿前的臨界電壓�；鸹ǜ�蹤控制方式實現(xiàn)了電場工作電壓對火花放電電壓的自動跟蹤，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，人們在火花跟蹤控制方式的基礎(chǔ)上，相繼開發(fā)出了火花強度控制、臨界火花控制、最佳火花率控制、浮動式火花控制和反電暈檢測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作用。到了八十年代中期，由于興起了微機應(yīng)用的熱潮，電除塵器的高壓控制技術(shù)又進入了一個新的發(fā)展時代。用微機控制高壓供電設(shè)備，可實現(xiàn)對電場運行參數(shù)的自動跟蹤控制、顯示、打印、通訊和故障處理等多項功能，具有自動化程度高、控制特性好、控制功能多、硬件結(jié)構(gòu)簡單和可靠性高等優(yōu)點。因此，微機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，為電除塵器實現(xiàn)現(xiàn)代化的控制和管理奠定了堅實的基礎(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)展過程中逐漸形成的一個重要分支。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)歷了從人工手動控制到簡單的自動控制，再到多功能自動控制，最后到功能完善的信號檢測和微機控制的發(fā)展歷程。已經(jīng)形成了一整套自動化水平較高，控制功能完善的自動控制系統(tǒng)。電除塵器低壓控制設(shè)備運行是否良好，對電除塵器的機械本體和高壓供電設(shè)備均會產(chǎn)生直接或間接的影響。