【正文】 1 前言隨著環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展，電除塵器的應(yīng)用日益增多。利用靜電吸引微細(xì)塵?，F(xiàn)象可以追溯到十七世紀(jì)。電除塵在工業(yè)中的應(yīng)用卻晚得多，1885年Lodge在煉鉛廠建造了第一臺(tái)電除塵器，然而由于對(duì)鉛煙塵了解不足以及整流供電設(shè)備的局限，該設(shè)備未能成功地運(yùn)行。直到1907年Cottrell才成功地將電除塵技術(shù)用于工業(yè)氣體凈化。隨著工業(yè)的發(fā)展，特別是整流供電設(shè)備的發(fā)展，電除塵技術(shù)也得到相應(yīng)的發(fā)展，在工業(yè)中的應(yīng)用也日益廣泛。目前電除塵器已經(jīng)成為高效除塵的主要設(shè)備之一，在處理高溫大煙氣量的場(chǎng)合，更顯示出突出的優(yōu)越性，因而在建材、冶金、水泥、電站鍋爐以及化工、輕工等行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。靜電除塵器是一種高效除塵器。靜電除塵器在我國(guó)的應(yīng)用始于20世紀(jì)30年代，隨著工業(yè)水平的提高和電除塵技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)一些環(huán)保企業(yè)引進(jìn)了具有國(guó)際先進(jìn)水平的電收塵器技術(shù)和袋收塵器技術(shù)?，F(xiàn)在研究的新型靜電除塵器可以分成三類：（1）電除塵器結(jié)構(gòu)形式的改變。新型結(jié)構(gòu)的電除塵器：①超高壓寬間距電除塵器 這種除塵器與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相類似，不同的是將板間距加寬，達(dá)400～1000mm，電壓提高到80～200kV以上。在超高壓寬間距電除塵器中，荷電塵粒除了受庫(kù)侖力外，更多的是受高電壓下產(chǎn)生的電風(fēng)的作用。超高壓寬間距電除塵器在電暈極附近產(chǎn)生的電風(fēng)速度比傳統(tǒng)的電除塵器高，而在收塵極附近的電風(fēng)速度比傳統(tǒng)的低。前者可以提高塵粒的有效驅(qū)進(jìn)速度，減輕反電暈造成的影響，后者可以減少二次揚(yáng)塵，使除塵效率得到提高。②橫向極板電除塵器 通常的電除塵器，氣流流向與收塵極板的設(shè)置是平行的，而橫向極板電除塵器采用與氣流方向垂直的極板布置方式，試驗(yàn)表明比常規(guī)電除塵器的除塵效率高。還有一種橫向極板除塵器，在除塵器內(nèi)連續(xù)設(shè)多孔板。各板間隔地施加高壓和接地，板與板間造成靜電場(chǎng)。由于這種靜電除塵器采用了渦流增強(qiáng)靜電沉降和靜電截留機(jī)理，故能有效捕集普通電除塵器未能捕集的粉塵。③原式電除塵器 這是日本提出的一種新型結(jié)構(gòu)電除塵器。收塵極為一系列圓管排列組成，放電極為魚(yú)骨形，同時(shí)在放電極軸線上設(shè)輔助電極，由3～5根圓管組成。魚(yú)骨的刺不是垂直于收塵極，而是在放電極平面內(nèi)。對(duì)輔助電極施加與電暈極極性相同的電壓，可以產(chǎn)生高電場(chǎng)強(qiáng)度和低電流密度，這樣既有利于防止反電暈，又可捕集由于反電暈而產(chǎn)生的荷正電的粉塵，從而提高對(duì)高比電阻粉塵的收集效率。④雙區(qū)電除塵器 一般（單區(qū)）電除塵器，粉塵的荷電與沉積是在同一電場(chǎng)中進(jìn)行，而雙區(qū)電除塵器，則是在兩個(gè)區(qū)段中進(jìn)行，即粉塵的荷電區(qū)荷電后，在沉積區(qū)內(nèi)被捕集。雙區(qū)電除塵器具有以下特點(diǎn)：①電暈極采用正電暈；②荷電區(qū)電壓是沉積區(qū)的2倍；③在供電電壓低于火花放電電壓時(shí)，沒(méi)有電暈電流。⑤三極預(yù)荷電器 這種預(yù)荷電器是在簡(jiǎn)單的線板式電極基礎(chǔ)上，增設(shè)多孔屏極，屏極與極板平行。電暈極放電時(shí)產(chǎn)生的電流一部分流至屏極，一部分流至極板，電流大小依各電極的相對(duì)電位而定。對(duì)三極預(yù)荷電器的試驗(yàn)研究表明，即使粉塵比電阻在1012～1013Ωcm范圍內(nèi)，塵粒仍能達(dá)到良好的荷電。一般是與下游的以高電場(chǎng)強(qiáng)度和低電流密度運(yùn)行的電除塵器結(jié)合使用。（2）與其它除塵機(jī)理聯(lián)合，即將電的作用加到其他除塵器中，以提高其效率或降低阻力。電袋一體化除塵器是將電除塵與布袋結(jié)合使用，即在布袋前加多級(jí)電場(chǎng)使粉塵荷電，大顆粒粉塵被電場(chǎng)吸附，未吸附的粉塵進(jìn)入布袋除塵器。高比電阻粉塵及未被電場(chǎng)吸附的粉塵經(jīng)高壓電場(chǎng)改變粉塵特性后，更有利于布袋的過(guò)濾及清灰。還有用靜電強(qiáng)化的顆粒層除塵器，靜電強(qiáng)化的濕式除塵器，靜電強(qiáng)化的旋風(fēng)除塵器。（3）改變供電方式：脈沖供電和微機(jī)控制供電。我國(guó)電除塵技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)水平相比，還存在一些差距。例如一些基礎(chǔ)研究設(shè)施上不配套或完善；科研力量還相對(duì)薄弱分散；測(cè)試儀器和科學(xué)手段比較落后；電除塵器電源仍大可改善；數(shù)據(jù)庫(kù)還沒(méi)有完全形成，選型設(shè)計(jì)水平較低，電除塵設(shè)計(jì)效率與實(shí)測(cè)效率偏離較大；各生產(chǎn)廠家還沒(méi)有形成自己的特點(diǎn)或特色，產(chǎn)品一般化；影響電除塵的重要物性參數(shù)尚不能定量計(jì)算。裝備水平、節(jié)電的中央控制尚在起步。在管理體制上，試驗(yàn)研究、設(shè)計(jì)選型和生產(chǎn)制造三個(gè)環(huán)節(jié)還不能高效地協(xié)調(diào)工作等。對(duì)電除塵器行業(yè)而言，產(chǎn)品特點(diǎn)為品種多，小批量，必須推行先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，提高生產(chǎn)效率和管理水平。雖然若干企業(yè)在模塊化設(shè)計(jì)、成套技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方面做出突出成績(jī)，但仍要針對(duì)市場(chǎng)變化和需要更新技術(shù)。另一方面，我國(guó)環(huán)境保護(hù)工作不斷加強(qiáng)，為滿足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，不僅新建企業(yè)要加強(qiáng)廢氣凈化設(shè)施，老的企業(yè)也要及時(shí)更新，因而電除塵器的應(yīng)用將日益廣泛，必然會(huì)推動(dòng)電除塵技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，可以斷言，我國(guó)電除塵技術(shù)的發(fā)展正處于方興未艾的勢(shì)頭下，部分應(yīng)用技術(shù)將很快地邁進(jìn)國(guó)際先進(jìn)水平行列。 2靜電除塵器的基本知識(shí) 電除塵是屬于物理學(xué)研究范疇，確切地說(shuō)是屬于電物理學(xué)。電除塵器則設(shè)計(jì)到許多其他學(xué)科，如機(jī)械工程學(xué)、空氣工程學(xué)、電氣工程學(xué)、電化學(xué)、電子學(xué)、氣溶膠工藝學(xué)、振動(dòng)力學(xué)、化學(xué)工程學(xué)和公用工程等。電除塵器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)用機(jī)械工程學(xué)來(lái)解決問(wèn)題。 靜電除塵器的工作原理電除塵器是利用高壓電場(chǎng)使塵粒荷電，在電場(chǎng)力（主要是靜電力）的作用下使粉塵從氣體中分離出來(lái)并沉積在電極上的除塵裝置。靜電除塵器的工作原理（）是利用高壓直流不均勻電場(chǎng)使煙氣中的氣體分子電離，產(chǎn)生大量電子和離子，在電場(chǎng)力的作用下向兩極移動(dòng)，在移動(dòng)過(guò)程中碰到氣流中的粉塵顆粒使其荷電，荷電粉塵在電場(chǎng)力作用下與氣流分離向極性相反的極板或極線運(yùn)動(dòng)，荷電粉塵到達(dá)極板或極線時(shí)由靜電力吸附在極板或極線上，通過(guò)振打裝置使粉塵落入灰斗從而使煙氣得到凈化。電除塵器的工作過(guò)程可分為以下階段：電暈放電和氣體電離，粉塵荷電，粉塵沉積，清灰。 電暈放電和氣體電離氣體中通常只含有極其微量的自由電子和離子，被視為絕緣體。當(dāng)氣體進(jìn)入到非均勻場(chǎng)強(qiáng)的電場(chǎng)時(shí)，則會(huì)發(fā)生改變。非均勻電場(chǎng)距離放電極表面越近，電場(chǎng)強(qiáng)度越大。而當(dāng)非均勻電場(chǎng)電位差增大到一定值時(shí)，放電極附近氣體中的自由電子具有了足夠的能量和速度，與氣體中性分子發(fā)生碰撞并使其離子化，結(jié)果又產(chǎn)生了大量電子和正離子，失去能量的電子與其他中性氣體分子結(jié)合成負(fù)離子，這種現(xiàn)象稱為氣體電離。該過(guò)程在極短的時(shí)間內(nèi)即可產(chǎn)生大量的自由電子和正負(fù)離子，通常也稱為雪崩過(guò)程，在這時(shí)可以看到淡藍(lán)色的光點(diǎn)或光環(huán)，也能聽(tīng)到輕微的氣體爆裂聲，這現(xiàn)象稱為電暈放電現(xiàn)象，開(kāi)始發(fā)生放電的電壓稱為起暈電壓。電暈放電首先發(fā)生在放電極，因此放電極也稱為電暈極。如果在電暈極上加的時(shí)負(fù)電壓，則產(chǎn)生的是負(fù)電暈；反之時(shí)正電暈。出現(xiàn)電暈后，在電場(chǎng)內(nèi)形成兩個(gè)不同的區(qū)域，圍繞放電極約2～3mm的小區(qū)域稱為電暈區(qū)，而電場(chǎng)內(nèi)的其他區(qū)域稱為電暈外區(qū)。發(fā)生電暈放電后，如果非均勻電場(chǎng)的電位差繼續(xù)增大，電暈區(qū)也將隨之?dāng)U大，最終致使電極間產(chǎn)生火花放電和電弧放電，即電場(chǎng)中氣體全部被擊穿，造成短路，電極間的電壓將急劇下降。電除塵運(yùn)行時(shí)，應(yīng)經(jīng)常保持電場(chǎng)內(nèi)氣體處于不完全被擊穿的電暈放電狀態(tài)，盡量避免短路現(xiàn)象。氣體電離后，產(chǎn)生大量自由電子和正負(fù)離子向異向極運(yùn)動(dòng)，因此在電暈外區(qū)空間內(nèi)充滿了自由電子和負(fù)離子。 粉塵荷電粉塵荷電是電除塵過(guò)程的第一步，粒子的荷電量越大越容易被捕集。粉塵荷電是通過(guò)自由電子、離子和粉塵粒子的碰撞，并附著于粉塵粒子上而完成的。在除塵器電暈電場(chǎng)中存在兩種截然不同的粉塵荷電機(jī)理。一種是氣體離子在靜電力作用下做定向運(yùn)動(dòng)，與粉塵碰撞使其荷電稱為電場(chǎng)荷電或碰撞荷電；另一種是離子的擴(kuò)散現(xiàn)象導(dǎo)致粉塵荷電過(guò)程，稱為擴(kuò)散荷電。影響塵粒荷電的重要因素，對(duì)于粒子特性時(shí)粒徑dp和介電常數(shù)ε；對(duì)于電暈電場(chǎng)則為電場(chǎng)強(qiáng)度E0和離子密度N0；對(duì)dp，以電場(chǎng)荷電為主；對(duì)dp，則以擴(kuò)散荷電為主；～。在工業(yè)電除塵器則以電場(chǎng)荷電為主。在電場(chǎng)荷電時(shí)，通過(guò)離子于粉塵的碰撞使其荷電，隨著塵粒上電荷的增加，在塵粒周圍形成一個(gè)于加外電場(chǎng)相反的電場(chǎng)，電場(chǎng)則會(huì)越來(lái)越強(qiáng)，最后導(dǎo)致離子無(wú)法到達(dá)塵粒表面。這時(shí)，塵粒上的電荷已達(dá)到飽和。 粉塵沉積氣體電離后，產(chǎn)生大量自由電子和正負(fù)離子向異向極運(yùn)動(dòng)。以負(fù)電暈為例，正離子很快向負(fù)（電暈）極移動(dòng)，只有負(fù)離子才會(huì)進(jìn)入電暈外區(qū)，向陽(yáng)極移動(dòng)。含塵氣體通過(guò)電除塵器時(shí)，由于電暈區(qū)的范圍很小，只有少量的塵粒在電暈區(qū)通過(guò)而獲得正電荷，沉積于電暈極上。大多數(shù)塵粒在電暈外區(qū)通過(guò)而獲得負(fù)電荷，在電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)下向陽(yáng)極板運(yùn)動(dòng)，到達(dá)極板失去電荷后，最后沉積在陽(yáng)極板上，這也就是陽(yáng)極板稱為集塵極或收塵極的原因。 清灰電暈極和集塵極上都會(huì)有粉塵沉積，粉塵層厚度可以為幾mm，甚至幾十mm。粉塵沉積在電暈極上會(huì)影響電暈放電，也會(huì)影響電暈電流的大小和均勻性；集塵極上粉塵過(guò)多會(huì)影響荷電離子的驅(qū)進(jìn)速度，還會(huì)導(dǎo)致火花，電壓降低，電暈電流減小，對(duì)于高比電阻的粉塵還會(huì)引起反電暈。集塵極表面上的粉塵沉積到一定厚度后，可以采用振打方法將其清除掉，使粉塵落入下部灰斗中。電暈極也會(huì)負(fù)著少量粉塵，隔一段時(shí)間需進(jìn)行清灰。當(dāng)粒子為液態(tài)時(shí)，如焦油或硫酸霧，被捕集粒子會(huì)發(fā)生凝集并滴入下部容器內(nèi)。 靜電除塵器的類型電除塵器一般由除塵器本體和供電裝置兩大部分組成。除塵器本體包括電暈電極、集塵電極、振打機(jī)構(gòu)（干式靜電除塵器）、氣流分布裝置、高壓絕緣裝置、外殼（及灰斗）等。靜電除塵器可以根據(jù)不同的特點(diǎn)，分成不同的類型。 根據(jù)集塵極的形式可分為管式電除塵器和板式電除塵器管式電除塵器（ a圖所示）的集塵極可以為圓管、蜂窩管、多段喇叭管、扁管等。這種電除塵器是在圓管的中心放置電暈極，而圓管的內(nèi)壁成為集塵的表面。管徑通常為150～300mm，長(zhǎng)為2