靜電收塵在除塵凈化技術(shù)中的重要位置眾所周知, 從1907 年發(fā)明第1 臺電除塵器至今, 電除塵技術(shù)飛速發(fā)展, 由于電除塵器對廢氣的總處理量大于其他類型的除塵設(shè)備, 在火電廠、水泥、鋼鐵、有色金屬、化工、造紙等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。1980 年, H. Hoegh Petersn 精辟地概括了當(dāng)時電除塵技術(shù)的現(xiàn)狀, 提出了寬間距、予荷電、脈沖電源等電除塵技術(shù)發(fā)展的新趨勢, 取得同行的認(rèn)同。G. Heinrich 的試驗(yàn)是把原有設(shè)備通道加寬1倍(每隔一排去掉一排極板, 反電暈極再排列) ,工作電壓也隨之加倍, 并保持放電電流不變, 試驗(yàn)結(jié)果表明收塵效率明顯改善。這一驚人的發(fā)現(xiàn), 打破了傳統(tǒng)觀念, 使靜電收塵技術(shù)取得突破性進(jìn)展。

　　予荷電技術(shù)最初在美國和日本是針對雙區(qū)靜 電除塵器提出的, 可以改善靜電除塵器對高比電阻粉塵的收集性能。我們1984 年所作的試驗(yàn)說明粉塵粒子在電暈區(qū)內(nèi)不能全部達(dá)到理論上的飽和荷電量, 因此予荷電技術(shù)的采用對普通線板型電除塵器也是需要的。脈沖電源的研制在20 世紀(jì)80 年代初已達(dá)到商業(yè)應(yīng)用階段。無火花放電的峰值電壓, 可提高粉塵粒子的荷電量, 使粉塵粒子獲得更大的運(yùn)動速度, 從而達(dá)到提高收塵效率的目的。

　　寬通道、予荷電、脈沖電源3 項(xiàng)技術(shù)的提出與應(yīng)用, 使電收塵技術(shù)取得突破性的進(jìn)展。

　　在電除塵器模型上測定其收塵性能, 不同運(yùn)行時間在電除塵器進(jìn)出口進(jìn)行采樣, 可以發(fā)現(xiàn)電除塵器的收塵效率隨時間變化。在電除塵器收塵初期,極板可以認(rèn)為是潔凈的, 收塵效率較高, 達(dá)到99 %。隨運(yùn)行時間的加長, 收塵效率逐漸降低, 如圖1 所示, 90 min 后, 收塵效率由99 % 降至9315 %。收塵效率隨時間降低的原因是由于極板上粉塵層 的增厚。粉塵所帶電荷與空間電荷需經(jīng)板上的粉塵層向極板傳導(dǎo), 粉塵比電阻越大或粉塵層越厚, 傳導(dǎo)越困難, 最終會在粉塵層表面形成電荷的積累, 粉塵層表面的積累電荷必然對荷電粉塵的沉降起到反作用, 阻礙了粉塵向極板的進(jìn)一步沉降,因而電除塵器的收塵效率降低。

　　1 　靜電收塵性能

　　在已知粉塵比電阻和工作電壓條件下, 粉塵層表面積累電荷密度是極板上粉塵層厚度的函數(shù), 隨電除塵器工作時間的加長, 極板上粉塵層逐漸增厚, 因此粉塵層表面電荷密度是時間的函數(shù)。這樣, 粒子的驅(qū)進(jìn)速度也是時間的函數(shù)。靜電收塵過程初期是穩(wěn)態(tài)過程(潔凈極板) , 極板上形成粉塵層后為非穩(wěn)態(tài)過程。這與袋式除塵器類似, 潔凈濾袋時, 過濾過程是穩(wěn)態(tài)過程, 隨著粉塵層的形成,過濾過程轉(zhuǎn)為非穩(wěn)態(tài)過程; 隨著粉塵層的增厚, 收塵效率逐漸提高。然而對于靜電除塵器, 隨著極板上粉塵層的增厚, 收塵效率下降。

圖1 　收塵效率隨時間的變化

　　研究上述非穩(wěn)態(tài)過程的關(guān)鍵是有關(guān)粉塵層表面電荷積累過程的研究, 但至今國內(nèi)外尚未研究出粉塵層表面積累電荷量與工作電壓、粉塵比電阻和粉塵層厚度之間的關(guān)系式。此外, 脈沖電源的應(yīng)用給除塵工作者帶來研究電除塵性能的新課題, 對電除塵器施加的電壓為時間的函數(shù), 這樣, 粉塵粒子的荷電量、收塵場強(qiáng)及粉塵粒子的驅(qū)進(jìn)速度均為時間的函數(shù)。因此, 應(yīng)用脈沖電源的電除塵器的收塵過程是非穩(wěn)態(tài)過程。上述2 個非穩(wěn)態(tài)收塵過程, 前者是普遍存在的。對靜電收發(fā)集理論的徹底解決, 有賴于對靜電收塵非穩(wěn)態(tài)過程的研究。

　　2 　靜電除塵器工作電壓的確定電除塵器工作電壓的確定是電除塵技術(shù)中最基本的問題。從直觀看, 粉塵粒子荷電量的大小與荷電場強(qiáng)成正比, 粒子的驅(qū)進(jìn)速度與場強(qiáng)的平方成正比(假設(shè)荷電場強(qiáng)與收塵場強(qiáng)相等) , 電除塵器的工作電壓越高, 收塵效率也越高是長久存在的傳統(tǒng)觀念。實(shí)踐說明這一傳統(tǒng)觀念是值得商榷的。為此, 我們在收塵空間尺寸為600 mm ×200 mm ×300mm 的電除塵器模型上用滑石粉進(jìn)行測試。測試結(jié)果如圖2 所示, 收塵效率隨電壓的提高而提高, 工作電壓達(dá)到35 kV 時, 收塵效率最高, 此后工作電壓再提高, 收塵效率反而下降, 而擊穿電壓出現(xiàn)在45 kV 后, 最高收塵效率時的工作電壓為擊穿電壓的75 %～ 80 %。高電壓時收塵效率的降低不是“反電暈”造成的, 而是粉塵層表面積累電荷的原因, 對這種現(xiàn)象的更深認(rèn)識, 也有賴于粉塵表面電荷積累過程的研究。

　　3 　極板涂裝技術(shù)化工、有色金屬冶煉、水泥等工業(yè)部門, 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣含濕量較大, 且含有腐蝕性氣體, 當(dāng)應(yīng)用電除塵器進(jìn)行除塵凈化時, 往往出現(xiàn)極板腐蝕問題(有時加強(qiáng)保溫也難以解決, 最后不得不拆掉) 。在燃煤電廠煙氣凈化中煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用, 使廢氣中濕度增大, 也會帶來腐蝕問題。為此研究極板及殼體內(nèi)部表面的涂裝技術(shù)勢在必行。涂裝技術(shù)的關(guān)鍵問題是具有導(dǎo)電、防腐、耐溫性能的特種涂料的研制, 經(jīng)多年探索, 東北大學(xué)等單位研制成功2 種導(dǎo)電防腐耐溫涂料, 經(jīng)試驗(yàn)檢測及工業(yè)應(yīng)用考驗(yàn), 性能優(yōu)異, 符合惡劣環(huán)境下的要求。

　　耐溫250 ℃, 耐熱酸熱堿腐蝕, 涂層表面水滴接觸角> 120°, 滑落角< 30°, 具有斥水抗污性能, 涂層的電導(dǎo)率可在103～106Ω·cm 間按要求調(diào)整。常規(guī)粉塵涂層對電除塵器收塵性能的影響可忽略不計,而對于導(dǎo)電粉塵和低比電阻粉塵, 收塵性能顯著提高。涂裝后的電除塵器除可以收集常規(guī)粉塵外, 還可用于收集諸如金屬粉塵、石墨、炭黑等導(dǎo)電粉塵及低比電阻粉塵, 拓寬了電除塵器的應(yīng)用范圍。

圖2 　收塵效率與工作電壓的關(guān)系

　　此外, 涂層表面具有斥水抗污性能, 振打清灰時, 粉塵層易于脫落。試驗(yàn)表明, 未用導(dǎo)電防腐涂料涂敷的電除塵極板, 振打清灰剝離率為82 % ,而經(jīng)過導(dǎo)電防腐涂料涂敷的電除塵器極板, 振打清灰剝離率可提高到91 % , 清灰效果十分明顯, 從而可以改善電除塵器的收塵性能。

　　4 　結(jié)束語

　　除了以上幾項(xiàng)技術(shù)研究動向外, 當(dāng)今國內(nèi)外有關(guān)電收塵技術(shù)的研究中, 諸如聲波在電除塵器上的應(yīng)用、靜電凝并技術(shù)的應(yīng)用、微機(jī)自我診斷與控制、新型電暈極的研究等, 都會促進(jìn)電除塵技術(shù)的研究。

　　參考文獻(xiàn):
[1 ] 　張國權(quán)等. 粉塵粒子荷電特性的研究[ J ] . 冶金安全,1981.
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[3 ] 　劉后啟, 林巖. 電除塵器[M] . 北京: 中國建筑出版社,1987.

　　作者簡介:桂大林(1952 —) , 女, 高工, 本科, 現(xiàn)從事火電廠環(huán)保技術(shù)的試驗(yàn)研究工作。