靜電收塵在除塵凈化技術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備, 在火電廠、水泥、鋼鐵、有色金屬、化工、造紙等領域得到廣泛的應用。1980 年, H. Hoegh Petersn 精辟地概括了當時電除塵技術的現(xiàn)狀, 提出了寬間距、予荷電、脈沖電源等電除塵技術發(fā)展的新趨勢, 取得同行的認同。G. Heinrich 的試驗是把原有設備通道加寬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, 試驗結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, 使靜電收塵技術取得突破性進展。

　　予荷電技術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 年所作的試驗說明粉塵粒子在電暈區(qū)內不能全部達到理論上的飽和荷電量, 因此予荷電技術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80 年代初已達到商業(yè)應用階段。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動速度, 從而達到提高收塵效率的目的。

　　寬通道、予荷電、脈沖電源3 項技術的提出與應用, 使電收塵技術取得突破性的進展。

　　在電除塵器模型上測定其收塵性能, 不同運行時間在電除塵器進出口進行采樣, 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,極板可以認為是潔凈的, 收塵效率較高, 達到99 %。隨運行時間的加長, 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, 粉塵比電阻越大或粉塵層越厚, 傳導越困難, 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, 粒子的驅進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)過程的關鍵是有關粉塵層表面電荷積累過程的研究, 但至今國內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系式。此外, 脈沖電源的應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、收塵場強及粉塵粒子的驅進速度均為時間的函數(shù)。因此, 應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成正比, 粒子的驅進速度與場強的平方成正比(假設荷電場強與收塵場強相等) , 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行測試。測試結果如圖2 所示, 收塵效率隨電壓的提高而提高, 工作電壓達到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, 當應用電除塵器進行除塵凈化時, 往往出現(xiàn)極板腐蝕問題(有時加強保溫也難以解決, 最后不得不拆掉) 。在燃煤電廠煙氣凈化中煙氣脫硫技術的應用, 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部表面的涂裝技術勢在必行。涂裝技術的關鍵問題是具有導電、防腐、耐溫性能的特種涂料的研制, 經(jīng)多年探索, 東北大學等單位研制成功2 種導電防腐耐溫涂料, 經(jīng)試驗檢測及工業(yè)應用考驗, 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, 涂層的電導率可在103～106Ω·cm 間按要求調整。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、炭黑等導電粉塵及低比電阻粉塵, 拓寬了電除塵器的應用范圍。

圖2 　收塵效率與工作電壓的關系

　　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。試驗表明, 未用導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 　結束語

　　除了以上幾項技術研究動向外, 當今國內外有關電收塵技術的研究中, 諸如聲波在電除塵器上的應用、靜電凝并技術的應用、微機自我診斷與控制、新型電暈極的研究等, 都會促進電除塵技術的研究。

　　參考文獻:
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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)保技術的試驗研究工作。