电除尘技术介绍

自20世纪以来，随着工业化、城镇化进程的快速发展，我国已面临着各种环境污染的严重挑战，其中包括：水资源污染、噪音污染、空气污染、工业和生活垃圾污染、可再生资源污染等等，大自然和人类生存的环境受到越来越多的破坏，而对空气造成污染的罪魁祸首就是粉尘。据统计资料显示，全球一年排入空气中的各类污染物加起来总共有6亿多吨，其中粉尘占有的比重就达到了16％。但是如此之多的粉尘是从何而来的呢？在全国乃至全世界都存在着许多产生粉尘污染的因素，包括煤炭石油的无节制开采和使用、电力系统、化工行业等，都是粉尘排放的重灾区。不经处理大规模地排放工业粉尘，不仅会危害到人体的健康，还会造成大自然环境的污染，资源的浪费，其造成结果是非常严重的，“雾都”’伦敦就是前车之鉴。而现如今，我国大部分重工业地区如京津唐工业区都已经陷入雾霾的笼罩之下，环境保护已经刻不容缓了。

为了减少工业生产过程中粉尘的排放量，保护大自然环境，人们发明了许多种除尘装置用来减少污染源排放的粉尘对大气的污染。根据除尘原理的不同，除尘器分为利用粉尘自身重力除尘的沉降室、旋风除尘器，利用水吸附来除尘的各种湿式除尘器，利用各种过滤材料来除尘的过滤式除尘器，其中用的最多的，效果最好的就是利用高压静电场力来除尘的各种高压静电除尘器。

静电除尘器最早是由美国工程师科特雷尔于1906年正式研发成功的，其除尘过程为：当含粉尘的气体通过风机或通风管路被引入电除尘器时，在电除尘器的两极之间输入高压直流电，使电极系统的电压值超过临界电压值，产生电晕放电效应，自由电子被气体分子吸附，气体电离后在电晕外区造成大量阴离子和阳离子，气体中的粉尘粒子与阴、阳离子碰撞使荷电。荷负电的粉尘粒子在电场力的作用下向集尘极运动，当荷负电的粉尘粒子靠近集尘极时，粒子与正电极接触失去电荷成为中性而粘附于集尘极表面，少量荷正电的粒子在静电场的作用下向电晕极运动，最后附着在电晕极上。随后在振打力与自身重力共同作用下克服阻力，落入灰斗，这是工业上普遍采用的干式负电晕高压静电除尘器的荷电粉尘捕集过程。这样就达到了除尘的目的。

作为治理大气污染的主要设备之一，电除尘器在现代社会的工业生产过程发挥着举足轻重的作用，它已广泛应用于电力、电子、冶金、建材、化工、轻工等行业。以电力行业的燃煤锅炉机组为例，平均每一台锅炉机组需要配备一至两台电除尘器，以达到国家规定的安全排放标准。

当前，我国的经济建设正在高速发展，人民的生活水平不断提高，社会对环境保护的要求也越来越高，作为控制固定污染源中颗粒物对大气污染的主要设备——除尘设备面临巨大的发展机遇。

自二十世纪初开始，人们就在电除尘器的技术发展方面做了大量的研究工作，随着科学技术的不断发展和人们对电除尘工作机理不断加深的了解，电除尘器技术在下列几个方面取得了重大发展，形成了成熟完整的电除尘技术体系：

（1）．高压整流技术

1906年美国工程师科特雷尔博士发明的世界第一台同步机械整流器，为1907年第一台工业用电除尘器的诞生提供了重要条件，也使得电除尘器的大规模应用成为可能。尽管这种同步机械整流器存在着机械损耗快、整流效率低、电压损失大和易产生电磁干扰等弊端，但是因为其具有结构简单、成本费用低和对操作维护水平要求不高等优点，而一直使用到二十世纪五十年代才逐渐被其它新类型的整流器所取代。在1920年出现了电子管整流器，1928年出现了氧化钶整流器，1956年出现了硒堆整流器，但是这几类整流器都因为存在可靠性差、体积大、寿命短等缺陷而未能被广泛的应用。在1960年前后又出现了半导体硅整流器，因为其具有体积小、整流效率高、使用寿命长、成本费用低、可靠性高和具有击穿恢复的能力等种种的优点，立刻在电除尘器上获得了广泛的应用，并取代了以前所有的整流器，使得电除尘器的供电技术进入了一个新的发展阶段。

（2）.交流调压技术

由于电除尘器静电场的击穿电压是随着运行情况等因素的变化而变化的。为了尽可能给电除尘器施加高的电压，就必须要求供电设备的输出电压能够跟踪静电场的变化，通过调整供电设备输入的交流电压就能满足这一要求。交流调压元件经历了从电阻调压器到感应调压器，再到饱和电抗器调压器，最后到可控硅调压器的发展历程。

早期的电除尘器采用的都是电阻调压器或感应调压器，只能用人工来手动调节。大约到1930年才首次尝试了用马达带动设备进行自动调节的技术。在1950年饱和电抗器调压器问世之后，电除尘器的高压输出就开始向自动控制技术方向过渡了。虽然这款调压器有结构简单、维护方便的优点，但是由于铁芯磁滞的影响，使得它对电场火花放电的响应速度较慢，容易从火花放电过渡过电弧放电，使得除尘的效率降低。所以，这种调压器的应用受到了限制。直到六十年代末期，在电除尘器的高压供电设备上才开始广泛应用可控硅调压器。采用可控硅调整电压，可以使电除尘器在电场发生闪络的瞬间快速降低电压而不产生电弧，闪络过后又能使电压迅速回升，让电场恢复正常工作，这样电场的工作电压就始终接近于击穿前的临界电压，从而保证电除尘器获得尽可能高的除尘效率。采用可控硅调压技术后，使电除尘器在控制技术方面得到了进一步的发展。

（3）．高压供电技术

大量数据表明：向电除尘器施加的电压波形对于粉尘的荷电和捕集有着重大影响，而且对于同一种粉尘，选择不同平均值和峰值的电压波形，会达到不同的除尘效果。早期的电除尘器，采用的是经同步机械整流的全波供电方式，这对于比电适中的粉尘来说，容易取得良好的除尘效果。而针对高比阻粉尘， 在1935年研制出了经电子管整流的双半波供电方式，1950年发明了脉冲供电方式，这为捕集高比电阻粉尘带来了可能。在二十世纪六十年代前后，又先后出现了经硅堆桥式整流的单相全波供电方式、三相全波超高压供电方式、间歇供电方式、富能供电方式、恒流供电方式和变频供电方式等多种供电方式。随着科学技术的不断发展，各种供电方式相互渗透、不断完善和提高，使得电除尘器的供电技术进一步发展，应用范围进一步拓宽，对运行工况的适应能力进一步增强。

（4）．高压控制技术

对于电除尘器高压供电设备的输出电压实行闭环控制是从1950年开始的。 最早采用的是定流控制方式，即通过调整输入电压，保持一定的输出电流，达到自动控制的目的。这种控制方式电流整定比较困难，若整定过大，可能导致由火花放电过渡到电弧放电，若整定过小，会使电场工作电压在较低水平上运行，这二者均会使除尘效率降低。从二十世纪六十年代末期开始，可控硅调压的火花跟踪控制方式被普遍采用。这种控制方式可以使电除尘器在电场发生闪络的瞬间快速降低电压而不产生电弧，闪络过后又能使电压迅速回升，让电场恢复正常工作，这样电场的工作电压就始终接近于击穿前的临界电压。火花跟踪控制方式实现了电场工作电压对火花放电电压的自动跟踪，不仅提高了电晕功率和除尘效率，也为高压控制技术的进一步发展奠定了基础。

从二十世纪七十年代初开始，基于电力电子半体器件的快速发展，人们在火花跟踪控制方式的基础上，相继开发出了火花强度控制、临界火花控制、最佳火花率控制、浮动式火花控制和反电晕检测控制等多种控制方式。为电除尘器的高压控制技术的发展起到了很大的推动作用。到了八十年代中期，由于兴起了微机应用的热潮，电除尘器的高压控制技术又进入了一个新的发展时代。用微机控制高压供电设备，可实现对电场运行参数的自动跟踪控制、显示、打印、通讯和故障处理等多项功能，具有自动化程度高、控制特性好、控制功能多、硬件结构简单和可靠性高等优点。因此，微机控制电除尘器高压供电设备的技术得到了迅速发展，为电除尘器实现现代化的控制和管理奠定了坚实的基础。

（5）．低压控制技术

电除尘器的低压控制设备是电除尘器控制系统的重要组成部分。低压控制技术是电除尘器控制技术在发展过程中逐渐形成的一个重要分支。随着科学技术的不断发展，电除尘器低压控制技术也在不断的完善和提高。电除尘器的低压控制技术的研发始于二十世纪七十年代初期，到了八十年代末期已经趋于成熟和完善。它经历了从人工手动控制到简单的自动控制，再到多功能自动控制，最后到功能完善的信号检测和微机控制的发展历程。已经形成了一整套自动化水平较高，控制功能完善的自动控制系统。电除尘器低压控制设备运行是否良好，对电除尘器的机械本体和高压供电设备均会产生直接或间接的影响。