靜電除塵技術的新應用和發展淺析

秦威威，李秋琳

（西北工業大學，陜西 西安 710129）

靜電除塵器是充分利用了靜電除塵技術的一種除塵設備，其除塵效率較高，主要的工作原理是通過高壓電促進電極反應，使得點暈放電，釋放出自由電子和離子，使得塵粒上帶有相應的電子，稱為“荷電顆粒”。這些顆粒在受到電場力的作用時，就會向著集塵的方向運動，從而達到分離氣體與固體的目的。靜電除塵具有除塵效率高、能量耗用少、阻力小等優勢，可以將大流量的氣體，高溫、腐蝕性氣體中的粉塵加以收集清除，且具有較高的自動化性能[1]。所以，靜電除塵在工業生產，比如水泥、冶煉、電站鍋爐等生產中具有廣泛的應用。隨著科學技術的不斷進步，靜電除塵技術得到了快速的發展，其應用領域也在不斷拓寬。

1 靜電除塵器概述

隨著社會經濟的快速發展，越來越多的工業生產及機械使用過程中會產生大量的粉塵，這些粉塵漂浮在空氣中，造成空氣的嚴重污染，影響人們的生活健康。因此，國家要求一些工業生產中的廢氣與煙必須經過凈化后才能排放，而靜電除塵技術作為這些煙氣凈化的重要技術，能快速將其中的物質分層吸引和去除，在很大程度上降低了環境污染，也促進了工業生產的可持續發展。

1.1 靜電除塵技術的原理

現代社會的冶金、輕工、建材、火電、化工等工業化生產中，產生的廢氣與廢煙給環境帶來了嚴重的污染，對其中顆粒層的處理成為降低污染的重要方式。靜電除塵技術是通過利用2個曲率半徑相差較大的金屬陰陽極上流過的高壓直流電流，使其形成一個能夠電離氣體與顆粒的靜電場，將氣體與顆粒電離后會產生大量的陰陽離子和電子，這些陰陽離子和電子在電場力的作用運動，并于分層處發生碰撞，且吸附于粉塵上；粉塵上的荷電會帶著粉塵向相應的電場方向移動，再通過電極反應，將粉塵累積起來；在粉塵累積到一定程度后，采用振打陰陽極電極的方式使粉塵與陰陽極電極分離，從而達到使粉塵和氣體分離的目的[2]。

1.2 靜電除塵器的基本結構

通常情況下，靜電除塵器系統需要具備陽極系統、陰極系統、陰陽極振打裝置、保溫箱、氣體均布裝置、灰斗、殼體及排輸灰裝置等。其中，陽極系統又包括極板排、振打砧及防擺等裝置；陰極系統包括陰極框架、陰極吊掛、陰極砧梁系統、防擺裝置；陰陽極振打裝置中的振打清灰均使用頂部電磁錘振打器；變壓器設置在除塵器頂部，高壓電直接通過高壓隔離開關、阻尼電阻后送入陰極系統；高壓進線設有保護套管[3]；為了預防陰極系統中支撐絕緣子周圍的溫度過低，出現結露的情況而產生漏電，需要安裝加熱器與保溫箱。

2 靜電除塵技術多方面的新應用和發展

相對于國外的一些發達國家來說，我國靜電除塵技術的研發和應用較晚。很早之前，國外很多發達國家在靜電除塵技術方面就取得了很大的成就，并將其廣泛應用在不同領域。隨著我國經濟的不斷發展與進步，我國的靜電除塵技術也得到了快速的發展，在很多領域得到了廣泛的應用，并且在不斷的實踐之下得到了完善和提升。本節將主要介紹靜電除塵技術的新應用。

2.1 在理論方面的新應用和發展

我國工業的不斷發展及汽車數量的不斷攀升，使得現在的粉塵問題越來越嚴重，粉塵給環境造成的污染不斷加重。當前，我國在靜電除塵技術的理論研究方面取得了很大的進步，也給予了高度的重視。靜電除塵技術理論方面的新應用主要是空氣間電荷行為、靜電除塵的效率公式、電流體力學、粒子荷電等。經過長期的深入分析與研究，靜電除塵技術在理論方面有了較多的數學模型，比如Coopem an模型、Leona-ed模型，這些模型的設計不僅考慮了靜電傳輸的問題，也較多地考慮了紊流傳質，還研究了“摻混系數”的概念及紊流摻混效率的計算公式。

2.2 基本結構上的新應用和發展

經過十幾年的研究，在靜電除塵技術基本結構上有了一些突破性的發現，主要體現在一些新型的靜電除塵器上，比如雙區電除塵器、寬間距靜電除塵器、透鏡式靜電除塵器等。這些結構上的進步，不僅增強了靜電除塵器的美觀性，更提高了其操作的簡便性。

2.3 在供電技術方面的新應用和發展

靜電除塵技術對供電技術具有較高的要求，供電技術的好壞將對除塵器自身的運轉情況產生直接的影響，所以，靜電除塵器在運行過程中需要具有良好的本體結構和供電電源。靜電除塵器初期采用機械整流，這是因為不具備先進的技術及供電設備，但隨著電子技術的快速發展與創新，當前的靜電除塵器均采用了硅整流供電方式，且使用了數字化控制方法，使得靜電除塵器的除塵效率得到很大提升[4]。近年來，靜電除塵技術中的供電技術得到了新的進展，逐漸采用脈沖供電技術、高頻供電技術、橫流供電技術等。其中，脈沖供電技術利用了晶閘管元件與整流二極管的單向導電原理，構成震蕩電路，從而產生脈沖，并通過升高整流的電壓構造脈沖供電裝置。這種裝置具有成本較低的特點，更容易獲得用戶的認可。

3 結束語

綜上所述，水泥、冶金、火電、建材等工業生產產生的廢氣與廢煙中的大量粉塵給我們的生活環境造成了嚴重的污染，為了促進工業生產的可持續發展，必須對這些廢煙、廢氣進行科學有效的處理。為了解決這一問題，科學家們研發了靜電除塵技術。靜電除塵具有除塵效率高、能量耗用少、阻力小等優勢，在工業生產中得到了廣泛的應用，國家對該技術的發展與進步也給予了高度的重視。

參考文獻：

［1］馮彥杰，金文博，王欣，等.用于靜電除塵的新型三相恒流源［J］.電子器件，2018（01）：189-194.

［2］張偉，劉波，楊炳耀，等.靜電除塵式防霧霾紗窗除塵試驗及效率分析［J］.西安工業大學學報，2016（06）：456-460.

［3］巢永樂.靜電除塵用高頻高壓電源諧振參數的設計［J］.日用電器，2016（06）：41-46，52.

［4］秦顯顯，向曉東，常玉鋒，等.回流式皮帶機靜電除塵罩除塵效率的試驗［J］.安全與環境學報，2017（01）：306-308.