高压脉冲除尘技术用于化工除尘的研究

关键词：

1 静电除尘原理

静电除尘的工作原理是:含有粉尘颗粒的气体, 在接有高压直流电源的电晕电极和接地集尘电极之间所形成的高压电场通过时, 由于电晕电极产生电晕放电, 从而空气电离出大量的自由电子与正离子, 自由电子和带有负电的气体离子在电场力的作用下, 向阳极板运动, 在运动过程中与两个电极之间的粉尘颗粒相碰, 并使粉尘颗粒带负电, 在电场力的作用下带负电尘粒也向阳极运动, 到达阳极后, 放出所带电子, 尘粒就沉积于阳极板上。当集尘极上的粉尘达到一定量时, 使用电极清灰装置清理收集灰尘从而使净化的气体排出除尘器外。图1为静电除尘的基本原理示意图。

如上所述, 静电除尘器的工作机理大致可以分为电离、荷电、沉积和清灰四个步骤:

1.1 电离

加在电除尘器的电晕极和集成极之间的高压使电晕极产生大量的电子以及正离子。这些电子在电场力作用下, 不断的积累能量, 并且在前进的过程中附于分子以及粒子上形成负离子, 或者和分子及其粒子碰撞产生正离子与新的电子。

1.2 粉尘荷电

两极板间电场力使带负电的电子和负离子向带正电的集尘极移动, 在移动过程中与两极板间的粉尘颗粒相结合, 从而使粉尘颗粒荷电。

1.3 收尘阶段

电场力使荷负电的粉尘颗粒向集尘极移动, 最终粉尘颗粒到达集尘极时并沉降于集尘极上。

1.4 清灰阶段

在收尘极板的粉尘达到一定的数量时, 用振打或者其他的方法把粉尘清除到灰斗输出。

2 脉冲高压电源简析

脉冲高压电源供电是属于间歇供电, 如图2。高压脉冲与高压直流经过耦合电容与滤波电感加载到静电除尘器 (ESP) 两端。其能够有效的抑制反电晕现象, 从而提高了除尘的效率。脉冲高压电源技术室在近几年才被提出来的新技术, 而在国外也只有史密斯公司和韩国的浦项公司已研发出脉冲高压电源产品, 正在投入应用。

3 化工除尘中高压脉冲除尘技术的应用

高压脉冲除尘器是由脉冲主回路、智能控制器、电抗器和变压整流器、余能回用器、触发隔离器和电能隔离器构成的。在供电系统变压整流器的低压端产生脉冲, 再经过变压整流器进行升压整流, 从而形成基础直流电压和高压脉冲电压, 给电除尘器提供负载, 最后凭借余能回用器和电能偶合隔离器把电场的剩余部分电能回收利用。高压脉冲电源的电路运行频率是可以调控的, 并且其运行频率要远高于电网的频率, 同时在相同的除尘效果下, 其体积减少近20%。其电源装置的设备简单、操作方便、使用灵活、制造成本低, 还能够有效的解决常规直流供电运行中对高比电阻粉尘存在的反电晕问题, 从而极大的提高了除尘效率, 可以在化工、建材、电力、冶金等行业烟尘治理中应用。

在化工企业的日常生产中会产生大量粉尘, 既污染环境和空气, 对员工的健康造成影响, 在一定程度上影响生产产量, 因此在化工企业生产中必须要有效的减低或者去除生产所产生的粉尘。

在化工企业采取高压脉冲技术的除尘系统, 图3。其主要包括空气收集装置、电晕放电装置、高压脉冲电源、排气装置、吸尘装置、振打聚尘装置等。收集装置主要是将日常生产中所产生的粉尘进行收集, 并进入到电晕放电装置, 高压脉冲电源在电晕放电装置的放电电极上加上高压脉冲从而产生电晕放大, 产生大量电子, 含有粉尘的空气在经过放电区时的粉尘和微粒将会被荷电, 荷电粉尘在经过吸尘装置时, 高压脉冲电源加在吸尘装置的电极上, 电极间会形成强电场, 在强电场的作用下荷电粉尘将被吸附到电极上, 最后通过周期振打, 使粉尘掉落到聚尘袋中, 在荷电粉尘除去之后, 剩下的纯净空气通过排气装置排到空中, 或是送到生产装置中循环使用。

图4为高压脉冲电源线路图, 在图4中, 除尘器的等效并联电阻与等效电容为RF、CF。在开始时, 直流电压 (-U10) 与U20对C1与C2进行充电, 这时CF上的电压为 (-U10) , 闸流管Z阳极的电压是U20, 耦合电容Cc上的电压则是UC0=U10+U20。在触发脉冲电路M产生的触发脉冲加到Z的栅极时, Z即导通, Cc于是经过高压二极管D4、闸流管Z以及电感L1向CF放电。在CF的电压达到峰值之后, 电流反向, CF又经过电感L2、高压二极管D5与电感L2反向向CF放电, 直至放电的电流为零。而在这个过程当中, CF将会产生一个迭加在直流电压上的高压脉冲。伺候Z极将又会出现正高压, 然而因Z已经恢复到正向阻断的状态, 因此不会导通, 直至下个秒冲触发。