1 绪论
电除尘技术是利用高压产生的强电场使气体电离,即产生电晕放电,进而使粉尘荷电,并在电场力的作用下,使气体中的悬浮粒子分离出来的技术。电除尘器具有除尘效率高,消耗动力少的优点,作为大气污染治理的主要设备之一,被广泛用于电力、建材、冶金、化工、轻工和电子等行业的烟气净化,在我国环境保护事业中起着重要作用。
静电除尘电源是电除尘器的一个重要部分,其性能的好坏对于除尘效率影响极大。为了获得较高的除尘效率,要求静电除尘电源能够根据除尘器工况的变化,调节输出电压和电流,使电除尘器在较高的电压和电流状态下运行。此外,电除尘器一旦发生故障,需要静电除尘电源控制系统能够提供必要的保护,对闪络、拉弧和过流等信号能快速判断和做出保护动作。
静电除尘技术起源于国外,1824年,德国人霍菲尔德(M.Hohlfled)制造了第一台演示静电除尘的装置,证明电火花可使瓶内的烟雾消散。1906年科特雷尔(F.G.Cottrell)在美国伯克利加州大学实验成功了工业用电除尘装置,称为科特雷尔型装置,第一台应用于工业的静电除尘器于1907年在美国旧金山附近建成。随着各国工业化进程的加快和环保法规的建立及日益严格,它越来越广泛地应用在电力、冶金、水泥、造纸和化工等工业部门,成为除尘、除雾、分离杂质及回收稀有金属元素的重要设备。文献综述
在除尘设备中,高压供电装置是整个设备的关键部分,供电方式是决定除尘效率的重要因数。电除尘器使用的常规高压供电装置,一般都是由控制系统、变压器和整流器(T/R)装置组成,采用工频(50Hz/60Hz)交流电源。电除尘器T/R装置的发展经历了下面几个阶段:
第一阶段:1907年,F.G.Cottrell博士成功发明的世界上第一台工业电除尘器,采用了当时新研制的交流变压器和同步机械整流器,作为静电除尘器的高压电源,其缺点是机械磨损快、电压损失大、整流效率低、电压不能自动调节,并伴随有很大的噪声、产生臭氧和电磁干扰。
第二阶段:1950年后,电除尘器的高压电源采用了电子管高压整流器。这种整流器无旋转的机械部件、无噪声和间隙火花存在,整流效率也较高,但机械性能差、灯照损耗大、寿命短、耐过压过流冲击能力差。论文网
第三阶段:采用硒整流器,它除具有电子管整流器的优点外,最显著的特点是过载能力强。击穿后能自然恢复,机械性能较好,但缺点是体积庞大、笨重,效率仍不理想。
第四阶段:1958年硅整流器的出现,很快就全部取代了硒整流器,它使电除尘器的高压供电装置的发展进入了一个崭新阶段,因为它体积小、整流效率高、寿命长、机械性能好,在电除尘器上获得了广泛的应用。图1-1是典型的采用硅整流器设计的静电除尘电源高压供电装置。
图1.1 静电除尘器高压供电装置示意图
1.1 静电除尘器的工作原理
电除尘技术的工作原理包括三个主要基本过程:将直流高压施加于放电极和收尘极之间形成电场使气体电离,让悬浮微粒荷电,电场中荷电微粒的收集及将已收集的灰尘排除到外部。静电除尘器的除尘过程如图1-2所示。与直流高压电源输出连接的极板为电晕极(阴极),接地的极板为集尘极(阳极)。在电晕极与集尘极之间施加足够高的直流电压,两极间产生极不均匀的电场,电晕极附近的电场强度最高,使电晕极周围的气体电离,即产生放电,电压越高,电晕放电越强烈。气体电离产生的大量自由电子和正离子,在电晕外区(低场强区),自由电子由于动能的降低,不足以使气体发生碰撞电离而附着在气体分子形成负离子。负离子在电场力作用下向集尘极运动,在电场空间充满了大量负离子。当含尘气体通过电场时,负离子与尘粒碰撞并附着其上,实现粉尘的荷电。荷电粉尘在电场中受电场力的作用向集尘极运动,到达集尘电极表面后,释放出所带电荷而沉集在表面上,逐渐形成粉尘薄层。当集尘极板上的粉尘达到一定的厚度后,用机械振打方法将其与集尘极板脱离。来~自^751论+文.网www.751com.cn/