• 一、 靜電收塵器的使用現狀

上世紀70年代，國家二部一委組織十余單位統一設計我國定型標準的板臥式高壓靜電收塵器，三十年來，我國的點收塵器一直以這一規模發展下來，隨著科學技術的發展，電收塵器的電源及控制技術不斷提高，但是真正決定收塵器質量的本體電場卻變化不大。目前國內外收塵器資料顯示，電收塵器以處理煙氣量大，維修簡單，操作方便等占據了收塵器的半壁江山。

但因為電收塵安裝要求高，特別是陰極高壓系統，采用龐大的陰極大小框架及吊掛系統固定收塵的關鍵元件——芒刺電極，如此龐大高壓接入系統與煙氣粉塵接觸產生了龐大的歐姆接觸電流，即漏電流。并且大大減小了收塵器的輸出電阻，相對而言，電源自身的內電阻在電路系統中占的電阻比重變大，增加了電源對電能的消耗。因此造成了目前國內外板臥式電收塵器耗電量大，工作點電力參數難以調整，收塵效率不高的現狀，更有收塵器廠家為解決整機電流過大，采取降低芒刺電暈電流的做法，本末倒置，使收塵器形同虛設，根本不能達到收塵的目的。以某電廠230000 m3/h處理量的收塵器為例，其電源功率高達100千瓦×3=300千瓦。高耗電、低收塵率使許多用戶廠家將設備閑置或者處于間歇開機狀態。目前以水泥行業為首的大量用戶甚至紛紛將電收塵器改為布袋收塵器形成技術上的倒退。

二、 電場結構的全面全新設計

針對現階段電收塵的使用狀況，我公司主要對以下三個方面進行了全新的設計，以達到提高收塵效率，降低電能消耗的目的。

1、 分風勻風系統的設計——引導式動態均風勻風系統。

在實際生產設計中，我們經過理論計算、試驗觀察論證，在靜電收塵電場中，煙氣流速越高，煙氣的電阻越大；煙氣流速變低，則煙氣電阻變小。如果在整個電場中存在流速差距很大的各煙氣流速，那么，電場中各點的電阻差異就變大，在同樣電壓情況下，電阻差異的變大會對收塵效果很不利的情況：高流速區域，也就是高電阻區域，由于電阻變大，可能使該區域內產生電場封閉，不能產生有效的電暈放電形成有效的電場；而在低煙氣流速區域，電阻變小，在同樣的高電壓作用下，會產生電火花放電，同樣不能形成有效的電場（如圖1所示）。由此，我們可以看出，在靜電除塵電場中，各點的煙氣流速應當越均勻越好，避免出現局部電場閉塞，而某些局部卻產生了電火花放電的現象。所以，我們要使煙氣在電場中各點的流速充分的均勻，使芒刺充分的進行電暈放電，保證電場強度。

由于負壓抽風作用，在出口方向喇叭口內會形成高速旋轉氣流，該氣流到達出口勻風板時，其中心空洞前側又形成新的柱狀高速氣流，此氣流穿過電場達到出風口，形成我們一般講的穿堂風。根據流體力學原理，高速的柱狀氣體穿過電場時，由于速度差關系，在柱狀氣流外周會形成負壓面。此負壓面會有兩個特點：①使柱狀氣流體積減??；②高速柱狀氣流受外氣壓影響時，在氣流外側與低速氣流交會，會形成一層紊流層，次紊流層，此氣流抽取部分高壓氣體，使紊流擴大，形成中壓氣流層，如果電場長度足夠，此中壓氣流一方面融入高速低壓，另一方面也會抽取低速高壓進入，但由于高速氣流流速快，電場長度也不能滿足其勻風要求，特別是負抽風狀態下，勻風更是不可能的。為了解決這些問題，我們考慮到，在高速風柱外圍會抽入低速高壓氣體形成紊流，同時高速氣體表面積越大，抽取低速氣體的時間越短。因此，擴大高速氣流表面積，就會縮短勻風時間。相對也就增加了氣體通過電場的時間，達到提高收塵效率的目的。

根據以上分析，我們設計出采用錐體及擋風板分風的機械結構，將原柱狀高速風分解成八個扇形風流，（如圖2所示：）

其原理分析如下：高速氣流沖入喇叭口，由于四面喇叭口擋風板作用，破壞了氣流對喇叭口壁的附壁效應，迫使氣流向中心運動，當氣流到達錐體尖端，一方面由于附壁效應，迫使氣流沿錐體運動，另外由于高速氣流表面負壓，低速氣流的壓力，將進口的矩形風柱壓迫成圓柱形，沿錐體向電場運動，通過錐體后，將形成環形風管向前運動，如果沒有分風擋風板的作用，環形風管將很快抽空管內高壓氣流，在管外高壓氣流的作用下又將壓縮成柱狀氣流達不到勻風目的，我們通過分風板將環形分管分割為扇形氣流，溝通了氣流內外的高壓氣流，各個扇形風流的表面面積比圓形柱狀氣流的表面積大大的增加，高低氣壓相互作用縮短，勻風時間相對來說就增加了，時整個電場受到電暈極電場力的作用更強大，到達提高收塵效率的目的。

2、 陰極系統的改進設計

本發明采用了框架式的陰極系統來固定陰極芒刺線，只有這樣才能保證芒刺線與集塵板（極板）的幾何尺寸，這樣才能均勻的布置電場，可是，龐大的高壓陰極系統與煙塵接觸產生龐大的漏電流，這個龐大的漏電流降低了負載阻抗，（如圖3所示：）

當漏電電阻＋放電電阻＞電源內阻，運行電壓隨電流增加而增加。

當漏電電阻＋放電電阻＜電源內阻，當電壓升高到某一值時，電壓不再升高。

 我們采用屏蔽隔離的方法，將大框架與高壓陰極屏蔽隔離開來，大大增加電場負載電抗，使負載大于電源內阻，減小總電流，提升負載電壓，負載電流減少可大大節約能源。同時電壓升，高尖端放電增強，靜電火花拉長，電離區變大，粉塵中電離子增加，加強了粉塵的荷電能力，并且負載電壓的增加，加大了電場力使粉塵運動向電極的速度變快，加大了收塵效率，此發明既能產生較大的節能效果，又能提高收塵效率。（如圖4所示）：

3、 面面形均勻電場技術

目前靜電收塵器的電場結構都一樣，采用芒刺線與集塵板之間形成的線面電場結構，其在芒刺與芒刺線之間由于同性相斥的關系，不能形成于極板間的電場，然而形成的有效電場關系只能是芒刺——芒刺對極板的扇形電場，（如圖5所示）：

兩兩扇形電場之間形成電場真空，粉塵粒子穿過電場時，僅僅靠電場間的扇形電場作用于粉塵。粉塵在真空地段不受電場的作用細微粒子在氣流的作用下極容易穿過電場，進入煙囪排入大氣。針對以上電場缺陷，我們進行均勻覆蓋極板的面面形電場結構的設計。（如圖6所示：）

粉塵粒子經過芒刺線時由于芒刺的工作荷上電子，荷電粒子穿過電場時，受到均勻的電場力作用，向極板集聚沉積，由于電場均勻分布，在荷電較多的粗粒子沉積后，細微粒子在全面均勻電場力拉動下也被集沉下來。由于面面電場的電場是線面電場的數倍，也就相當于將粒子穿過電場的時間減少數倍。