國內(nèi)外除塵技術(shù)進(jìn)展靜電除塵

1、國內(nèi)外除塵技術(shù)進(jìn)展-靜電除塵 前言： 在當(dāng)今社會中，人類不斷的在擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，包括:水資源污染、空氣污染、噪音污染、垃圾污染、可再生資源污染等等，而對空氣造成破壞的罪魁禍?zhǔn)拙褪欠蹓m。根據(jù)資料顯示，全球一年中混入空氣的各類污染物質(zhì)加起來總共有6億多噸，其中粉塵占的比重就達(dá)到了16%1。而如此之多的粉塵是從何而來的呢?在全國乃至全世界都存在許多產(chǎn)生粉塵污染的因素，包括煤炭的使用和無節(jié)制地開采、電為系統(tǒng)、化工廠所、造紙行業(yè)等，它們都涉及粉塵的排放。工業(yè)粉塵如此肆無忌偉地排向大氣中，不僅會危害人體的健康，更會造成大自然系統(tǒng)的失衡，資源的流失，其結(jié)果是極其嚴(yán)重的。而現(xiàn)如今，大部分地區(qū)陷

2、入霧靈的籠罩之下，環(huán)境保護(hù)己經(jīng)刻不容緩了。為了減少工業(yè)粉塵向大氣中的投放，提高空氣質(zhì)量，各種樣式的除塵裝置因運(yùn)而生，它們?yōu)榭諝庵卫硖峁┝瞬簧俦Ｕ稀Ｓ捎诔龎m裝置的多樣性，可根據(jù)除塵理念的區(qū)別，分為濕式除塵器、旋風(fēng)除坐器、沉降室、過濾式除塵器等，它們分別是利用水、顆粒自身的重力、各種過濾材料等手段來進(jìn)行除塵，其中以靜電除塵器的應(yīng)用最為廣泛，其原理則是利用靜電場力的作用來除塵的。1 除塵器簡介除塵器是將含塵氣體里的粉塵分離出來，留下粉塵顆粒而排出干凈氣體的設(shè)備。除塵器的工作原理都是以對粉塵的作用力為理論依據(jù)，根據(jù)力的性質(zhì)的不同，除塵器的種類也各式各樣。工程除塵中常用的除塵器大多都是依靠各種作用力從含

3、塵氣體中過濾掉粉塵顆粒的，根據(jù)作用力的不同可以分為以下四種:機(jī)械除塵器、沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器。沉降室利用的是重力作用力，也就是地球?qū)ξ矬w的吸引力，在重力的作用下含塵氣體中的粉塵在沉降室中會逐漸地被分離出來;慣性除塵器是利用慣性作用力分離粉塵的，慣性作用力是指給物體賦予加速度時，物體本身的慣性力會使物體保持原有的運(yùn)動狀態(tài)，在相同的作用力下，慣性小的物體得到的加速度比慣性大的物體大，會更容易改變運(yùn)動狀態(tài)，這對粉塵分離來說是有利的;旋風(fēng)除塵器利用的是離屯、力，離也力也是一種慣性力，但是是以圓周運(yùn)動為方式來產(chǎn)生背離中也的作巧力，這類除塵器是根據(jù)物體在旋轉(zhuǎn)過程中質(zhì)量越大旋轉(zhuǎn)速度越快，使得大顆粒

4、粉塵會獲得較大的離也力的原理進(jìn)行除塵的。袋式除塵器2的除塵機(jī)理是主要以過濾為手段的，粉塵從超細(xì)微粒到較粗顆粒的粒徑大小是按一定的曲線分布的。雖然過濾用的布纖維間的孔隙也許大于100mm，但這種濾布卻能捕集到微米顆粒，原因是會有重力、碰撞、鉤附現(xiàn)象和靜電吸引的影響。當(dāng)含塵氣體通過濾布時，粒徑較大的顆粒會直接被濾布阻搜住，而有些細(xì)小顆粒的粒徑是沒有濾布的縫隙大的，這些微粒會在自身的重力作用下沉降，也會因?yàn)閼T性作用為與濾布的纖維碰撞躲開孔隙，亦或者被濾布纖維鉤住依附在濾布表面3。當(dāng)然，也有一部分會在以上作用后仍隨氣流一起排出濾布，這也是袋式除塵器除塵效率無法有效提高的重要原因之一。濕式除塵器俗稱&q

5、uot;水除塵器"，其原理是讓含塵氣體與水接觸，利用水滴與粉塵顆粒的碰撞力，或者是水和粉塵混合后使粒徑増大時補(bǔ)集到粉塵顆粒，再經(jīng)過水塵分離達(dá)到除塵目的。因?yàn)樗闻c氣流之間有相對運(yùn)動，并且水滴周圍有氣膜的作用，所以在氣體與水接觸時空氣可輕松繞過水滴并排出，但粉塵顆粒會受慣性作用力保持原有運(yùn)動導(dǎo)致與水滴進(jìn)行碰撞，送樣一般范圍內(nèi)的粉塵都會與水滴進(jìn)行碰撞，并在水膜的作用下相互粘連成大顆粒被收集。粉塵的重量、顆粒大小與水滴的相對速度越大，碰撞效率就越高。實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明由于親水性顆粒很容易通過水膜，導(dǎo)致親水性顆粒比疏水性顆粒要容易捕集。為了提高對疏水性顆粒和細(xì)小顆粒的捕集效率，可以通過往水中

6、加入一些溶劑來提高除塵效率。第四種電除塵器是靠靜電作用力來分離粉塵的，也就是靜電除塵器。2 我國煙氣除塵技術(shù)現(xiàn)狀目前我國電除塵器的生產(chǎn)規(guī)模和使用數(shù)量均居世界首位，電除塵技術(shù)接近世界先進(jìn)水平。布袋除塵器的技術(shù)核心在于濾料，隨著材料科技的不斷進(jìn)步，袋式除塵技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。電袋復(fù)合除塵技術(shù)是基于靜電除塵和袋式除塵兩種成熟的除塵理論，由我國自行研發(fā)提出的新型除塵技術(shù)，近幾年已在多家電廠成功應(yīng)用。我國火電廠各除塵方式所占比例如下圖：3 靜電除塵器靜電除塵器外形如下圖所示，是由外殼、電極板、灰斗、供電裝置等部分組成的，是利用靜電力來實(shí)現(xiàn)對氣體中的各式顆粒進(jìn)行分離的一種高效除塵裝置，含塵氣體通過電場后由于

7、放電使粉塵荷電，并在電場的作用下，使荷電粉塵在庫侖力的影響下沉積在集塵機(jī)上，從而將粉塵從含塵氣體中剝離出來。靜電除塵器現(xiàn)如今已廣泛應(yīng)用于煤炭加工、化工廠所、造紙、火電等行業(yè)，與其他除塵器的原理相比較，高皮靜電除塵器的作用力直接作用于粒子上，而不是整個含塵氣體，這就意味著它具有別的除塵器所沒有的耗能小、效率高等特點(diǎn)4。因?yàn)樽饔迷诜f粒上的庫侖力(靜電力)比較大，所以即使是細(xì)小到亞微米的顆粒也能有效捕集。 靜電除塵器的主要優(yōu)點(diǎn)是:壓力損失小，一般為200?500Pa;處理煙氣量大，一般105-106m3/h；能耗低，大約0.2-0.4Wh/1000m3；對細(xì)小顆粒也有很高的捕集效率，可高達(dá)99%。3

8、.1 靜電除塵技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r早在十八世紀(jì)時，靜電力就已經(jīng)被人們所發(fā)現(xiàn)，在1820年的時候首個靜電沉積裝置就已問世了。在1824年一位來自德國萊比錫市的數(shù)學(xué)教師霍爾菲德爾指出了電可以使煙粒沉淀，這便是靜電除塵概念的首次問世。1883年，英國物理學(xué)家濃洛奇爵±在其從事靜電研究工作時在自然雜志中發(fā)表了一遍關(guān)于靜電應(yīng)用的論文，他在論文中提到;受污染的煙塵氣體是可以通過靜電作用來凈化的。1906年科特雷爾在美國伯克利加州大學(xué)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了靜電力確實(shí)能對含塵氣體做出凈化過濾，他在不斷的努力之下，終于研究出了其處理的工藝手段并應(yīng)用于工業(yè)用途，故此稱為科特雷爾型工業(yè)電除塵裝置。1907年的時候，首臺

9、靜電除塵器在美國舊金山建造完成，并在工業(yè)現(xiàn)場對95L/S的煙塵進(jìn)行處理并成功了。到如今，電除塵技術(shù)的發(fā)展過程形成了"理論研究試驗(yàn)應(yīng)用，這一無限循環(huán)過程。由于全球范圍內(nèi)的環(huán)保工作已經(jīng)全面展開了，人們通過各種渠道在不斷地開發(fā)可應(yīng)用能源，這促使著電除塵器設(shè)備的不斷升級更新，應(yīng)用面也廣闊起來，技術(shù)和設(shè)備更是趨向于高端化。究其演變過程可以歸結(jié)為:集塵板從管桶式到平板式;氣流流動方向從垂直到水平;電暈絲從細(xì)金屬絲到螺旋線或星形線再到銀齒芒刺;振打方式從頂部振打到側(cè)部振打;極板間距從窄間距到常規(guī)間距再到寬間距;結(jié)構(gòu)形式是從直立式到板臥式;供電設(shè)各也由一開始的感應(yīng)電機(jī)到機(jī)械整流器到電子管整流器到砸整

10、流器再到桂整流器;升壓手段由手動變皮器到電磁放大器到可控珪再到脈沖供電5。電除塵器的應(yīng)用范圍已經(jīng)涵蓋了整個工業(yè)領(lǐng)域，除塵方式根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境與粉塵類別判斷可以是干式的，也可以是濕式或者電除塵式的。截止今日，電除塵技術(shù)的理論基礎(chǔ)己經(jīng)比較完善了，但由于受到煙氣中惡劣環(huán)境的影響，總是處于理論研究和經(jīng)驗(yàn)工程的范疇，它涉及到多類學(xué)科:電物理學(xué)科、化學(xué)工程學(xué)科、電氣工程學(xué)科和機(jī)械工程學(xué)科等。要想保證電除塵器的優(yōu)良運(yùn)行就要看設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)程度、控制精度、器材質(zhì)量等的優(yōu)劣性。在自古來的近百年中，靜電除塵器通過不斷變化來完成粉塵治理的需要，而且起著越來越重要的作用，今后的發(fā)展趨勢也將是大力發(fā)展針對火電廠和冶煉廠等大型工

11、業(yè)廠的復(fù)雜環(huán)境下仍能高效工作的除塵設(shè)備6。靜電除塵器必將會遵循以下幾個原則來適應(yīng)市場的:1)發(fā)展新型結(jié)構(gòu)，以降低靜電除塵器的空間占用率還有消耗鋼鐵等材料為主，減少初期投入資本。2)多開發(fā)些可用于高濃度氣體除塵和低排放濃度的特殊除塵器，針對高比電阻粉塵設(shè)計(jì)出相對應(yīng)的電除生器。3)重點(diǎn)發(fā)展可以對細(xì)小到亞微米的顆粒進(jìn)行高效除塵的靜電除塵器。4)將靜電除塵器酷合其他除塵方式一起使用，將會大大提高除塵器的應(yīng)用范圍。5)開拓靜電除塵的應(yīng)用范圍，比如可以在除塵的同時，一并將氣體污染物與粉塵吸附著除去，去除某些氣體污染物。6)靜電除塵器的高皮供電設(shè)備也在不斷地進(jìn)化，相信在不久的以后會發(fā)展出一種更經(jīng)濟(jì)安全的供電

12、方式和設(shè)備。7)除塵設(shè)備會越來越智能化，自動化水平也會越來越完善。3.2國外髙壓靜電除塵技術(shù)的發(fā)展過程及現(xiàn)狀 自從1907年，科特雷爾首次將靜電除塵技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)煙氣的凈化中，并獲得成功后，到今天，靜電除塵技術(shù)己經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)、冶煉工業(yè)、火電工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等甚至所有領(lǐng)域。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，從1955年起到如今，靜電除塵器在工業(yè)煙氣的處理量上大致為指數(shù)増長形勢，如今對環(huán)境保護(hù)的要求更是嚴(yán)苛，可以預(yù)想到靜電除塵器將會得到更廣闊的應(yīng)用和發(fā)展。美國在1963年便提出了潔凈空氣法(CleanAirAct)，之后又在1970年、1975年和1977年進(jìn)行了好幾次地修改，直至在1990年時潔凈空氣法己經(jīng)成為

13、一部直到目前為止國際上最嚴(yán)格、最詳細(xì)的法規(guī)，并成功通過國會認(rèn)定。美國同時也頒布了其本國的環(huán)境空氣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)(NAAQS)，國家有害污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)(NE-SNAPS)和新污染源性能的標(biāo)準(zhǔn)(NSPS）等，這些標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格地束縛了污染物的排放，而且只會不斷嚴(yán)格起來。德國的要求是，每類工業(yè)污染物的排放不得超過50mg/m3，而在提出這項(xiàng)要求后沒多久便發(fā)布的17BlmSchV標(biāo)準(zhǔn)中，它對毎日的排放濃度也做了要求即平均不能超過lOmg/m3，每半小時的巧敞濃度平均不超過30mg/m3。也正是因?yàn)檫@一系列高要求的排放規(guī)定，使得德國本土的的粉塵排放量在逐漸下降，從60年代到如今共下降了約65%，而且還在持續(xù)下降

14、著，其大氣中的總懸浮物(TSP)濃度也下降到了約65%。在日本的規(guī)定中，燃煤電廠所排放的粉塵濃度不得大于30mg/m3，而且是在凈化過后的，在城區(qū)周圍的要求就更加嚴(yán)格，與燃油電廠類似，其濃度不得超過lOmg/m3。從以上各國對環(huán)境保護(hù)做出的對策可以看出，如果嚴(yán)格依照發(fā)達(dá)國家的排放標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定，各大工廠的上方將是不見煙塵的7。根據(jù)來自美國的R.W.Meilvaine報(bào)道，1992年全球電除塵器和袋式除塵器的市場情況如表1.1所示。表1.1中的兩種除塵器是最為廣泛應(yīng)用的除塵器，它們的銷售總額在46億美元左右。兩者的市場應(yīng)用量大致相等，但是在亞洲市場中電除塵器的應(yīng)用更為普遍，而在美國市場中袋式除塵器則

15、占到了首位。隨著對環(huán)境的保護(hù)日益増強(qiáng)，一些有害氣體例如SO2、NO2化等也收到了嚴(yán)格控制。如今國外在不斷發(fā)展一種有害氣體與粉塵顆粒同吸收的設(shè)備，分別向有害氣體進(jìn)行噴霧吸收對粉塵進(jìn)行靜電除塵，兩不耽誤，也是空氣凈化設(shè)備的發(fā)展趨勢。而意大利、日本與中國也都在不斷嘗試中，紛紛于近年來對靜電除塵器采取了脈沖供電方式，能一并吸收空氣中的SO2，也得到了不錯的成果。3.3國內(nèi)靜電除塵技術(shù)的發(fā)展過程及現(xiàn)狀自從我國進(jìn)入經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段后，國民經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)值是在飛躍發(fā)展，但是煤炭的使用也在大度增加，加上鋼鐵、化工行業(yè)的大力發(fā)展，空氣中的粉塵的處理已顯得刻不容緩了。而且，人民的生活水平也在逐漸提高，對環(huán)境的保護(hù)也要同樣加

16、大力度。而靜電除塵器在各領(lǐng)域都可以大展身手，已然成為我國最為重要的一種高效環(huán)保設(shè)備，并取得了良好的效果。1973年，我國首次公布了共13種物質(zhì)的排放要求，隨后所有的工業(yè)單位都開始根據(jù)自身行業(yè)的性質(zhì)依次量身規(guī)定了相關(guān)粉塵的排放準(zhǔn)則。例如:根據(jù)地區(qū)的不同，燃煤鍋爐煙塵的排放標(biāo)準(zhǔn)也不同，一線地區(qū)要比三線地區(qū)要求更加嚴(yán)格，在1983年的時候，一線、二線和三線城市的標(biāo)準(zhǔn)依次為200、400、600mg/m3;在1992年8月1日前依次為200、300、400mg/m3，8月1日后又依次為100、250、350mg/m3;也相應(yīng)的對SO2的排放標(biāo)準(zhǔn)做出了限制8?？梢娨脒m應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)就得采取更高效率的除塵方式

17、，并進(jìn)行不斷的改進(jìn)升級。靜電除塵器現(xiàn)在在全世界都引起了廣泛關(guān)注，我國自60年代起就在不斷地研究電除塵器，也不斷地引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，從80年代開始就已經(jīng)大力發(fā)展電除塵器的使用了，不僅數(shù)量與日俱増，更逐步涉及到各個行業(yè)的粉塵治理中，尤其在"七五"國家科技攻關(guān)計(jì)劃后，我國在靜電除塵的控制技術(shù)、理論依據(jù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、供電方面都取得了重大突破。我國在靜電除塵方法方面的研究歷經(jīng)過去的四個階段:起步階段(60年代)、初級發(fā)展階段(70年代)、提升階段(80年代)、高速發(fā)展階段(90年代)9。然而發(fā)展是相對應(yīng)的，在如今這個科技發(fā)法的新時代中，靜電除塵器應(yīng)該如何不斷地滿足新標(biāo)準(zhǔn)、除塵范圍更全面，答案是未知的，但是可以肯定的是我國目前仍處于以煤炭作為主要能源的國情中，至于靜電除塵器的研究發(fā)展方向也只會是越來越全面、越來越先進(jìn)，不僅靜電除塵器，包括袋式除塵器、濕式除塵器等各類大大小小的除塵器都在進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，如今已不斷涌現(xiàn)出例如薄膜電除塵技術(shù)、等離子體技術(shù)、高頻開關(guān)電源技術(shù)等新型除塵器，未來必將是一個全面求發(fā)展的時代。4 總結(jié)商壓靜電除塵器發(fā)展至今取得了數(shù)不勝數(shù)的成果，如今環(huán)保問題亟待解決，髙壓靜電除塵器作為高效的除塵設(shè)各收到了越來越多的重視，在科技不斷發(fā)展的今天，如何不斷地提高除塵效率也是刻不容緩的課題。21世紀(jì)的我國正在大為發(fā)展靜電除坐器的應(yīng)用，