• 一、 静电收尘器的使用现状

上世纪70年代，国家二部一委组织十余单位统一设计我国定型标准的板卧式高压静电收尘器，三十年来，我国的点收尘器一直以这一规模发展下来，随着科学技术的发展，电收尘器的电源及控制技术不断提高，但是真正决定收尘器质量的本体电场却变化不大。目前国内外收尘器资料显示，电收尘器以处理烟气量大，维修简单，操作方便等占据了收尘器的半壁江山。

但因为电收尘安装要求高，特别是阴极高压系统，采用庞大的阴极大小框架及吊挂系统固定收尘的关键元件——芒刺电极，如此庞大高压接入系统与烟气粉尘接触产生了庞大的欧姆接触电流，即漏电流。并且大大减小了收尘器的输出电阻，相对而言，电源自身的内电阻在电路系统中占的电阻比重变大，增加了电源对电能的消耗。因此造成了目前国内外板卧式电收尘器耗电量大，工作点电力参数难以调整，收尘效率不高的现状，更有收尘器厂家为解决整机电流过大，采取降低芒刺电晕电流的做法，本末倒置，使收尘器形同虚设，根本不能达到收尘的目的。以某电厂230000 m3/h处理量的收尘器为例，其电源功率高达100千瓦×3=300千瓦。高耗电、低收尘率使许多用户厂家将设备闲置或者处于间歇开机状态。目前以水泥行业为首的大量用户甚至纷纷将电收尘器改为布袋收尘器形成技术上的倒退。

二、 电场结构的全面全新设计

针对现阶段电收尘的使用状况，我公司主要对以下三个方面进行了全新的设计，以达到提高收尘效率，降低电能消耗的目的。

1、 分风匀风系统的设计——引导式动态均风匀风系统。

在实际生产设计中，我们经过理论计算、试验观察论证，在静电收尘电场中，烟气流速越高，烟气的电阻越大；烟气流速变低，则烟气电阻变小。如果在整个电场中存在流速差距很大的各烟气流速，那么，电场中各点的电阻差异就变大，在同样电压情况下，电阻差异的变大会对收尘效果很不利的情况：高流速区域，也就是高电阻区域，由于电阻变大，可能使该区域内产生电场封闭，不能产生有效的电晕放电形成有效的电场；而在低烟气流速区域，电阻变小，在同样的高电压作用下，会产生电火花放电，同样不能形成有效的电场（如图1所示）。由此，我们可以看出，在静电除尘电场中，各点的烟气流速应当越均匀越好，避免出现局部电场闭塞，而某些局部却产生了电火花放电的现象。所以，我们要使烟气在电场中各点的流速充分的均匀，使芒刺充分的进行电晕放电，保证电场强度。

由于负压抽风作用，在出口方向喇叭口内会形成高速旋转气流，该气流到达出口匀风板时，其中心空洞前侧又形成新的柱状高速气流，此气流穿过电场达到出风口，形成我们一般讲的穿堂风。根据流体力学原理，高速的柱状气体穿过电场时，由于速度差关系，在柱状气流外周会形成负压面。此负压面会有两个特点：①使柱状气流体积减小；②高速柱状气流受外气压影响时，在气流外侧与低速气流交会，会形成一层紊流层，次紊流层，此气流抽取部分高压气体，使紊流扩大，形成中压气流层，如果电场长度足够，此中压气流一方面融入高速低压，另一方面也会抽取低速高压进入，但由于高速气流流速快，电场长度也不能满足其匀风要求，特别是负抽风状态下，匀风更是不可能的。为了解决这些问题，我们考虑到，在高速风柱外围会抽入低速高压气体形成紊流，同时高速气体表面积越大，抽取低速气体的时间越短。因此，扩大高速气流表面积，就会缩短匀风时间。相对也就增加了气体通过电场的时间，达到提高收尘效率的目的。

根据以上分析，我们设计出采用锥体及挡风板分风的机械结构，将原柱状高速风分解成八个扇形风流，（如图2所示：）

其原理分析如下：高速气流冲入喇叭口，由于四面喇叭口挡风板作用，破坏了气流对喇叭口壁的附壁效应，迫使气流向中心运动，当气流到达锥体尖端，一方面由于附壁效应，迫使气流沿锥体运动，另外由于高速气流表面负压，低速气流的压力，将进口的矩形风柱压迫成圆柱形，沿锥体向电场运动，通过锥体后，将形成环形风管向前运动，如果没有分风挡风板的作用，环形风管将很快抽空管内高压气流，在管外高压气流的作用下又将压缩成柱状气流达不到匀风目的，我们通过分风板将环形分管分割为扇形气流，沟通了气流内外的高压气流，各个扇形风流的表面面积比圆形柱状气流的表面积大大的增加，高低气压相互作用缩短，匀风时间相对来说就增加了，时整个电场受到电晕极电场力的作用更强大，到达提高收尘效率的目的。

2、 阴极系统的改进设计

本发明采用了框架式的阴极系统来固定阴极芒刺线，只有这样才能保证芒刺线与集尘板（极板）的几何尺寸，这样才能均匀的布置电场，可是，庞大的高压阴极系统与烟尘接触产生庞大的漏电流，这个庞大的漏电流降低了负载阻抗，（如图3所示：）

当漏电电阻＋放电电阻＞电源内阻，运行电压随电流增加而增加。

当漏电电阻＋放电电阻＜电源内阻，当电压升高到某一值时，电压不再升高。

 我们采用屏蔽隔离的方法，将大框架与高压阴极屏蔽隔离开来，大大增加电场负载电抗，使负载大于电源内阻，减小总电流，提升负载电压，负载电流减少可大大节约能源。同时电压升，高尖端放电增强，静电火花拉长，电离区变大，粉尘中电离子增加，加强了粉尘的荷电能力，并且负载电压的增加，加大了电场力使粉尘运动向电极的速度变快，加大了收尘效率，此发明既能产生较大的节能效果，又能提高收尘效率。（如图4所示）：

3、 面面形均匀电场技术

目前静电收尘器的电场结构都一样，采用芒刺线与集尘板之间形成的线面电场结构，其在芒刺与芒刺线之间由于同性相斥的关系，不能形成于极板间的电场，然而形成的有效电场关系只能是芒刺——芒刺对极板的扇形电场，（如图5所示）：

两两扇形电场之间形成电场真空，粉尘粒子穿过电场时，仅仅靠电场间的扇形电场作用于粉尘。粉尘在真空地段不受电场的作用细微粒子在气流的作用下极容易穿过电场，进入烟囱排入大气。针对以上电场缺陷，我们进行均匀覆盖极板的面面形电场结构的设计。（如图6所示：）

粉尘粒子经过芒刺线时由于芒刺的工作荷上电子，荷电粒子穿过电场时，受到均匀的电场力作用，向极板集聚沉积，由于电场均匀分布，在荷电较多的粗粒子沉积后，细微粒子在全面均匀电场力拉动下也被集沉下来。由于面面电场的电场是线面电场的数倍，也就相当于将粒子穿过电场的时间减少数倍。