库仑电除尘介绍

　　1. 概述 目前我国环保产业状态是量大技术含量低，特别是电除尘器原来是环保产业中的主力军，环保设备的老大。但是由于国家排放标准的提高（从100mg/m³提高到50mg/m³以下），加上电除尘器其自身存在的固有难题，如高比电阻粉尘难捕集和二次扬尘难克服,要使其达到50mg/m³以下，这已成为电除尘器的大难题。为此环保界想尽各种办法来提高其效率，但收效甚微；无奈之下只有采取下策，用电改袋或电袋组合来减除电除尘器最终不能达标相差的那么几十毫克，但却要付出沉重的代价,而布袋除尘器实际上也是靠增加过滤面积、减低流速和扩大投资，进口昂贵的滤料为代价的，由于布袋除尘器减排不节能，阻力大、能耗高及滤袋寿命短维修费用高，也存在很多问题。若电除尘器的瓶颈不突破，这一产业将被自然淘汰。但电除尘器本来是个高科技产品，如若能在基础理论上进行攻关突破，将会使该产业再次飞跃。

 

　　现库仑电除尘器就是从静电学的基础理论上进行了突破。并从理论研究到实践应用，已充分证实了它的巨大潜力，将会使电除尘行业重新辉煌，并超越布袋除尘器的效果，既减排又节能,且投资少，维修省。

 

　　2.1创新点一：库仑电除尘在静电学基础理论上的突破。

　　静电除尘的基础理论为库仑定律 ，我们经过长期的研究发现，电场中的库仑力F的大小与静电场中二个正负电量q₁与q₂的乘积成正比，而与二个电荷之间的距离平方成反比，即q₁与q₂正负电荷距离r越小库仑力就越大。但一百多年来,业内对库仑定律中公式以下分母r²的研究，亦即对二个静电因子之间的距离r几乎没有涉及到。笔者研究定律公式中的分子q₁×q₂只是乘积的数量级，而其分母r²却是平方的数量级，可见q_1，q₂二者之间的距离r稍有变化，就会很大地影响到整个库仑力F的大小，远比二个电量q₁与q₂自身能量的变化要大得多，现设定荷电粉尘为q₁与阳极板q₂二个电量因子之间的距离r=200，则 ，所以我们设法将r≈0，则整个静电场的力F在理论上就会增大40000倍,可见库仑定律的潜在能量是多么巨大!可以预见若库仑电除尘理论能够实施到电除尘器结构中,将会带来电除尘技术一场革命性的变革。为此我们把这一机理在试验室中去实验，试图在电场结构上达到使二个电量q₁与q₂之间的距离尽量接近于0。经历了多年试验终于获得了比较理想的成果，我们为此设计了一台流通面积为5m²，电场长为3.5m的电除尘器，使用了比电阻较高、清灰难度大的烧结机粉尘和石灰窑粉尘作为尘源，当入口浓度为37g/m³，平均流速为1m/s的情况下，出口排放达到了3.8mg/m³，核算其效率为η=99.99%。

 

　　2.2  创新点二：将烟气在电场中的流经工艺进行了突破

　　常规电除尘的烟气在电场中流动方向是与阳极板和阴极排平行直线前进的。若是同极距为400mm，则尘粒与阳极之间的平均距离r=200mm，可见尘粒几乎远离阳极板运动，而烟气在库仑电场中的流经工艺则是：进口端的奇数通道为开通，偶数为封闭,而出口端的奇数通道为封闭，偶数为开通。气流进入主通道后即流向两侧通透型收尘极，气流呈突然扩散进入隔壁通道再流出电场末端，故此荷电尘粒必经通透型收尘极。同时还使收尘面周围的气体趋向静态，呈现清灰处于离线场景，使尘粒趋极处于几乎无阻力状态，此时被振打而飘落的粉尘不可能再逆向飘回到进来的主通道中即二次扬尘等于零，同时也因出口通道中也有电晕线在放电，电力线同样起到压尘的作用或二次收尘的作用，使粉尘也难以进入到出口通道中，故此有效克服了二次扬尘。

 

　　2.3 创新点三：库仑电除尘对基础元件和电场结构上进行了创新发明，保证库仑电除尘原理的实施，库仑电除尘将原来屏蔽型阳极板创新成通透型阳极板，使烟尘能鱼贯而入地进入阳极板，因为尘粒只要有极微小的电量都必然会产生库仑力，而且使尘粒几乎零距离接近阳极板，即使是高比电阻粉尘也将无一例外地被阳极板捕捉和吸附。该通透型阳极板对原平板式屏蔽型阳极板进行了彻底的革命，以保证库仑机理的实现。

 

　　该通透型库仑阳极板还巧妙地克服了因高比电阻粉尘形成的反电晕场景，因为常规平板式阳极板上高比电阻粉尘沉积到一定厚度时，粉尘层会产生对抗电晕线的反电场，会使电场效率大幅下降，而库仑极板与电晕线之间放电，从宏观上是线对面，但在微观上却是线对线或是点对线放电，故对粉尘层的穿透力极强。而且库仑极板本身结构已不是平板而是小块状，分割了粉尘层，使高比电阻粉尘层无法形成，况且库仑极板的振打效果极佳，粉尘层也沉积不了，这些机理保证库仑电除尘的高效率。

 

　　2.4创新点四：提高清灰效果，遏制二次扬尘。

　　常规阳极板在振打时振打力的方向与阳极板是呈切线方向，对振打加速度的传递衰减很快，更不易传递到阳极排的对角线顶端，产生的振幅和频率不理想，造成电除尘器长期使用效果下降。而库仑阳极排是制成小块状，而每小块的平面都是与振打方向垂直，极易产生振幅和频率，非常符合振打力三要素，而且从设计上使每小块库仑板均处于自由悬挂状态，能产生振动的固有频率，所以即使是高粘度粉尘也能被振打清除下来，例如在一个石灰窑的库仑电除尘器运行中看到，运行一个月后进入电场观察，库仑极板上仍可见到钢板的本色，对石灰超细高粘性粉尘能保持如此清洁，若在常规板式电除尘器中是很难的。

 

　　当粉尘被清除的时候，极板周围烟气流速极低，我们实测平均在0~0.2m/s之间。而造成二次扬尘的主要原因是电场流速，常识知道使尘埃沉降的基本条件是要使流速<0.4m/s以下，所以将库仑极板周围流速设计成<0.4m/s以下的结构。烟气进入通道后使其流向左右库仑极板，所以在主通道中，当振打时极板上飘落的粉尘决不会逆向飘回到该主通道中去，因为电场库仑力和风力已叠加在一起，尘粒极不可能逆向倒流，那么二次扬尘就不会存在。另一方面，振打时粉尘几乎是在静态情况下飘落到灰斗中，即使有微量的尘粒在飘扬,也会重新被捕集到库仑极板上，因为出气通道中也有电场电晕线在放电，可以遏制飘溢的粉尘，故不论如何尘粒均很难溢出电场，所以库仑电除尘器有效解决了二次扬尘这个使电除尘器长期不能达标的重大难题。

 

　　以上只是库仑电除尘原理的发明和结构创新的主要点，并由此产生对整个静电除尘诸多理论的深化和发展。

 

　　例如(1)：原来电除尘器的设计是依据多依奇效率公式η=1-e^-ωf来选型的。而式中的驱进速度ω 值的选定在库仑电除尘理论中已失去指导意义，而比集尘面积  其中Q为烟气量,而A为收尘面积，如果排放要求达到50mg/m³以下，则常规电除尘器即使设6—7个电场，也不保险，也就是A或f要很大，而库仑电除尘器只要一个电场即可达标。这样二者无法比拟，故这个多依奇公式的理论自然被推翻。

 

　　再如(2)：电除尘器对粉尘性质比电阻很敏感。当比电阻值大于10¹¹ Ω·cm时，严重影响着尘粒的趋极性能。电除尘器的能力就望而生畏，因自然界的物质绝对不荷电或不会形成极性是没有的，与温度、湿度，电气特性及烟气介质的性质有关。只要尘粒能荷上极微量的电荷或极性因子，就会被捕集。过去该理论长期制约着电除尘的性能与效率，而库仑电除尘理论却打破这一理论的制约性。

 

　　又如(3)：库仑电除尘器的发明不但大幅“减排”，而且大幅“节能”，以上所述库仑电除尘一个电场可顶上6—7个电场，而且这一个电场也只要用常规电场的一半电量。因为本来风力与电场力形成90度分解了静电力，是阻碍电场收尘，且是造成二次扬尘的主因。现在库仑电场中使风力与烟尘运动方向一致，矢量叠加，加速收尘趋向阳极板，即风能（推力）叠加在电能（库仑力）上成为合力，可见假若没有电能，尘粒也会随风力被带到阳极板上去，结果只要很小的能量即可将粉尘捕捉。实际运行可见,原来额定为1000mA的电场，实际运行只要开到400mA就见不到任何烟尘，可见节能效果非常显著。

 

　　例如(4): 库仑电除尘的创新点还在于对过去老旧的电除尘器进行改旧换新，可以做到多快好省立竿见影。过去因排放标准只要求150-100mg/m³，所以一般只装三个电场，但现在标准提高了，要增加电场或电袋组合、更换风机，场地也没有，投资巨大，还要停产很长时间，经济损失对企业负担荷重。而库仑电除尘器不用改变原来外壳结构和电源等设施，只要对原电场的阴阳极系统进行必要的更改即可达到50mg/m³以下，用户将会非常高兴，这个市场何其之大。

 

　　例如对工况较恶劣的石灰窑烟尘使用库仑电除尘为例,因石灰窑烟尘温度高近300^oC，比电阻也高在10¹²Ω.cm以上，无湿度,粉尘超细粘性大，不易清灰，比电厂，水泥厂等工况困难得多，现实际应用证明，仅使用一个电场，即见不到任何烟尘，现经中国国电环保检测中心测定,当三个电场均开时排放只16mg/Nm³,工况排放仅7.1mg/m³，若只开一个电场时排放32mg/Nm³，真是惊人。得到用户的高度好评。

 

　　又如库仑电除尘在钢铁厂烧结机机头高负压18000Pa高比电阻10¹³Ω.CM高温300℃,使用225m²库仑电除尘和机尾上使用260m²库仑电除尘同样优良.在水泥厂电厂使用工况更好不在言下。

 

　　4.结论：库仑电除尘理论和库仑电除尘器的发明，将使电除尘器技术有个质的飞跃，将会立即推动这一产业的辉煌发展，它不但从各个方面优化了自身，而且超越了布袋除尘器。况且库仑电除尘技术自身还在不断发展和完善,所以可以大胆地预言”库仑电除尘能够接近零排放!”

 

　　库仑电除尘技术属我国自主知识产权，累积三十年经验和多年长期研究而形成，我们已申请了中国发明专利和国际发明专利，已进入欧盟体和美、英、法、德、瑞典等国，并由国家知识产权局通过了“国际检索”查新证实：库仑电除尘器发明专利,无论是新颖性、创造性、工业实用性，追述二十年均属世界首创。为我国环保技术创新在国际领域独树一帜。争得了静电除尘技术在世界上的领先地位。