闫克平 电除尘技术发展与应用

北极星环保网讯:摘要：电除尘技术是目前主要的颗粒物分离和捕集技术之一，为此，根据目前的研究热点和难点，对现代电除尘技术的现有进展与应用进行了综述。研究结果表明：

1)在比电阻与电除尘方面，面对细颗粒物控制的需求，需要通过燃煤特性、高压电源、电除尘器(ESP)本体选型等多方面优化来实现超低排放目的;颗粒物特性如形状、粒径和比电阻等都会影响电收尘过程，其中比电阻影响最为显著;比电阻随温度增加而呈先增后降的趋势，中国煤种粉煤灰的比电阻可以采用Yan&Li模型通过锂、钠、铁的质量分数、湿度和电场强度来进行预测。

2)在电除尘器中的PM2.5与PM10方面，电除尘器出口粒径低于2.5μm的颗粒物(PM2.5)与粒径低于10μm的颗粒物(PM10)的质量浓度比值一般在6%~40%范围内;而其后端脱硫塔在捕集PM10的同时还会产生次生颗粒物，因此其出口PM2.5与PM10质量浓度比值在28%~60%范围内;电除尘器出口PM2.5还与振打形式相关，断电振打时出口质量浓度可比带电振打约高6mg/m3。

3)在电除尘器收尘效率预测方法方面，为了预测分级效率和提供设计依据，以平均电场强度、峰值电场强度和比收尘面积的乘积作为电除尘指数;电除尘器出口质量浓度限值低于10mg/m3时，该指数值应大于1300。

4)在电除尘器供电形式方面，电除尘指数要求较高的运行电场强度，不仅三相电源的平均工作电压可以接近单相电源的峰值电压，而且三相电源的收尘效率也可以比单向电源提高10%以上。

5)在电除尘技术路线和本体选型方面，电除尘器本体则应采取小分区差异供电，前端应对高粉尘负荷，后端应对细颗粒物二次扬尘;同时运行温度应控制在130℃以下以提高收尘效率并满足能量回收要求。

6)在离子风、电凝并及粉煤灰高值化方面，电晕放电产生的离子风及次生湍流、电凝并器引起的颗粒荷电和凝并都对细颗粒物控制有益;为降低电除尘器运行成本，粉煤灰还可以进行高值化应用，用于废气废水处理、矿物聚合物合成等用途。这些研究结果的总结和梳理可以对电除尘技术的发展有所裨益。

关键词：电除尘器;比电阻;带电振打;三相电源;电除尘器选型;离子风;电凝并;粉煤灰高值化

电除尘器(ESP)是一种常用于气体中颗粒物分离和捕集的设备。电除尘器应用于烟气除尘的历史已逾百年，可以根据技术突破点将它的发展过程分为3个阶段：

1)应用初期(1880—1917年)，早期的电除尘器主要用于金属冶炼厂的烟气中颗粒物的捕集和回收。1910年CottrellFG等在美国加利福尼亚州Balaklala铅冶炼厂安装1台电除尘器，由于未考虑粉尘比电阻而仅能捕集烟气中90%的颗粒物[1]。

为了解决此问题，HowardWH等在美国犹他州Garfild铜冶炼厂通过添加水蒸汽和三氧化硫等烟气调质手段来提高收尘效率[2]。然而其时欧美大部分干式电除尘器都无法有效解决高温下粉尘高比电阻的问题。

2)经典发展期(1918—1980年)，在WALCOTTRW1918年提出粉尘层与电除尘器火花放电的关系后[3]，RohmannH[4]、ArendtP[5]等先后完成了颗粒物场致荷电、扩散荷电等理论工作。在这个时期，电除尘器理论和工业应用都得到蓬勃发展，WhiteHJ[6]、OglesbyS[7]等都在此时期总结了电除尘器的理论基础和工业设计过程。同时工业电除尘器逐渐成型，收尘效率已经可以达到99.5%[8]。

3)现代电除尘期(1981年至今)，如今大部分电除尘器的收尘效率目标已是99.9%。我国的火电厂燃煤烟气中粉尘排放质量浓度限值历经3次修订，从早年间的数百mg/m3降至如今的30mg/m3，而重点区域质量浓度限值甚至更低至20mg/m3[9]。

现代电除尘器注重于捕收烟气中的细颗粒物(包括粒径低于2.5μm的颗粒物，简称为PM2.5;粒径低于10μm的颗粒物，简称为PM10)，解决烟气波动、供电形式和本体结构对收尘效率的影响，并构建电除尘器收尘效率预测、选型和改造的理论基础[10]。

电除尘器的工作过程包括以下5个过程[11]：气体电离、粉尘荷电、粉尘驱进、粉尘沉积和粉尘移除。上述过程可能同时发生在1个放电周期内。电除尘器内与高压电源相连的阴极线附近发生负极性电晕放电，形成大量离子、电子和电场。进入电除尘器的颗粒物通过场致荷电和扩散荷电原理在其表面携带大量电荷。

颗粒物主要荷载负电，故在电场力作用下向电势较低的收尘极板迁移。随后颗粒物通过黏附力、电场力、毛细作用力等吸附在极板表面并形成粉尘层。粉尘层累积到一定厚度后，需要通过振打、声波清灰等手段将粉尘层从极板表面剥离、落入到灰斗并从烟气体系中分离。

本文将根据目前的研究热点和难点，对现代电除尘器技术的现有进展进行总结和梳理，以期对电除尘器技术发展有所裨益。

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