一、电除尘器除尘的基本过程和基本原理

简而言之，电除尘器除尘的基本过程是1、建立电场，产生电晕，使尘粒荷电；2、在电场力作用下，荷电尘粒向收尘极运动、收尘；3、振打清灰和排灰。

1、尘粒荷电

电除尘器是通过电晕放电，使其电晕极附近的气体电离，产生大量的正、负离子，并使其附着在尘粒上来实现荷电的目的。

（1）电晕的机理

通常由于自然界的放射性、宇宙线、紫外线等作用，气体中常会含一些被电离的分子和自由电子，在一个极不均匀的电场（如针对板）施加一定电压时，靠近曲率较大电极的强电场区域内（称为电晕区），自由电子获得了足够的能量，它和气体分子碰撞而产生正离子和新的电子，而新生的电子立刻有参与到碰撞游离中去，使得游离过程加强，生成更多的正离子和电子，这样，由于在电子的行程上新生成电子不断参加碰撞游离，结果气体中的电子像雪崩似的增长，形成电子崩，迁移率较大的电子集中在“崩”的头部迅速向阳极方向发展，而正离子则留在“崩”尾向阴极加速并撞击阴极使其释放出达到自持放电所必需的二次电子。这样，在电晕极附近的狭小区域就产生了放电条件，形成电晕，这就是电晕形成的机理。在强电场区以外（电晕外区），电子逐渐减慢到小于碰撞游离所必需的速度（多次碰撞后动能减少），并附着在气体分子上形成负离子向阳极运动，其运动速度和它们的电荷及电场强度成比例。这气体离子构成了电晕外区的电晕电流，这时如含尘的烟气进入电场，其中尘粒将被负离子碰撞而荷电，形成负离子，而负离子在电场力作用下向阳极运动，以达到收尘的目的。

（2）电晕空间电荷对电场的影响

电除尘器阴阳极之间在外施电压下产生电晕后，在电晕区（电晕线附近的高场强区）和电晕外区（电晕区以外的低场强区）都有空间电荷的存在，这些空间电荷使得电场分布畸变，导致负极性击穿电压高于正极性击穿电压。使电晕电流受到自身空间电荷的影响，并使电场、外区空间电荷、电晕电流三者互相处于平衡状态。因此，对于不同性质的烟气和粉尘，由于空间电荷对电场影响的程度不同，所以电晕发生后所产生的效果亦不同。
A、电晕区正空间电荷对电场的影响
不管尖电极的极性如何，它们的起晕电压基本相同，但它们的击穿电压却差别很大，尖电极为负的击穿电压要比尖电极为正的击穿电压高2至3倍。这是为什么呢？这是因为电晕正空间电荷在不同极性下分布状况不相同，并使电场畸变的结果。
当电晕产生后，由于电子运动十分迅速，很快都离开尖电极而散去，在尖电极附近留下正离子空间电荷，这些正空间电荷对不同极性的尖电极附近的电场影响是不同的。对于负尖电极，极尖附近的正空间电荷减弱了向极板方向的电场强度，而加强了朝向极尖的电场强度，因此负电晕被压缩在负尖电极附近，使放电不易向前发展；对于正尖电极，极尖附近的正空间电荷加强了朝向极板的电场强度，使高场强区移向间隙深处，而朝向尖电极的电场强度则减弱了。对于放电而言，重要的正是朝向极板方向的电场区域场强的大小，这样正尖电极在间隙深处造成场强高而易于引起游离而使得正极性击穿电压比负极性击穿电压低得多，我们把这种由于极性不同而造成击穿电压不同的现象称之为极性效应。
大家知道，工业用的电除尘器一般都是采用负电晕的，那么讨论极性效应的实际意义何在呢？请看图三，当尖电极为正极时，击穿时放电通道沿直线路径从尖电极向圆盘中心进行；当尖电极为负极时，虽游离开始于负尖电极，但击穿时放电通道拉长了，并且放电是从圆盘边缘向尖电极进行的，这说明从正圆盘的边缘开始的放电通道的发展条件要比负尖电极开始更有利（正圆盘边缘电力线较密，电场强度比圆盘其余地方要高，这在电学中称为边缘效应），这样正圆盘的边缘由于边缘效应和极性效应很可能形成我们工业电除尘器中不希望的放电，而这种正极性的放电由于击穿电压低而影响整个电除尘器的工作电压的升高。
B、电晕外区负空间电荷对电场的影响
电晕外区的负空间电荷对电场的影响是十分大的。由于电晕外区的负空间电荷总是要屏蔽一部分通向电晕极的电力线而减弱电晕极附近的场强，而收尘极附近的场强稍有加强，从而空间的游离将减少。因此，当某一电压下产生电晕后，即是电路中电阻很小，电晕电流是停留在某一值的，不会不断增长（气体放电理论在不考虑空间电荷影响时，虽然施电压不变，而电流是按指数规律不断增长的），这就是由于电晕电流受到自身空间电荷影响的缘故，当在外施电压不变而由于某种原因电晕电流增长（如由于自然界的放射性、紫外线等作用，在尖电极附近的自由电子多了，使电晕电流增加），则电晕外区的负空间电荷亦多了，它的屏蔽作用也强了，因此，就有削弱游离的趋势，使电晕电流恢复到原值，反之，若电晕电流减少了，则外区负空间电荷也减少了，屏蔽作用亦减小，游离就有加强的趋势，使电晕电流恢复原值。这样，电晕电流的稳定值正是相应于该电压下，电场、外区空间电荷、电晕电流三者互相平衡状态的结果，当电压升高后，原来的平衡状态被打破，游离区扩大，电晕电流亦增大（但它不会无限增长，此时的外区负空间电荷仍然限制着它），使电场、外区负空间电荷、电晕电流三者又处于一个新的平衡状态。由此可见，电晕电流的变化主要是受自身负空间电荷的限制，了解了空间电荷对电场的影响，就抓住了电除尘器运行机理的主要矛盾，从而可以从机理上解释电除尘器运行中常发生的“电晕封闭”“反电晕”等现象，并在设计中针对不同煤种、不同工况加以限制和防止。另外，了解了空间电荷对电场的影响，也可以从理论上指导设计出新型电除尘器，如“宽极距”电除尘器，“鱼骨针加辅助电极型”电除尘器等。还有，了解了空间电荷对电场的影响，对电除尘器的安装和运行也有很大的指导意义。

（3）电晕封闭

工业用电除尘器中，电晕外区不仅有气体负离子形成的空间电荷，还有许多已荷电的粉尘粒子，由于粒子空间电荷的加入，电晕电流的变化受自身空间电荷影响的情况就要加剧，当电除尘器处理含尘浓度高、粉尘粒度细（比表面积大）的烟气时，电晕外区的空间电荷就由气体的负离子和负尘粒子组成，而主要成份是负粒子，其总量比纯气体负离子时要大的多，而且由于粒子的迁移速度比离子小得多，所以对其电场的影响就比纯负气体离子时的影响大得多，使得电晕极附近的场强削弱的更厉害，当烟气中的含尘浓度高到一定程度时，甚至能把电晕极附近的场强减少到电晕的始发值，因此，电晕电流大大降低，甚至会趋于零，这种现象称之为“电晕封闭”。由于电除尘器沿电场长度方向（烟气流向）负粒子的浓度是逐渐减少的，所以在*电场主要以负粒子空间电荷影响电场，而末电场则因随着尘粒被除去，而主要以负气体离子影响电场，又由于负粒子的迁移速度比负离子小得多，所以，一电场整个负空间电荷（包括负粒子和负离子）对电场的影响要比末电场大得多，这就是电除尘器一般运行时一电场电晕电流小，而末电场电晕电流大的原因，热态运行电晕电流总是小于空载升压时电晕电流，也是处于同一原因。
对含尘浓度大，易发生“电晕封闭”的电除尘器，在设计上应采用较窄的极间距，采用放电强的芒刺线、鱼骨线等，使放电较集中，增加电风影响，多串联几个电场也是种消极的办法，运行中要保证振打机构完好，使电晕线处于清洁状态，来减少或防止“电晕封闭”的发生。

（4）反电晕

对于工业中的高比电阻（ρ>10¹¹Ω－㎝），当它们到达阳极形成粉尘层时，所带电荷不易释放，这样，在阳极板面上形成一个残余的负离子层，从空间电荷对电场的影响可知，它屏蔽部分通向电晕极的电力线，将削弱电晕极附近的场强，而提高阳极板面处的场强，造成电晕区游离减弱，电晕电流下降，随着阳极表面积灰厚度增加，由于残余电荷分布的不均匀性，就会使阳极局部的粉尘层的电流密度与比电阻的乘积超过粉尘层的绝缘强度而局部击穿，发生局部游离。（反电晕条件：E粉尘层击穿场强=<ρ·J）如果许多局部击穿频频发生，则发生的游离会产生大量的电子和正离子，电子进入阳极，而正离子则进入电场，使原电场负空间电荷的影响大大降低，使原电晕区的游离又加强，因此，电晕电流增大，更严重的是，由于电晕外区的低场强区是大批正负离子会合的地区，该区域场强小，所以正负离子运动的相对速度也小，而该区的正负离子浓度却高，这些条件将造成在此区正负离子的复合，并放出光离子，从而导致放电过程由电子崩转变为流注，流注形成后，电晕电流则是正负离子的等离子流动，故电流大，而流注的形成将造成放电更快的发展，使间隙的击穿电压较原来大大降低，这种异常的电流小或电流大的击穿电压下降的现象称之为“反电晕”现象。反电晕发生后会使粒子的荷电大受影响，前者电晕电流下降，负空间电荷也少，使粒子荷电少（弱反电晕现象）。后者则因正负离子的复合形成等离子电流的流注而使尘粒荷不上电，所以除尘效率大大下降，为了防止“反电晕”发生，通常设计者要考虑选取较保守的趋进速度值，对烟气进行调质，采用宽极距、辅助电极；采用双区除尘器；采用脉冲电源；采用电流密度均匀的极配型式；运行中控制合理的电流值，采用微机控制*佳火花电压及振打清灰周期等。

2、荷电尘粒在电场力作用下向阳极运动（收尘）

3、煤、灰性质和烟气特性对电除尘器性能的影响

电除尘器对不同煤、灰性质和烟气特性表现的很敏感，同一容量机组的除尘器，由于煤种不同、工况不同，除尘的难易程度差别很大。

5、振打清灰

（1）振打力：（振打加速度g），一般认为阳极的振打加速度不宜小于150g，太大易造成二次飞扬，机械疲劳损坏，太小，有的灰打不下来，振打力一般在制造厂内已做过实体试验，以保证足够的g值。
（2）合理的振打周期：除尘器现场投运后要进行合理的振打周期试验，确定该除尘器的合理振打周期在η为98～99%的范围内，合理的振打要比连续振打提效1～2%。
（3）目前振打系统的运行可靠性问题较为突出，其原因：
A、安装时粗心达不到设计要求。
B、运行维护差，起停不按规程，减速机加油过多，巡回检查不力等。

6、出灰

目前除尘器运行中出灰系统堵灰频繁，拒统计除尘器故障20%以上是出灰系统堵灰，其原因是：
A、灰斗保温不足，灰斗加热不起作用，灰斗漏风大易使灰结块。
B、除尘器灰斗下灰量大，而出灰系统设计出力偏小。如高效除尘器一电场灰斗下灰量高达90～95%，而箱式冲灰器、绞龙、空气斜槽、搅拌器及灰管路设计偏小。
C、水冲灰水压、水量不足，夜间停水，非正常运行。

三、电除尘器设备简介

1、电除尘器型号表示方法

（1）详细表示法：
□YL□×□Ｍ-□×□-□
                                 电场有效高度（dm）
                                 单供电区有效宽度（dm）
                                 电除尘器室数
                                 表示同极距（M：400mm；H：300mm）
单个电场有效长度（dm）
                                 电场数量
                                 信雅达结构
                                 每台炉配置电除尘器数量
示例：2SY4×40M-2×96-145
表示：电除尘器为双室四电场、单电场有效宽度为4m、电场有效高度为14.5m、电场有效宽度为2×9.6m=19.2m；每台炉配置2台电除尘器。
（2）简单表示法：
□ＳＹ□-□
                     电场数量
                     电除尘器流通面积（m²）
                     信雅达结构
                     每台炉配置电除尘器数量
示例（上例型号）：2SY278-4
表示：每炉配置2台278 m²四电场电除尘器。

2、电除尘器主要结构

电除尘器结构包括电气及机械两大部分，其主要构件及功能分述如下：

（一）电气部分

电除尘器电气部分由高压直流电源(包括其控制系统)和低压控制系统组成。
1)      高压电源目前常规配用型号为GGAJ02型，其型号意义为：高压硅整流油浸自冷可控硅控制。
a.   该套装置一般包括高压整流变压器﹑自动控制柜和电抗器，或高阻抗整流变压器和自动控制柜。
b.   该套装置能灵敏地随电场烟气条件的变化，自动调整电场电压；能根据电流反馈信号调整电场火花频率，使其工作在*佳状态下，达到*佳收尘效果。
c.   该装置有比较完善的连锁保护系统。
d.   该装置可按用户需要加配遥控遥测装置。
2)      低压控制系统及其功能可包括：
a.     阴、阳极振打程序控制；
b.     高压绝缘件的加热和加热温度控制；
c.     料位检测及报警控制；
d.     排灰及输灰控制；
e.     门﹑孔﹑柜安全连锁控制；
f.     灰斗电加热功能；
g.     进、出口烟气温度检测及显示；
h.     遥控遥测；
i.     综合信号显示和报警装置。
注：根据需要选择设置上述功能。

（二）机械部分

机械部分从结构来分可划分为内件﹑外壳和附属部件。
1）内件
a.      阳极系统：阳极系统由阳极悬挂装置、阳极板和撞击杆等零部件组成。
b.      阴极系统：阴极系统由阴极吊挂、上横梁、竖梁、上、中、下部框架、阴极线等零部件组成。阴极线为放电极，它是由专用设备制成的，是电除尘器的关键零部件之一。阴极吊挂是把整个阴极系统吊挂在顶部大梁上并引入高压负极。由竖梁、上横梁、角钢等组成的平面结构的功用是固定上、中、下部框架和阴极振打轴系。上、中、下部框架是阴极线的支持体。
c.      阳极振打：阳极振打由阳打传动装置、振打轴系和尘中轴承等零部件组成（侧部传动）。
d.      阴极振打：阴极振打由阴打传动装置、竖轴、大小针轮、振打轴系和尘中轴承等零部件(顶部传动)或阴打传动装置、振打轴系和尘中轴承等零部件（侧部传动）组成。振打装置是电除尘器的一个重要装置，通过振打使积附在极板、极线上的灰尘振落下来落入灰斗。
²       阴、阳极振打均采用侧面摇臂锤旋转振打。
²       由于阴极振打尘中轴承固定在带有负高压的阴极系统构件上，所以阴极振打轴端串连有一支用来绝缘电瓷转轴，以便隔离高压电。
2）外壳
a.      进口封头：进口封头是进口烟道和电场外壳之间的连接过渡段。进口封头内部装有二至三道气流分布板，其目的是使烟道中来的含尘烟气经过时气流尽可能均匀进入全电场。因为喇叭接口有一个气流降速过程，所以一些较大尘粒的灰尘易自然沉降而积附在封头和分布板上。因而在一些灰尘粘性较大的电除尘器中设置了气流分布板振打(结构类似阳极振打)。
b.      出口封头：出口封头是使净化后的烟气接入排气烟道的装置。它的结构形状同样对气流分布有关。一般情况下，在出口封头内部靠近与壳体相接的截面上间隔装有槽形(不开孔)出口气流分布板。
c.      屋顶：内顶盖和外顶盖组成了屋顶。其中的顶横梁是一个重要零部件，它担负阳极、阴极的支撑悬挂，载荷较大。因为高压电(不管高压电源是装于顶部或地面)通过顶横梁引入阴极，为保证瓷套的干燥以利绝缘，绝缘子室内部设有加热装置。加热装置有两种型式：电加热或电加热附加热空气加热。
d.      壳体：壳体由立柱、侧封、端封、管撑等组成，是电除尘器钢壳受力支撑件，它与前后的进、出口封头和上下的屋顶、灰斗组成一个密闭的容器。侧封上装有人孔门。
e.      底梁和灰斗：底梁把壳体部件和灰斗连接成一体。灰斗是收集振落灰尘的容器。为了防止烟气流经灰斗旁路串气而降低除尘效率，灰斗内部装有挡风装置。灰斗角度需保证灰尘自卸。为防止温度降至露点以下使灰斗结灰，一般在灰斗下部设置加热装置(个别全灰斗)。加热装置有两种型式：电加热或蒸汽加热。灰斗下口直接气力输灰装置或接抽板阀和排灰阀。
3）附属部件
a.      走梯平台：走梯平台是为了方便电除尘器的就地操作、日常维修保养之用，所有主要维修点皆可通过走梯平台到达。
b.      支承：支承位置在电除尘器本体和支承(水泥柱或钢支架)之间。由于电除尘器是热体，支座是冷体，因而支承除担负电除尘器重载外，还需有补偿热膨胀引起位移的功能。支承一般采用平板型复合材料(摩擦片)滑动轴承，电除尘器中等以下规格的也有用平面滚珠支承轴承的。
c.      保温结构：为保证电除尘器的正常运行，防止烟气温度因散热而降止露点以下，必须对电除尘器外壳进行保温。保温的基本原则是减少热交换，保温的基本要求是保证烟气介质的*低温度必须在露点以上20℃～30℃。保温结构设计确定了保温材料的种类、主保温层的厚度、外壳保护板的型式以及它们的用量。
d.        接地：电除尘器在高电压下运行，且采用负电晕制，即阳极与壳体等电位。为保护高压设备和人身安全，必须对设备进行可靠接地。接地的基本要求为：①接地网应考虑全年均能达到2欧姆以下；②接地网的设置，力求使周围对地电压均匀。

电除尘器常用参数

1、台：具有一个完整的独立外壳的电除尘器称为台。
2、室：在电除尘器内部由壳体所围成的一个气流的通道空间称为室，一般电除尘器设计成单室，有时也将两个单室并联在一起，称为双室电除尘器。
3、场：沿气流流动方向将各室分成若干区：每一区有完整的收尘板和电晕极,并配以相应的一组高压电源装置，称每个独立区为收尘电场，卧式电除尘器一般设有二个、三个或四个电场，有时也可设置四个以上的电场。为了获得更高的除尘效率，也可将每个电场分成二个或三个独立区，每一个区配一组高压电源装置分别供电。
4、电场高度（m）:一般将收尘极板的有效高度（即除去上下两端夹持端板的收尘极高度）称为电场高度。
5、电场通道数：电场中两排极板之间的宽度称为通道，电场中的极板总排数减一称为电场通道
6、电场宽度（m):一般将一个室*外两侧收尘极轴线之间的有效臣离（减去板阻流宽度），称作电场宽度，它等于电场通数与同极距（相邻两排极板的中心距）的乘积减去每块极板的阻流宽度。
7、电场截面（m2) ：一般将电场高度与电场宽度的乘积称为电场截面，它是表示电除尘器规格大小的主要参数之一。
8、电场长度（m）：在一个电场中，沿气体流动方向一排收尘极板的宽度(即每排极板*块极板的前端到*后一块极板末端的距离）称作单电场长度。沿气流方向各个单电场长度之和，称作电除尘器的电场长度。
9、停留时间（s)：烟气流电场长度所需要的时间称为停留时间，它等于电场长度与电场风速之比。
10、电场风速（m ／s），烟气在电场中的流动速度，称为电场风速。它等于进人电除尘器的烟气流量（m3／s）与电场截面（m2)之比。
11、收尘极面积（m2）：收尘极板的有效投影面积，由于极板的两个侧面均起收尘作用，所以两面均应计人，每一排收尘极的收尘面积为单电场长度与电场高度的乘积的二倍，每一个电场的收尘面积为一排极板的收尘面积与电场通道数的乘积，一个室的收尘面积为单电场收尘面积与该室电场数的乘积。一般所说的收尘面积多指室的收尘面积。
12、比收尘面积（m2／s ／m3）单位流量的烟气所分配到的收尘面积称为比收尘极面积。它等于收尘极面积（m2）与烟气流量的烟气量（m3／s)之比。比收尘面积的大小，对电收尘器的收尘效果影响很大。它是电收尘器的重要结构参数之一。
13、处理风量（m3／s)：即被处理的烟气量。通常指工作状态下电除尘器人口与出口的烟气量的平均值。它等于工作状态下电除尘器人口处的烟气流量与除尘器漏风量的一半之和。
14、驱进速度（cm ／s)：荷电悬浮尘粒在电场力作用下向收尘极板表面运动的速度称为尘粒子的驱进速度。它与电场强度、空间电荷密度，粒于性质等多种因素有关，因此不同粒子的驱进速度悬殊很大，工程中通常用的是有效驱进速度(WO),它是根据某一电收尘器实际的收尘极总面积（A),处理烟气量（Q），以及实测效率,利用多依奇效率公式，算出来的，它包含了电极构造，电场强度，粉尘性质、浓度变化、粒径大小，电场风速，烟气湿度，气流分布，积灰厚度，振打效果，二次扬生等很多因素的综合影响，它是对电收尘器性能进行比较和评价的主要参数，也是电除尘器设计的关键数据。
15、收尘效率（％）：含尘烟气流经除尘器时，被捕集的粉尘量之比称为收尘效率，它在数量上近似等于额定工况下除尘器进、出品烟气含尘浓度的差与原入口烟气含尘浓度之比。收尘效率是除尘器运行的主要指标。
16、一次电压：输入到整流变压器初级侧的交流电压。
17、一次电流：输入到整流变压器初级侧的交流电流。
18、二次电压：整流变压器输出的直流电压。
19、二次电流：整流变压器输出的直流电流。
20、电晕放电：在相互对置着的放电极和收尘极之间，通过高压直流电建立起极不均匀的电场当外加电压升到某一临界值（即电场达到了气体击穿的强度）时，在放电极附近很小范围内会出现蓝白色辉光，井伴有嘶嘶的响声，这种现象称为电晕放电，它是由于放电极外的高电场强度，其通过的气体被局部击芽所引起的。
21、电晕电流：发生电晕放电时，在电极间流过的电流叫电晕电流。
22、火花放电：在产生电晕放电之后，当极间的电压继续升高到某一点时，电晕极产生一个接一个的，瞬时的，通过整个间隙的火花闪络，闪络是沿着各个弯曲的，或多或少或枝状的窄路到达除尘极，这种现象称为火花放电。火花放电的特征是电流迅速增大。
23、电孤放电：在火花放电之后，再提高外加电压，就会使气体间隙击穿，它的特点是电流密度很大，而电压降落很小，出现持续的放电，爆发出强光井伴有高温。这种强光会贯穿想个间隙，由放电极到除尘极，这种现象就是电孤放电。（如电焊时的现象就是一种电孤放电），电除尘应避免产生电孤放电。
24 、电晕功率：是投入到电除尘器的有效功率，它等于电场的平均电压和平均电晕电流的乘积。电晕功率越大，际尘效率越高。
25、伏安特性：电除尘器运行过程中，电晕电流与电压之间的关系称为伏安特性，它是很多变量的函数，其中*主要的是电晕极和除尘极的几何形状，烟气成分。温度。压力和粉尘性质等。
26、气流分布：是反映电除尘器内部气流均匀程度的一个指标。它一般是逾过测定除尘器入口截面上的气流速度分布来决定的。如果各个点的气流速度与整个截面上的平均气流速度（其值等于所有各点速度的算术平均值）越接近，其气流分布就越均匀，对除尘效率的提高也就越有利。对气流速度的评定方法有多种，如均方根值法，相对速度系数法和速度场系数法等。
27、阻力：电除尘器入口和出口烟道内烟气的平均全压之差，称为电除尘的阻力。它是烟气在流经电除尘器的过程中，克服与电除尘器内部结构的冲刷，摩擦阻力和气流紊乱对速度的不利影响而消耗的机械能。它与电除尘器内部的结构形式，气流分布，流速等因素有关，一般电除尘器的阻力均为100一30OPa。