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电除尘器电气控制系统节能增效技术分析

发表时间：2020/1/9 来源：《电力设备》2019年第19期作者：颜吉林

[导读] 摘要：随着社会经济的发展和自然资源的开发，相应的环境问题引起了广泛的注意。

        （大唐华银金竹山火力发电分公司湖南娄底 417500）
        摘要：随着社会经济的发展和自然资源的开发，相应的环境问题引起了广泛的注意。其中的大气粉尘浓度与人们的生活息息相关。因此，我国在实现节能减排的过程中对粉尘浓度的排放做了严格的规定和要求。在这样的背景下，电除尘器的有效使用无疑可以一定程度降低排入大气中的粉尘浓度。然而，如何实现其节能增效，进而更好的维护大气环境是需要研究的课题，本文将从工作原理、理论依据和技术实现等方面具体研究分析电除尘器电气控制系统的节能增效技术。
        关键词：电除尘器；电气控制；节能增效
        一、电除尘器的运行原理
        对于电除尘器的工作原理主要可以分成三个步骤来完成。首先第一步是建立电场实现气体电离的过程。主要通过在两个电极间流通高压直流电实现强电场的建立，让电极间的电压超过临界值，从而使范围内的气体产生电离，出现电晕放电。相应的电极周围的电晕区在距其表面2-3mm的区域内。在此范围内由于气体在强电场的作用下出现电离而产生了大量的正离子与带负电的电子。根据同极相斥、异极相吸的原理，如果电极上施加的是负电压则会产生负电晕放电，相应的电子移向正极，正离子移向放电极本身。
        其次是尘粒荷电过程，此过程主要是由于气体电离过程中产生的大量离子和电子与电晕外区内的中性分子进行碰撞和粘附，进而使中性尘粒荷电。具体影响荷电量的因素主要有尘粒的大小、电场的强度和离子的热能与停留时间等。主要的荷电机理有电场作用使离子与尘粒的碰撞、粘附使其荷电，以及由离子的热运动和气体扩散实现上述碰撞、粘附继而荷电。
        最后阶段则是吸尘的过程。此过程中相应的粉尘经过荷电后会依据其自身的电荷极性向异电极运动，最终吸附在该电极表面。其运动的速度跟自身的质量、荷电量、电场的强度以及气体的性质等息息相关。一旦荷电粉尘吸附到相应的电极上时便失去电荷，成为中性粉尘粒子吸附于电极上。紧接着利用具体的振动装置将尘粒从电极上抖落到电除尘器的集灰装置中并及时进行清理。
        二、电气控制系统节能增效的必要性
        近些年来，随着工业化的发展大量的废气排放依然达到了给环境清洁带来隐患的程度。而相应的经济发展促进了人们生活水平以及环保意识的提高，同时为科技的进步提供了更多的动力。在这样的背景下，国家对环境的保护和治理力度日的问题，国家层面明确作出了要求，制定了严格的排放标准。相应的电除尘系统应运而生。然而早期的电除尘系统在很多方面均已不能适应时代发展的要求，如其电气控制系统的节能增效技术需要进行相应的改进和完善。
        一般来说，为了提高电除尘器的工作效率，切实降低烟尘的排放浓度，相应的高压供电通常处于火花率整定控制运行方式下工作，进而使二次电压接近于火花闪路电压，相应的二次电流也尽可能大。具体数值为50kV和1000mA左右，其能耗巨大。对此，如果采用较高的电压来制造极强电场，致使粉尘快速荷电来实现高效除尘的话需要解决下面的问题：即电除尘器起到等效电容体的作用，而整流变压器则是电感元件，一旦电压足够高时相应的电流会不成线性地增强进而大幅度的提升反过来抑制了电压的提高。这时会出现反电晕，如若继续加强电压则反电晕现象会更加严重，从而造成电除尘器在运行中不断增加能耗，造成得不偿失的局面。另外，一些自由电子直接到达吸尘极并无使粉尘荷电便消耗掉，也是造成能耗的组成部分。因此，在企业竞争日益激烈的情况下，保证生产高效的同时对成本投入的控制也显得尤为重要。这也是实现电除尘器电气控制系统节能增效的必要性所在。
        三、电除尘器得以高效、节能运行的理论根据及设备运行方式
        3.1理论根据
        通常情况下电除尘器的工作区域在电晕电离范围，而电晕的本质是电离过程中的正负离子均会有一定程度的“雪崩效应”，进入自续放电的阶段，此时并不需要外界的强电场制造电子发射源。

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如果能利用这样的空闲时间实现间歇供电的工作方式即可保证电除尘器正常工作的同时起到节能的效果。对此，直径较大的颗粒粉尘主要是通过碰撞的形式实现荷电，而实际只需毫秒级的短暂时间内便足以使其荷电量达到要求，即是满足其在强电场中的驱进速度。从这一点上来讲，间歇式的工作模式可以满足颗粒粉尘碰撞荷电的需要；另外，对于直径较小的末端电场颗粒粉尘而言，其重要荷电的方式依靠扩散，而扩散荷电是通过离子热运动下产生的与尘粒碰撞并使其荷电。往往受外加电场的影响微乎其微，只需满足电场内足够数量的离子即可，没有连续供电的需求。因此，间歇式工作是切实可行的节能运行根据。
        3.2设备节能运行方式
        对于先进设备节能运行的方式中普遍有以下几种类型：（1）断电振打及降压振打。在实际清理灰尘时为了保证清灰效率和达到节能的效果，一般会使用“高低压一体化控制设备”来控制低压系统与模块间的振打联动实现降压振打功能。（2）间歇供电与脉冲供电的结合。在实际运行中一旦出现反电晕时，需要及时通过间歇和脉冲供电方式控制电气系统的节能，进而使极板表面沉积的灰尘具有足够的时间来释放电荷，达到提升除尘效率并降低能耗的效果。具体的设计中可将间歇供电占空比设置在1:2-1:128之间，而脉冲供电的小波幅值设在0-100%且可调。据此，结合了间歇供电和脉冲供电两种方式，实现电除尘器电气控制系统节能增效的目的；（3）浊度闭环反馈控制。此控制系统主要以除尘器出口排放尘粒浓度为参考，来实现浊度的闭环反馈控制功能，达到节能的目的；（4）负荷闭环反馈控制。此控制系统和运行方式主要以锅炉负荷或者入口烟气量为参考，来实现负荷闭环反馈控制功能。具体通过各电场间振打时序与降压振打策略的自动切换，达到节能效果。
        四、电除尘器电气控制系统节能增效技术改进策略
        想要切实改进电除尘器电气控制系统的节能增效技术需要在必要的技术支持基础上具备科学的策略指导，并始终围绕着科学的目标和可靠的方式实施改进。从具体的目标上讲，需要达到大幅度的降低电除尘器的运行能耗，从而实现的运行成本的经济性；从运行效率上分析，需要把自动化运行机制实现在各个环节上，从而达到可靠的运行局面与运行水平。
        在另一个方面，在实际改进节能增效的过程需要秉持一定的原则，而不是盲目的改进。需要从充分利用设备、尽可能利用原有动力和信号电缆、科学改造高低压控制系统、积极应用先进的电控系统等为原则和根据进行科学改进。
        通过上述目标与原则，在具体促进电除尘器电气控制系统节能增效的技术改进，需要将间歇与脉冲供电、闭环控制及降压振打等功能有机融合在一起，方能实现真正的节能。
        五、结束语
        综上所述，电除尘器电气控制系统节能增效技术对于提升除尘效率、节省能耗和资源等方面均有重要意义。因此，通过相应的理论依据、设备运行方式、电气控制系统优化以及技术的改进等方面对电除尘系统进行完善和创新是当下必要的研究方向，也是有效促进生产与环境和谐共生的必要保障和途径。
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