一节 电除尘器的工作原理和基本概念
一、电除尘器的工作原理电除尘器是利用强电场使气体电离，即产生电晕放电，进而使粉尘荷电，并在电场力的作用下，将粉尘从气体中分离出来的除尘装置。 用电除尘的方法分离气体中的悬浮尘粒主要包括以下几个复杂而又相互有关的物理过程：施加高电压，产生强场强，使气体电离，及产生电晕放电；悬浮尘粒的荷电；荷电尘粒在电场力作用下向电极运动；荷电尘粒在电场中被捕集；振打清灰。
二、有关物理概念
1．电晕的机理
由于自然界的放射性、宇宙线、紫外线等作用，气体中常会含有一些被电离的分子和自由电子，这些带电粒子在极不均匀电场的作用下，自由电子获得了足够的能量，它和气体分子碰撞产生正离子和新的电子，新的电子立刻又参与到碰撞电离中去，加剧电离过程，生成更多的正离子和新的电子，结果气体中的电子像雪崩似的增长，形成电子崩，在靠近电极的强电场区域内(电晕区)产生电晕放电。
2．起始电晕电压起始电晕电压是指开始发生电晕放电的电压。
3．荷电尘粒的运动和捕集 粉尘荷电后，在电场的作用下，带着不同极性电荷的尘粒分别向极性相反的电极运动，沉积并被捕集。
4．电晕封闭电除尘器中电晕外区有气体负离子形成的空间电荷，还有许多荷电的粉尘粒子，当电除尘器处理含尘浓度高、粉尘粒度细的烟气时，电晕外区的空间电荷主要是负粒子，它的迁移速度比离子小的多，使得电晕极附近的场强削弱的厉害，当烟气中的含尘浓度高到相对程度时，能使电晕电流大大降低，甚至会趋于零。此种现象称为“电晕封闭”。
5．反电晕高比电阻粉尘到达阳极形成粉尘层时，所带电荷不易释放，于是在阳极粉尘层面上形成一个残余的负离子层，随着阳极表面积灰厚度增加，因残余电荷分布的不均匀性，就会使阳极局部的粉尘层电流密度与电阻的乘积超过粉尘层的绝缘强度而局部击穿，发生局部电离，此种局部电离称为“反电晕”。
三、除尘器的常用术语
(1)台：具有一个完整的独立外壳的电除尘器称为一台。
(2)室：在电除尘器内部由外壳(或隔墙)所围成的一个气流的流通空间称为室。一般电除尘器为单室，有时也把两个单室并联在一起，称为双室电除尘器。
(3)电场：沿气流流动方向将各室分为若干区，每——区有完整的收尘极和电晕极，并配以相应的一组高压电源装置，每个独立区称为收尘电场。卧式电除尘器一般设有二个、三个或四个电场，特别需要时也可设置四个以上的电场。有时为了获得更高的除尘效率，或受高压整流装置规格的限制，也可将每个电场再分成二个独立区或三个独立区。每个独立区配一组高压电源供电。 (4)电场高度(m)：一般将收尘极板的高度(即除去上下两端夹持端板的收尘极板高度)称为电场高度。
(5)电场通道数：电场中两排极板之间的空间称为通道，电场中的极板总排数减一称为电场通道数。
(6)电场宽度(m)：一般将一个电场外侧两个阳极板排中心平面之间的距离，称作电场宽度。它等于电场通道数与同极距相邻两排极板的中心距的乘积。
(7)电场截面(m^2)：—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—。
(8)电场长度(m)：在一个电场中，沿气流方向一排收尘极板的长度(即每排极板一块极板的前端到—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，称作电除尘器的总电场长度．简称电场长度。
(9)处理烟气量(m^3/s)：即被净化的烟气量。通常指工作状态下电除尘器人口与出口的烟气流量的平均值。
二节 电除尘器的结构组成电除尘器主要由两大部分组成。
一部分是产生高压直流电的供电机组和低压控制装置，俗称电气部分，另一部分是电除尘本体。烟气在本体内完成净化过程。一、供电控制系统高压供电系统一般分布于电除尘器的顶部，一般为一个电场一套对应一套高压供电装置，通过除尘器顶部的绝缘子箱与电晕极相连；低压控制系统即为我们在集控制室看到的各个控制柜，与高压供电系统相对应，低应控制系统同样为一个电场对应一套低压控制系统，一般提到的电除尘器供电控制系统即为高压供电与低压控制的总称，两者不可分割。 1.高压供电电除尘器的电源控制装置的主要功能，是根据烟气和粉尘的性质，随时调整供给电除尘器的电压，使之能够保持平均电压稍低于即将发生火花放电的电压（即伴有火花放电的电压）下运行。国内通常采用的可控硅自动控制高压硅整流机组，由高压硅整流器和可控硅自动控制系统组成。它可将工频交流电变换成高压直流电并进行火花频率控制，一般火花频率约控制在600次/小时。 2.低压控制电除尘器低压控制装置包括温度检测和恒温加热控制、振打周期控制、灰位指示、高低位报警和自动卸灰控制、检修门、孔和柜的连锁控制等，这些都是保证电除尘器长期可靠运行。
二、本体部分电除尘器本体主要部件包括：烟箱系统、电晕极系统、收尘极系统、槽形板系统、储灰系统、壳体、管路、壳体保温和梯子平台等。
1.烟箱系统烟箱系统包括进气烟箱和出气烟箱两部分。进气烟箱是烟道与电场之间的过渡段。烟气经过进气烟箱要完成由进气烟箱的小管道截面到电场大截面的扩散，此时，保持烟气流速、流场分布均匀性的平衡过渡显得尤为重要，因此，为了达到整个电场截面上气流分布的均匀，进气烟箱采用喇叭形，并在其中装有两层以上的气流均布板，同时在进气烟箱上要有对湿度、温度、流速、动静压及含尘浓度等进行监测的监测孔。出气烟箱是已经净化过和烟气由电场到出气烟道的过渡段。这里对气流分布的要求比较低，只需注意不要因为烟气流速的急剧变化对电场内的气流分布造成大的影响就可行了。
2.电晕极系统电晕极系统是产生电晕、建立电场的主要构件，它决定了放电的强弱。影响烟气中粉尘荷电的性能，直接关系着除尘效率，，另外，它的强度和可靠性也直接关系着整个电除尘器的运行，所以电晕极系统是电除尘器设计、制造和安装的关键部件。选配良好的线型、合理的结构和适宜的振打。安装时要保证严格的极间距，保证整个电晕极系统与电除尘器其它部件良好的绝缘性能和足够的放电距离。实际运行中常发生电晕极系统因振打、热膨胀、积灰等造成极板或极线略发生变形而引发极间距变化的故障，其在运行中的直接表现就是二次电压升至较低电压便发生闪络，无法使二次电压保持较高水平，除尘性能恶化。
3.收尘极系统收尘极系统是由若干排极板与电晕极相间排列，与电晕极共同组成电场，它是粉尘沉积的重要部件，直接影响着电除尘器的效率。收尘极一般由钢材轧制。
4.槽形板系统排列在一个电场的出口端，较常见的形状为“[”形与“]”形钢错落组成的类似百叶窗的装置，其原理是利用烟气中残余粉尘的惯性力对逸出电场的尘粒进行再捕集，同时它还具有气流分布和控制二次飞扬的功能，所以它对提高除尘效率同样具有显著作用。
5.储灰系统储灰系统的功能是把从电极上落下来的粉尘进行集中，并经排灰系统送到其它装置中去。一般集灰斗为四棱台状或棱柱状，四棱台状灰斗多采用星形排灰阀顺序定时排灰，棱柱状灰斗多采用链式输送机连续排灰。电除尘器的储灰系统事故较多，特别是定时排灰的灰斗，往往由于灰斗积灰过满造成电晕极接地；连续排灰的灰斗积灰太少或斗壁密封不严会使空气泄入引起二次飞扬，此外，如果下部排灰装置能力不够也容易引起运行故障。灰斗倾角过小或斗壁加热保温不良，会造成落灰不畅，甚至结块堵塞。所以储灰系统的设计、制造和安装都应引予以足够重视，为了保证灰斗的运行。有的电除尘器还采用了灰斗加热（蒸汽加热、电加热或热风加热）装置和料位显示、高低灰位报警等检测装置。为了防止气流半旁路，在灰斗中要设置若干块阻流板。
6.壳体壳体可以分为两部分，一部分是承受电除尘器全部结构重量及外部附加荷载（北方地区还须考虑冬季雪载）的框架；另一部分是用以将外部空气与电除尘内部隔开，独立形成一个电除尘环境的墙板。现代电除尘器几乎都采用钢质壳体，壳体也有用钢筋混凝土或砖砌筑的，当捕集高温及腐蚀性较大的烟气时，则采用瓷砖或铅板作内衬。一般壳体耗钢量占除尘器总钢量的1/5~1/3，所以它是影响电除尘器经济性的重要因素。壳体不仅要有足够的风度、强度及严密性，而且要考虑工作环境下的耐腐蚀性和稳定性。因为在运行前后，电除尘器各构件受热要发生变形，所以电除尘器壳体下部的支座不能都与基础固定，而是只有一点固点，其余各点采用各种形式的活动支座，使其沿指示方向滑动。
7.管路系统火电厂电除尘器的管路系统一般包括三个部分：一是蒸汽加热管路，由汽轮机抽汽或其它蒸汽源引来蒸汽，通过紧帖在电除尘器外壁上的盘管对除尘器进行局部加热，一般灰斗加热多采用这种形式 ；二是热风保养管路，由空气预热器（用锅炉尾部烟道烟气余热加热空气的部件）引来热风，穿过灰斗壁直接通入除尘器内部，作为停机时保养及水冲洗后烘干的热源，也有在除尘器运行过程中持续地向电瓷轴、绝缘瓷支柱、瓷套管等（电晕极与壳体之间的绝缘装置）部位进行热风吹扫，以防表面积灰；三是积灰冲洗管路，用管道与消防水源接通，停机时将水引入电除尘器内部，对电极进行冲洗，这种方法省时省力，清洗效果明显，工作条件也好，所以普遍采用这种方法，也有用压缩空气进行吹扫的，但由于操作条件差，吹扫效果不好，目前已基本被淘汰。
8.保温系统保温不良不仅会影响电场内气流分布的均匀性或由于绝缘子结露造成沿面爬电而影响电除尘器的正常工作，而且还会导致电除尘器锈蚀，若保温层敷设质量差，使用寿命短，必将造成人力和物力的浪费，因此壳体保温的设计施工同样也是不可忽视的，保温材料要选热阻大、重量轻、易敷设的材料，如岩棉板、矿渣棉板、玻璃棉毡、微孔硅酸钙、蛭石板、珍珠岩板等。保温层的护板材料要选耐腐蚀、方便施工的板材，并要求断面呈波形，如薄的刷漆钢板、玻璃钢瓦楞板等，对保温层和护板的敷设，要做到敷设连续，搭缝严密，防止漏雨。 9.梯子平台梯子平台是通往除尘器各部位的通道，又是进行维护检修和测试采样的工作台，要求平台既宽畅通达、并具有装饰效果，还要结构合理、选材适当、方便施工、节省投资。一般在开设人孔门的部位、排灰器下部、电晕极和收尘极振打传动机构所在处、开设测孔处、高压电缆终端附近及电除尘顶部均应设有平台和扶梯。以上仅对常规电除尘的主体结构概况进行了简要的说明和介绍，强调了各个部件在工程设计过程中应注意的事项。 |
