电厂电除尘的发展和应用

电厂电除尘的发展和应用

摘要：电除尘器是利用高压电源产生的强电场发生的电晕放电，使悬浮尘粒荷电，并在电场力的作用下，将悬浮尘粒从气体中分离出来的除尘装置。本文介绍了国内外电除尘的发展，

系统地分析了电除尘器的特点，并根据节能环保的理念，总结了电除尘技术的发展趋势。

关键词：电厂；电除尘技术；发展

1 我国的烟尘污染现状及静电除尘器的应用意义

在国内电力生产中，燃煤发电占主导地位。“十五”期间，全国新开电源项目由6000～8000

万千瓦调整到9000～11000万千瓦，其中火电总装机容量占75％左右。燃煤烟尘是空气污染的主要原因之一，火电厂燃煤锅炉粉尘排放量占工业粉尘排放量的37‰降低火电厂烟尘排放

浓度能有效控制我国大气污染程度。自1995年起，我国城市的空气质量总体有明显好转的

趋势。但烟尘污染状况仍不容乐观，全国有63．2％的城市的空气质量未达标准。颗粒物仍

然是影响城市空气质量的主要污染物之一。减少尘(烟尘及工业粉尘)的大气排放量是我国治

理大气污染主要排放物的一项重要工作。工业气体中的粉尘和烟尘可以利用电力、空气动力

或机械力来清除，比如旋风除尘器、湿式洗涤器、袋式除尘器和静电除尘器等。其中，静电

除尘器是应用得最为广泛的除尘设备之一，其优点是：收尘率高，阻力损失小，能处理高温

烟气，日常运行费用低等等。

2 我国火电厂电除尘运行状况及节能评估

电除尘是一种高效的除尘装置，在适当的条件下其效率可达99％。因此，在电力、化工、冶金、造纸等行业得到广泛的应用。尤其是在燃煤电厂，我国目前的除尘设备基本上采用电除

尘装置。电除尘器主要包括两部分：

一是电除尘器本体系统，这其中包括收尘极系统，电晕极系统，振打装置，气流分布装置，

壳体，排灰装置以及搅拌槽装置等。

二是高压供电装置和低压控制系统，这主要是提供电除尘器中所需的高压直流电。电除尘系

统内的电控设备对电除尘的节能和除尘效率影响巨大，电控设备必须根据电除尘运行工况的

变化，确保电除尘器长期运行在最佳工况下。

目前，我国燃煤电厂的燃用煤种大多灰分大，含硫量低，发热量低，煤种多变。燃煤灰分有

的高达40％～50％以上；电除尘运行中，产生反电晕的约占80％，这给电除尘的运行和达

标排放造成了较大的困难。对于电除尘常规高压供电设备，为了使除尘效率尽量高，其运行

电压尽量接近火花闪络电压，二次电流尽量大。不论各燃煤电厂的燃用煤种性质有多大不同，也不论水泥行业，冶金等行业的工况有多大区别，电除尘高压供电设备几乎均运行在单一的

火花整定工作方式下，高压供电设备运行处于“大功率高能耗”状况，而除尘效果往往欠佳。

3 静电除尘器的工作原理

3.1 电除尘器的工作原理

静电除尘器是利用电场的作用清除气体中固体或液体粒子的除尘装置。电除尘器的放电极和

收尘极接于高压直流电源，当含尘气体通过两极间非均匀电场时，在放电极周围强电场作用下，气体首先被电离，并使粉尘粒子荷电，荷电后的粉尘粒子在电场力的作用下移向集尘极，从而达到除尘目的。静电除尘器的除尘过程主要分为三个阶段：

（1）粒子荷电

在电晕极与集尘极之间腌加直流高电压，使放电极发生电晕放电，气体电离，生成大量的自

由电子和正离子。正离子被电晕极吸引而失去电荷。自由电子和随即形成的负离子向集尘极(正极)移动。通过电场空间的气溶胶粒子与自由电子、负离子碰撞附着，实现粒子荷电。

（2）粒子沉降

在电场力的作用下，荷电粒子被驱往集尘极，达到集尘极表面放出电荷而沉积其上。

（3）粒子清除

集尘极表面上粉尘沉集到一定厚度后，用机械振打等方法将其清除。放电极也会附着少量粉尘，也需进行清除。

3.2 静电除尘器的主要工作过程

静电除尘器的主要工作过程主要包括以下几个过程：

（1）电晕放电

静电除尘过程首先需要产生大量供粒子荷电的气体离子。在现今的所有工业电除尘器中，都

是采用电晕放电的方法实现的。通常空气中只含有极其微量的自由电子和气体离子，可视为

绝缘体。在电除尘器中，当集尘极与放电极之间的电压达到一定值时，两电极问的气体将发

生电离由绝缘状态转变为传导状态，即产生气体电离或电击穿。电晕放电的基础是气体放电，气体放电是指气体在外界作用下由电绝缘状态交为导电状态，因而有电流从气体中通过的现象。当中性气体分子被引入弱电场时，除被轻微极化外，不会产生感应带电，形成正负电荷

分离现象，因而没有电荷在电场中作定向运动，即没有电流产生，中性气体在弱电场中是不

导电的绝缘体。

（2）电子的附着

若电晕电极是负极，即所谓负电晕，则由气体电离产生的电子迅速由极线向接地极(正极)迁移，正离子向电晕极迁移。如果有电负性气体存在，则由电晕放电产生的电子为其俘获，而

形成负离子，也在电场作用下向接地极迁移。这些负离子为所要捕集的粉尘提供荷电电荷。

电子的附着对维持稳定的负电晕是很重要的。因为自由电子的迁移速度比气体离子的迁移速

度高得多，如果没有电子的附着而形成大量负离子，则自由电子会迅速流至接地极。

（3）粒子荷电

在静电除尘器中，粉尘粒子主要是借助电场力作用而被捕集的。电除尘过程的基本要求是：

在相同条件下使粒子荷电达到最大值。粉尘粒子荷电量愈大被捕集的效果就愈好。理论和实

践均证明单极高电压电晕放电可使粉尘粒子荷电量较大。气体离子与粉尘粒子碰撞能使离子

附着在粒子上而荷电。粒子荷电方式有两种不同的机制，一种是气体离子在电场力作用下做

定向运动与粒子相碰撞，使其荷电，这种荷电称为电场荷电。

4 电除尘技术发展趋势

对于电力除尘而言，由于其现场环境恶劣、工况复杂，现有的绝大部分除尘器无法满足其除

尘效率要求。电除尘技术作为广泛应用于电力除尘的一项环保技术，在过去很长一段时期为

我国电力烟尘减排事业起到了巨大的推动作用，它在该领域贡献巨大。在这个背景下，电除

尘器进入了再创新阶段，涌现出了诸如泛比电阻电除尘技术、电袋复合式除尘技术、移动电

极电除尘技术、薄膜电除尘技术、层流电凝聚技术、磁控电除尘技术、高浓度电除尘技术、

等离子体技术、高频开关电源技术等一批电除尘器新技术。上述电除尘器新技术体现在对除

尘器本体改进和供电电源的技术创新上。高频开关电源技术是对电除尘技术的一场革命，是