电除尘技术的发展与展望

１　电除尘技术的发展历史

１９０７年美国加利福尼亚大学化学教授科特雷尔（Ｆ．Ｇ．Ｃｏｔｒｅｌｌ）首次成功地使用电除尘器（以下简称ＥＳＰ）捕集硫酸烟雾，几年后他再次把电除尘技术用于捕集水泥生产过程产生的粉尘［１］。自此，ＥＳＰ迅速得到推广应用，到２０世纪６０年代ＥＳＰ已遍及各工业领域。

电除尘的理论研究于１９１１年由美国人斯特朗（Ｗ．Ｗ．Ｓｔｒｏｎｇ）率先开始。１９２２年多依奇（Ｄｅｕｔｃｈ）在安德森（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）关于电除尘指数定律的基础上推导出除尘效率的理论公式，成为当今电除尘的理论基础。１９８０年Ｌｅｏｎａｒｄ等人提出了静电传输－紊流扩散模型，几年后我国环保工作者提出了静电传输－紊流掺混模型，该理论的提出使电除尘效率的计算更为精确和接近实际，后来又做了一些简化，但计算和边界条件的处理仍然复杂。总之，电除尘的理论研究仍滞后于实际，问题还未解决。

中国在西汉末年曾有过静电产生吸附的文字记载，但电除尘技术传入我国是在２０世纪３０年代。１９３６年本溪工农兵水泥厂在窑尾安装了我国第一台ＥＳＰ。２０世纪５０年代以前，中国的ＥＳＰ主要从原苏联和东德引进，总共不过６０台。我国电除尘技术的起步始于２０世纪６０年代，以后经历了以下几个发展阶段。

１．１　起步阶段

２０世纪６０年代，电除尘技术的进步突出表现在开始采用３００ｍｍ极间距、单层Ｚ３８５极板和芒刺放电极，饱和电抗器调压的高压整流设备替代了高压机械整流设备，卧式ＥＳＰ的结构设计逐步趋于成熟，为ＥＳＰ的推广使用打下了基础。

１．２　初级发展阶段

２０世纪７０年代，我国完成了从３～６０ｍ２共９种规格的系列产品设计，脱离原立式ＥＳＰ和棒帷式ＥＳＰ的轨道向前迈了一大步。到７０年代末，按装备台数计，有色冶金工业占３２％，钢铁工业占３０％，建材工业占１８％，电力工业占１０％，其他工业占１０％，可控硅调压设备迅速取代了老一代供电设备。［２］１．３　提升阶段

２０世纪８０年代，国务院环办在冶金部安全环保研究院投资建设了第一个电除尘试验台，各产业部门也相继投入力量开展电除尘的研究和建立专业制造厂，同时从瑞典、德国和美国引进先进的电除尘技术。中国环保产业协会电除尘专业委员会于１９８５年在武汉成立。“七五”期间，国家科技攻关项目中列入了“高效除尘技术的研究”课题，其研究成果分别被国家科委和国家环保总局列为国家科技成果重点推广项目和最佳实用技术。这一时期我国电除尘技术在深度和广度上都上了一个新台阶。１．４　高速发展阶段

２０世纪９０年代有不少新产品相继问世，如新型

电除尘技术的发展与展望＊

Development and Prospect of Electrostatic Precipitation Technology

黄三明　（武汉安全环保研究院，湖北 ４３００８１）

摘 要 本文概述了电除尘技术的发展历史，重点介绍当今新技术的发展动态，并预测了电除尘未来的发展方向。关键词 电除尘技术 发展 历史 动态 方向

＊　本文为国家科技部专项资金资助项目——泛比电阻轻型高

效电除尘器（ＮＣＳＴＥ－２００２－ＪＫＺＸ－０４３）的部分成果。

立式ＥＳＰ、旋转电极ＥＳＰ、移动式ＥＳＰ、透镜式ＥＳＰ、屋顶ＥＳＰ等。与本体设备配套的专业厂也相继开发出多齿芒刺线，减少“盲区”的ＢＳ型放电线，防结露绝缘子和“９５”高铝系列绝缘产品。１９９０年在北京召开了第四届国际电除尘会议。总体而言，这一时期我国电除尘技术不仅发展迅速，而且电除尘学术界也极为活跃，取得了令世人瞩目的成绩。１．５　再创新阶段

发展总是相对的，进入２１世纪后，随着环保标准的日益严格，传统电除尘技术已无法完全满足要求，尤其在我们这样一个特殊的燃煤大国，ＥＳＰ吃的是“百家饭”，至今仍有一些特殊燃煤烟气（如高铝高硅飞灰）的电除尘技术没有过关，经脱硫后的烟尘性质变化也给电除尘带来了新课题，特别是使用低硫煤带来的飞灰比电阻普遍增高，ＥＳＰ效率下降的问题日益突出，面对这种形势国内外电除尘界正在进行新一轮的技术创新。

２　电除尘技术的最新发展动态

２．１　泛比电阻电除尘技术

泛比电阻电除尘技术是武汉安全环保研究院最近开发的一项新技术，它是在常规ＥＳＰ的阴极框架上添加辅助电极，阳极采用轻型极板且在垂直于气流方向上交错布置，板面平行于气流，形成可以调节的单双区复合式ＥＳＰ。将阳极交错布置，在电晕极与阳极平均距离相等的条件下，一方面增加了荷电区的异间距，使工作电压提高，增强了粉尘的荷电效果；另一方面减小了收尘区辅助极与阳极的间距，大大提高了平均收尘场强，强化了收尘效果；且交错布置的阳极形成了一个半封闭式的收尘区，能有效地抑制粉尘的二次飞扬，提高了对低比电阻粉尘和微细粉尘的适应性。此外，辅助极对电晕极的放电抑制作用，能有效地控制高比电阻粉尘易发生的反电晕；辅助极对带正电粉尘的捕集作用，能有效地防止电晕闭塞，使ＥＳＰ更适应对高含尘浓度烟气的处理。实验室模拟试验结果表明，对比电阻在２．４×１０１１以上的细飞灰（＜１０μｍ的尘粒占８０％左右），泛比电阻电除尘器相比原式电除尘器和常规电除尘器，驱进速度改善系数为１．３０～１．３３，节能达１４％～３２％，对粉尘浓度的变化也有良好的适应性。

由于借鉴了单区ＥＳＰ简捷的结构形式，使本技术的大型化和工业化没有障碍，采用常规的板线，更易于制造和安装。泛比电阻ＥＳＰ能通过调整荷电区和收尘区的大小（改变阳极的宽度尺寸），改变

电晕极、阳极和辅助极的形式以及同极距，来适应高或低比电阻粉尘、微细粉尘和高浓度粉尘，始终保持其高除尘效率，满足日益严格的环保要求，实现低浓度（＜２０ｍｇ／ｍ３）排放，是高性价比的除尘设备。

２．２　电袋复合式除尘技术

串联式电袋复合除尘器将前级电除尘和后级袋除尘有机地串联成一体，烟气先经过前级电除尘，充分发挥其捕集中高浓度粉尘效率高（８０％以上）和低阻力的优势，进入后级袋除尘时，不仅浓度大为降低，且前级的荷电效应又提高了粉尘在滤袋上的过滤特性，使滤袋的透气性能和清灰性能得到明显改善［３］，使用寿命大大提高。该技术自２０世纪７０年代在国外开始应用，国内继首次在元宝山电厂试验后，先后在上海浦东和金山水泥厂应用成功，排放浓度稳定在３０　ｍｇ／ｍ３以下［４］。

嵌入式电袋复合除尘器是对每个除尘单元，在电除尘中嵌入滤袋结构，电除尘电极与滤袋交错排列。嵌入式电袋复合除尘技术的主要技术特点和原理与串联式电袋复合除尘技术相似，但结构更紧凑，诸多方面性能均优于串联式电袋复合除尘技术。１９９９年美国北达科他州的能源环境研究中心（ＥＥＲＣ）成功开发了名为高级混合微粒收集器（ＡＨＰＣ）的嵌入式电袋复合除尘技术，选用的是ＧＯＲＥ－ＴＥＸ覆膜滤料。该技术已在相当于２５０ＭＷ机组的锅炉烟气净化中应用。测试结果表明：气布比高达３．７～４．３ｍ／ｍｉｎ时，除尘器阻力仍可稳定控制在２ｋＰａ以下，总除尘效率在９９．９９３％～９９．９９７％范围，对ＰＭ

２．５

粉尘也有９９．９％以上的捕集率。国内武汉天澄环保公司和龙净环保公司等单位也正在开发这项技术。要获得突破，必须在串联式电袋复合除尘技术的基础上，重点解决电极与滤袋嵌入结构布置、电极放电对滤袋的影响和滤袋更换等问题。２．３　移动电极电除尘技术［５］

移动电极式电除尘器（ＭＥＥＰ）通常由位于烟气上游的常规固定电极电场和位于下游的一个移动电极电场组成。移动电极电场采用了可移动的收尘极板和可旋转的刷子，其收尘极由若干个分离的条状极板通过链条联接组成链板，再由传动轮驱使条状极板回转往复运动，移动速度被控制在０．１～１．５ｍ／ｍｉｎ之间；放电极被安装在粉尘捕集区范围内，位于收尘极板之间。当含尘烟气通过粉尘捕集区时，粉尘在电场静电力的作用下，被条状收尘极板吸附，在收尘极板上吸附的粉尘层还未达到足以形成