專利名稱：一種靜電除塵器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域中的靜電除塵裝置。
背景技術(shù)：
目前，在靜電除塵技術(shù)領(lǐng)域里，國際國內(nèi)普遍采用的是“最佳電火花率除塵法”，這種除塵方法可見《除塵器》一書，中國建筑出版社出版。書中指出，1950年由美國學(xué)者懷特提出靜電除塵器中電火花最佳程度的概念，即當供電功率升高到一定程度時，電場放電次數(shù)有所增加，其除塵效率有最大值出現(xiàn)。由于頻繁發(fā)生的高壓打火過程，就要求供電電源只能用工頻整流式，靠其電壓有過零點的特性，來防止電場持續(xù)放電現(xiàn)象發(fā)生。而直流電源不具備這種使放電自然熄滅的特性，從理論上就被排斥在靜電除塵領(lǐng)域之外。因此，世界上大中型工業(yè)靜電除塵器上所配備的高壓電源，全部是工頻整流式，而不采用直流式。
該除塵法構(gòu)成如圖1所示。其中，50Hz-50Hz工頻電源7由調(diào)工器8控制后的電壓被升壓器9變成高壓，再由高壓整流器10整流成半波或全波脈動高壓，流向高壓端子16，直接帶動靜電除塵器11的電暈極線12工作，收塵極板13接大地14。其優(yōu)點是當靜電除塵器11結(jié)構(gòu)參數(shù)一定時，利用調(diào)工器8加大注入電功率時，可以提高除塵效率，而且，隨著電火花放電頻率的不斷增加，靜電除塵器電場消耗的功率會有極大值出現(xiàn)，隨之就有除塵效率極大值出現(xiàn)。
但是，它的缺點也是明顯的，傳統(tǒng)除塵效率的最大化是靠消耗功率的最大化換取的，所以它消耗電能多，而且它為了追求最佳電火花率的出現(xiàn)。如圖3所示，工頻整流式電源的一個正弦半波波形1，在a時刻，整流式電源瞬時工作于b點，當半波高壓曲線1在半周期內(nèi)連續(xù)變化時，得出半波高壓作用在負載上產(chǎn)生的電流曲線3。根據(jù)公式F＝Eq，E為在電場中形成的電場強度，q為粉塵電荷量。采用工頻整流式電源時，負載電流曲線3中大約有2/3周期粉塵顆粒荷電量q≈0，且對應(yīng)的電場強度E很低，因此，在大約2/3周期的時段內(nèi)，使粉塵顆粒產(chǎn)生加速度的力F很小，靜電除塵器11工作在除塵效率極低的狀態(tài)下。為了彌補這一時段的損失，就必須提高供電電壓值，但由于負載曲線3的嚴重非線性，導(dǎo)致在與半波高壓曲線1中的峰值附近對應(yīng)的時段內(nèi)，負載曲線3將產(chǎn)生很大的峰值，而形成電流峰值的高密度自由電子并不能在短時間內(nèi)都用于對路過的粉塵顆粒有效荷電，從而有大量剩余電子從電暈極線12直接飛向收塵極板13，形成電能的大量浪費。
另一方面，由于追求最佳電火花率的出現(xiàn)，必須采用的整流式供電出現(xiàn)瞬時電壓最大值，靜電除塵器內(nèi)部的同極距L就不能任意加寬，一般取L＝200mm-400mm左右，否則，運行可靠性就很難得到保障，所以靜電除塵器本體結(jié)構(gòu)消耗鋼材較多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耗電省，消耗鋼材少的靜電除塵器。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種靜電除塵器，包括有工頻電源輸入，調(diào)工器，工頻升壓變壓器，工頻高壓整流器(硅堆)，高壓端子，電源極線，集塵極板，地線端子，其特征在于從高壓整流器的輸出端，加裝高壓濾波器，然后把高壓濾波器的直流高壓輸出端接到高壓端子上。
進一步的，高壓端子直流高壓電源包含一個高頻逆變環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)由低壓整流器，低頻濾波器，高頻逆變器，高頻升壓變壓器，高頻高壓整流器，高頻高壓濾波器等環(huán)節(jié)前后依次串聯(lián)構(gòu)成。
進一步的，靜電除塵器中每兩塊集塵極板間的間隔大約在400mm-800mm。除塵器電場工作在無電火花擊穿的條件下。
在負載條件和靜電除塵器結(jié)構(gòu)參數(shù)基本相同的條件下，采用直流供電時所需的電壓U1，與采用工頻整流式供電時的高壓平均值U2大致相當，因此，作為比較，在U1＝U2的條件下，如圖3得出采用工頻整流式供電時的負載電流曲線3的平均值為I2＝7.8mA，而采用直流供電時負載電流I1＝0.4mA，工頻整流供電時和直流供電時消耗的功率分別為P2和P1，由P＝UI，于是得出，采用本發(fā)明的直流式供電比采用傳統(tǒng)采用工頻整流式供電時相對節(jié)電率k為k=1-P1P2=94.9%]]>當采用最佳電火花率除塵法時，除了必須采用工頻整流式電源，產(chǎn)生上述電能浪費的過程外，還必須達到一定的高壓電火花放電頻率，將造成電能的進一步浪費。作為上述原理的驗證例，也作為本發(fā)明所帶來的直接效果，這里提供一組在首都鋼鐵公司獲得的實際應(yīng)用數(shù)據(jù)如下通風(fēng)面積為80M2的大型靜電除塵器系統(tǒng)，采用本發(fā)明的直流式供電，靜電除塵器電場消耗功率為P1＝4.6KW；同一現(xiàn)場運行的130M2最佳電火花率除塵器電場消耗功率為P2＝70.0KW。作為比較，都折合到80M2通風(fēng)面積時，前者比后者節(jié)電為k＝89.4％，有時可達93％左右，與理論節(jié)電率94.9％相一致。可見，本發(fā)明的節(jié)電方法很簡單，而換來的效果是極為顯著的。
而采用本發(fā)明的直流式供電，只要滿足不發(fā)生電火花放電和適當?shù)氖諌m面積的要求，同極距L就可以適當加寬，可取L＝400mm-800mm。同極距的加寬，在通風(fēng)面積一定的條件下，就意味著靜電除塵器11鋼材消耗量的降低。實踐表明，采用本發(fā)明時，可節(jié)約鋼材10％-20％左右。


圖1為現(xiàn)行“最佳電火花率除塵法”靜電除塵器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為直流式靜電除塵器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為采用直流式電源除塵與工頻整流式除塵相比教機理分析圖。
圖4為高頻逆變式直流高壓靜電除塵電源示意圖。其中，1-工頻整流正弦半波電源波形、2-靜電除塵器負載特性曲線、3-電源作用于負載時產(chǎn)生的瞬時負載電流曲線、4-工頻半波電源的平均值高度或等值直流電源高度直線、5-工頻半波電源作用于負載時產(chǎn)生的負載電流的平均值高度直線、6-等值直流電源作用于負載時產(chǎn)生的負載電流直線、7-工頻電源輸入端、8-調(diào)工器、9-工頻升壓變壓器、10-工頻高壓整流器(硅堆)、11-靜電除塵器、12-電源極線、13-集塵極板、14-地線端子、15-濾波器、16-高壓端子、17-工頻整流器、18-工頻濾波器、19-高頻逆變器、20-高頻升壓變壓器、21-高頻高壓整流器、22-高頻高壓濾波器、23-高頻逆變升壓環(huán)節(jié)、24-靜電除塵器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明本發(fā)明的實施方式。
如圖2所示，本發(fā)明靜電除塵器24包括工頻電源輸入7，調(diào)工器8，工頻升壓變壓器9，工頻高壓整流器(硅堆)10，高壓濾波器15，可用普通低頻電容器制作，靜電除塵器24本體內(nèi)有電源極線12，集塵極板13，地線端子14，高壓端子16，調(diào)工器8可以是調(diào)壓器或雙向可控硅整流器，高壓濾波器15可用普通低頻電容器制作，集塵極板13極距L可取400mm-800mm。50Hz-50Hz工頻電源7由調(diào)工器8控制后的電壓被升壓器9變成高壓，再由高壓整流器10整流成半波或全波脈動高壓，引入一個濾波器15，把脈動的整流后的波形濾成不過零點的直流形式，流向直流高壓端子16。通過調(diào)整調(diào)工器8，使直流高壓端子16的電壓升高到圖3中直線4所示的高度U1，恰能滿足當時靜電除塵器24排放指標的要求。根據(jù)粉塵顆粒受到的電場力F＝Eq的原理，帶電粉塵顆粒在電場中受到電場力的作用，飛向集塵極板13，因此，采用直流電源供電，且電壓達到一定數(shù)值時，也是可以實現(xiàn)靜電除塵的目的的。靜電除塵器電場工作的條件是始終無電火花發(fā)生。
本發(fā)明所用的直流式高壓靜電除塵電源，可以采用如下的工頻直接升壓和高頻逆變升壓兩種具體的技術(shù)方案來實現(xiàn)。
直接升壓式如圖2，工頻電源7的調(diào)工器8可由調(diào)壓器構(gòu)成，也可由一只雙向可控硅整流器或兩只反并聯(lián)的單向可控硅整流器構(gòu)成，通過改變可控硅的觸發(fā)角的方法，來控制送往工頻升壓變壓器9初級電壓的平均值大小，直接升壓后的交流高壓經(jīng)普通工頻高壓整流器10整流，再經(jīng)普通工頻高壓電容器構(gòu)成的濾波器15，得到略有低頻波紋的直流高壓，通過高壓電纜，送到靜電除塵器24的高壓絕緣子16上，同時，電纜的屏蔽層接到地線端子14上，使電暈極線12與集塵極板13間形成除塵靜電場。
逆變升壓式如圖4所示，經(jīng)調(diào)工器8后的受控工頻低壓電源，經(jīng)普通工頻整流器17整流、濾波器18濾波后，由逆變器19變成高頻振蕩波，再經(jīng)高頻變壓器20升壓、高頻高壓整流器21整流、高頻濾波器22濾波，產(chǎn)生出帶高頻波紋的直流高壓，通過高壓電纜連接到靜電除塵器24的高壓絕緣子16上。其中，逆變器19的最佳工作頻率范圍可在6kHz-20kHz。注意到，逆變整流后的直流高壓上帶有高頻波紋，有利于對粉塵顆粒的荷電，提高除塵效率。
圖3中，曲線2為除塵器24的Uo-Io特性曲線，簡稱為負載曲線2，它是根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)繪制而成，與除塵器中粉塵濃度δ相對應(yīng)。在時刻a時，通過調(diào)整調(diào)工器8，使直流高壓端子16的電壓升高到直線4所示的高度U1，恰能滿足當時靜電除塵器排放指標的要求。此時，直線4與負載曲線2的交點h所對應(yīng)的直線6的高度I1，就是本發(fā)明采用直流式高壓16作用于負載2時所產(chǎn)生的靜電除塵器電場電流值，其電場消耗功率為P1＝U1I1。
本發(fā)明的具體實施方式
可分為替換式和重新設(shè)計式兩種對于現(xiàn)實中正在采用最佳電火花率的靜電除塵系統(tǒng)，可以采取如下的替換方法來實施本發(fā)明把原用的工頻整流式靜電除塵器11的高壓端子16處斷開，同時斷開接到端子14處的地線，把直流高壓電源輸出電纜線接到原靜電除塵器11的高壓端子16上，作為電纜線的屏蔽層接到地線端子14上。調(diào)節(jié)調(diào)工器8的輸出電壓，使經(jīng)變壓器9升壓、高壓整流器10整流和濾波器15濾成直流高壓電壓受到控制，一直調(diào)到靜電除塵所需的電壓為止。調(diào)節(jié)調(diào)工器8時，注意本發(fā)明的實施條件是任何時候靜電除塵器靜電場內(nèi)部都不發(fā)生電火花擊穿現(xiàn)象。
對于新建的或準備大修的靜電除塵器系統(tǒng)，可以在采用直流式高壓電源及保證靜電除塵器通風(fēng)面積要求的條件下，對靜電除塵器的同極距L采取寬極距設(shè)計方案，從而達到節(jié)約能源和節(jié)約資源的目的，只需注意到滿足靜電除塵器電場中不發(fā)生電火花擊穿這一條件。其中，同極距的最佳選擇范圍是L＝400mm-800mm，其它方法和步驟與替換式相同。
權(quán)利要求1.一種靜電除塵器，包括有工頻電源輸入，調(diào)工器，工頻升壓變壓器，工頻高壓整流器(硅堆)，高壓端子，電源極線，集塵極板，地線端子，其特征在于從所述高壓整流器的輸出端，加裝高壓濾波器，然后把所述高壓濾波器的直流高壓輸出端接到所述高壓端子上。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電除塵器，其特征在于所述高壓端子直流高壓電源包含一個高頻逆變環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)由低壓整流器，低頻濾波器，高頻逆變器，高頻升壓變壓器，高頻高壓整流器，高頻高壓濾波器等環(huán)節(jié)前后依次串聯(lián)構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的靜電除塵器，其特征在于所述靜電除塵器中每兩塊所述集塵極板間的間隔大約為400mm-800mm，除塵器電場工作在無電火花擊穿的條件下。
專利摘要本實用新型公開了一種靜電除塵器，包括有工頻電源輸入，調(diào)工器，工頻升壓變壓器，工頻高壓整流器(硅堆)，高壓端子，電源極線，集塵極板，地線端子，其特征在于從所述高壓整流器的輸出端，加裝高壓濾波器，然后把所述高壓濾波器的直流高壓輸出端接到所述高壓端子上，靜電除塵器中每兩塊集塵極板間的間隔大約在400mm－800mm。本實用新型的節(jié)電方法簡單，效果顯著，并且鋼材消耗量降低，實踐表明，采用本實用新型時，可節(jié)約鋼材10％－20％左右，可節(jié)約電能50％－90％。
文檔編號B03C3/66GK2782221SQ20042012009
公開日2006年5月24日 申請日期2004年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月24日
發(fā)明者趙富, 葛淑欣, 于文海, 何健, 李澤民 申請人:石家莊市自動化研究所