短极距静电除尘器在工商业废气处理中的应用

短极距静电除尘器在工商业废气处理中的应用佛山市科蓝环保科技股份有限公司尤今陈寿洪内容摘要：电除尘技术在中国已经应用了近50年。本文简要介绍的静电除尘的原理，并着重介绍了短极距电除尘的特点、优势及其应用情况。短极距电除尘主要特点除了保持电除尘除尘效率高、阻力小和能耗低的特点外，比起传统电除尘还有体积小、模块化结构、能够根据烟气量和除尘率的要求灵活组装，其发展模式也与传统电除尘截然不同。短极距电除尘已被广泛应用于印染、PVC人造革、PVC手套、PVC墙纸等工业行业的废气治理以及餐饮业的油烟治理领域。本文就短极距电除尘器的技术、发展状况、在工业(商)业应用情况、存在问题以及发展前景作了初步的探讨。关键词：电除尘、静电除尘原理、短极距、工业废气、VOCs、餐饮油烟一、概述电除尘技术在中国已经应用了近50年，改革开放后中国经济得到迅速发展，作为主要的发电方式，中国煤电行业规模世界第一，煤电业的大规模发展也带动电除尘行业的发展。目前无论从技术层面、企业的实力还是市场规模看，中国已经是电除尘大国了。2012年，十八大首次明确提出建设美丽中国，“把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，努力建设美丽中国，实现中华民族永续发展。”随着经济建设持续高速发展，各行各业的污染问题，除了煤电、建材、燃煤锅炉等电除尘使用的传统领域，还有一些适合使用电除尘技术，但是传统电除尘的结构和配置不适应的领域。这些领域包括印染、PVC人造革、PVC手套、PVC墙纸等工业行业的废气治理以及餐饮业的油烟治理。短极距电除尘（有些领域叫静电式油烟净化器，工业静电式烟雾净化-回收设备）以其体积小，净化效率高，运行成本低等优点。正在这些行业里发挥越来越重要的作用。二、短极距电除尘的特点和优势1、电除尘的原理静电除尘技术是目前最有效的除尘方式之一。其原理是利用阴极在高压电场中发射出来的电子，以及由电子碰撞空气分子而产生的负离子来捕捉烟尘粒子，使其带电，再利用电场力（库仑力）的作用，使带电粒子被阳极所吸附，以达到除尘的目的。由于电子的直径非常小，其粒径比烟尘粒子的粒径要小很多数量级，而且电场中电子的密度很高（可达到1亿/cm3的数量级），可以说无所不在。处在电场中的烟尘粒子很容易被电子（即荷电）捕捉。烟尘粒子在电场中的荷电是遵循包括电场荷电和扩散荷电等机理的必然现象，而不是简单的偶尔碰撞引起的。带电粒子在电场中会受到电场力（库仑力）的作用，其结果是烟尘粒子被推向电场的阳极并吸附到阳极上。因此，静电除油烟的效率非常高，而且特适用于捕捉粒径较小、重量较轻的烟尘粒子。静电除尘设备的高压电能主要用来发射电子和推动烟尘粒子，与空气分子不产生机械力作用，因而静电场的能耗不大，电除尘的阻力也较小，无需使用较大压力的风机，在相同净化效能的前提下，电除尘的总能耗比其他的除烟方式要小。传统电除尘主要用于煤电厂、建材、燃煤锅炉等行业的烟尘净化，烟尘的收集物主要是固体物质。近年来电除尘的发展方向是向宽极距，高电压方向发展，而电源则是向高频电源方向发展。根据多依奇公式，电除尘的除尘效率，：η=1-exp(-ωAL)=1-e式中

e——自然底数（常数），e=2.71828…η——除尘效率，%；ω——驱进速度，m／s；A——收尘极的收尘面积，m2；L——设备处理风量，m3／s。从公式可以看出，在设备体积相同的前提下，极距越宽，所能容纳的阳极面积就越少，从这个角度看，净化效率应该降低。但是，如果极距提高的同时，高压电源的供电电压相应提高，而高压电流不但不减少，甚至还提高，这就相应提升了电场强度和高电压能量，从而提升了电场的驱进速度ω，从这个角度看，除尘效率会提高。综合两个方面的因素，电除尘的除尘效率在本体体积不变、极距增加的情况下，除尘效率至少不会降低，而由于极距的增加减少了钢材的投入，降低了投资成本。因此宽极距成为传统电除尘的一个发展趋势。2、短极距电除尘短极距电除尘是电除尘行业近十年出现的一个新的发展方向。传统电除尘的同性极距一般在20cm以上，而短极距电除尘是指同性极距在10cm以内的静电除尘设备。其结构特点、高压供电以及应用行业与传统的电除尘有较大的区别。短极距电除尘的电源电压也较低，一般在20KV以下。基于应用领域的不同，短极距电除尘采取完全不同的发展思路。对于一些收集物为液体，或者收集物虽然为固体，但是总收集量很少，或者收集物比重较轻，不适合用振打的清灰方式的烟尘。短极目前短极距除尘器主要应用在几个领域，第一是餐饮业的油烟净化，这个行业属于新的行业，目前90%以上的产品是短极距电除尘，行业叫“静电式油烟净化器”。行业正在迅速发展，少数有实力的厂商具备一定的实力，推动着产品技术和市场的良性发展。第二个领域是一些轻工的行业，在布匹的定型，人造革、地板革、壁纸的发泡，PVC乳胶手套的烘焙过程中产生的各种有机废气。这些废气含有各种有机的挥发物即VOCs，烟气的温度较高且可燃烧。利用短极距电除尘净化这些烟气必须依据烟气的性质在设备上加装特殊部件。首先是温度的控制，上述工艺过程的可挥发性有机污染物都是相对高温的，温度在摄氏100-180度之间，在这个温度下，电除尘对气态污染物是无能为力的，必须对烟尘（烟雾）进行降温，降到什么温度取决于烟气的成分和物理性质，当温度下降到适合的时候，烟雾会冷凝成粒径较大的雾状，这时静电式油烟净化器便能高效的回收净化这些污染物，降温的另一个目的是防止回收下来的污染物再次挥发成气态污染物脱离静电式油烟净化器。其次是解决消防问题。可挥发性有机烟气一般是可燃的，静电式油烟净化器在高压控制上不能采用传统电除尘的火花率控制模式，而是尽量减少火花的出现，压低火花的能量；避免静电油烟净化器机体内收集物的积累。此外，加装消防防控装置。由于上述有机挥发物的烟尘浓度较高，一般在每立方米几百到一千毫克。静电式油烟净化器属于物理的除尘方式，回收物的化学性质不会被静电式油烟净化器改变，因此回收物的利用价值较高，通常能使业主在一两年内收回设备的投资。这为行业的可持续发展奠定了较好的基础。第三是隧道PM2.5的控制，截至2006年底，中国各种交通隧道的数量达到4000多条，累计长度达到160多公里。隧道里PM2.5的控制越来越被重视，净化这些大风量，低浓度空气污染最有效的方法首选短极距静电除尘器。随着国家大气污染整治力度的加强，以及对PM2.5治理要求的提高。短极距电除尘在该行业的应用前景将会十分广阔。隧道空气净化用的电场群四、治理效果及存在问题短极距电除尘在发展也存在一些问题。在餐饮行业，受业主实力（包括经济和人力资源的实力）的影响，更重要的是业主对环境保护的重视度不够，设备的后期维护和保养往往做得不够到位。导致设备的使用效果大打折扣。很多业主依然抱着应付环保管理部门监督的态度，对设备的要求只限于低价和包过关的层面。而一些地区（包括国内部分一线城市）的地方保护主义依然十分严重，相关管理部门设置一些人为障碍限制外地品牌的使用，这些都严重影响了行业的健康发展。短极距电除尘在工业应用领域的应用是一个新的领域，有实力的厂商致力于技术的研发和应用。但是国内对知识产权的保护远远没有到位，市场上出现了许多假冒伪劣的产品，在损害业主利益的同时也妨碍了行业的健康发展。五、未来的发展短极距电除尘未来的发展主要在几个方面：电场的改良：短极距电场的改良方向应该是更轻巧，更低成本，同时更适合大规模自动生产。圆筒（阳极）自动加工设备清灰技术的创新：自动清洗装置将成为高端产品的配置。在大面积电场的清洗中，最大问题就是清洗效果和水量之间的矛盾。国内已有厂商在开发机器人扫描自动清洗装置，借助机器手的精确扫描功能，利用高压超细水柱束清洗蜂巢电场，对上述矛盾是个较好的解决方案。机器手自动扫描清洗装置电源的发展：传统电除尘的电源已经向高频微机控制的智能电源方向发展，短极距电除尘电源的发展方向同样是高频智能化电源，短极距电除尘的应用场合决定了用户对产品价格的敏感度较高，如何解决高性能和低成本的矛盾是摆在行业前的一道难题。行业内具实力的厂商在这方面已经持续投入研究多年，并已经进入批量生产阶段，利用其规模优势把成本控制在合理的区间。短极距电除尘专用数字高频高压电源结构的优化：短极距电除尘的产品化运作模式（区别于传统电除尘行业的工程化运作模式）为设备结构的优化提供了可行的机会，在较大规模的产品化生产中，借助其他行业的产业链和成熟的工艺，对产品的生产和结构进行优化。在提升产品性能、外观和可靠性的同时，控制产品的成本。例如电源的线路板采用高速自动贴片工艺，设