庫侖電除塵介紹
2010-06-09 00:00
1. 概述 目前我國環保產業狀態是量大技術含量低，特別是電除塵器原來是環保產業中的主力軍，環保設備的老大。但是由于國家排放標準的提高（從100mg/m3提高到50mg/m3以下），加上電除塵器其自身存在的固有難題，如高比電阻粉塵難捕集和二次揚塵難克服,要使其達到50mg/m3以下，這已成為電除塵器的大難題。為此環保界想盡各種辦法來提高其效率，但收效甚微；無奈之下只有采取下策，用電改袋或電袋組合來減除電除塵器最終不能達標相差的那么幾十毫克，但卻要付出沉重的代價,而布袋除塵器實際上也是靠增加過濾面積、減低流速和擴大投資，進口昂貴的濾料為代價的，由于布袋除塵器減排不節能，阻力大、能耗高及濾袋壽命短維修費用高，也存在很多問題。若電除塵器的瓶頸不突破，這一產業將被自然淘汰。但電除塵器本來是個高科技產品，如若能在基礎理論上進行攻關突破，將會使該產業再次飛躍。
現庫侖電除塵器就是從靜電學的基礎理論上進行了突破。并從理論研究到實踐應用，已充分證實了它的巨大潛力，將會使電除塵行業重新輝煌，并超越布袋除塵器的效果，既減排又節能,且投資少，維修省。
2. 庫侖電除塵器的創新點：
2.1創新點一：庫侖電除塵在靜電學基礎理論上的突破。
靜電除塵的基礎理論為庫侖定律
，我們經過長期的研究發現，電場中的庫侖力F的大小與靜電場中二個正負電量q1與q2的乘積成正比，而與二個電荷之間的距離平方成反比，即q1與q2正負電荷距離r越小庫侖力就越大。但一百多年來,業內對庫侖定律中公式以下分母r2的研究，亦即對二個靜電因子之間的距離r幾乎沒有涉及到。筆者研究定律公式中的分子q1×q2只是乘積的數量級，而其分母r2卻是平方的數量級，可見q1，q2二者之間的距離r稍有變化，就會很大地影響到整個庫侖力F的大小，遠比二個電量q1與q2自身能量的變化要大得多，現設定荷電粉塵為q1與陽極板q2二個電量因子之間的距離r=200，則 
，所以我們設法將r≈0，則整個靜電場的力F在理論上就會增大40000倍,可見庫侖定律的潛在能量是多么巨大!可以預見若庫侖電除塵理論能夠實施到電除塵器結構中,將會帶來電除塵技術一場革命性的變革。為此我們把這一機理在試驗室中去實驗，試圖在電場結構上達到使二個電量q1與q2之間的距離盡量接近于0。經歷了多年試驗終于獲得了比較理想的成果，我們為此設計了一臺流通面積為5m2，電場長為3.5m的電除塵器，使用了比電阻較高、清灰難度大的燒結機粉塵和石灰窯粉塵作為塵源，當入口濃度為37g/m3，平均流速為1m/s的情況下，出口排放達到了3.8mg/m3，核算其效率為η=99.99%。
，我們經過長期的研究發現，電場中的庫侖力F的大小與靜電場中二個正負電量q1與q2的乘積成正比，而與二個電荷之間的距離平方成反比，即q1與q2正負電荷距離r越小庫侖力就越大。但一百多年來,業內對庫侖定律中公式以下分母r2的研究，亦即對二個靜電因子之間的距離r幾乎沒有涉及到。筆者研究定律公式中的分子q1×q2只是乘積的數量級，而其分母r2卻是平方的數量級，可見q1，q2二者之間的距離r稍有變化，就會很大地影響到整個庫侖力F的大小，遠比二個電量q1與q2自身能量的變化要大得多，現設定荷電粉塵為q1與陽極板q2二個電量因子之間的距離r=200，則 ，所以我們設法將r≈0，則整個靜電場的力F在理論上就會增大40000倍,可見庫侖定律的潛在能量是多么巨大!可以預見若庫侖電除塵理論能夠實施到電除塵器結構中,將會帶來電除塵技術一場革命性的變革。為此我們把這一機理在試驗室中去實驗，試圖在電場結構上達到使二個電量q1與q2之間的距離盡量接近于0。經歷了多年試驗終于獲得了比較理想的成果，我們為此設計了一臺流通面積為5m2，電場長為3.5m的電除塵器，使用了比電阻較高、清灰難度大的燒結機粉塵和石灰窯粉塵作為塵源，當入口濃度為37g/m3，平均流速為1m/s的情況下，出口排放達到了3.8mg/m3，核算其效率為η=99.99%。 2.2 創新點二：將煙氣在電場中的流經工藝進行了突破
常規電除塵的煙氣在電場中流動方向是與陽極板和陰極排平行直線前進的。若是同極距為400mm，則塵粒與陽極之間的平均距離r=200mm，可見塵粒幾乎遠離陽極板運動，而煙氣在庫侖電場中的流經工藝則是：進口端的奇數通道為開通，偶數為封閉,而出口端的奇數通道為封閉，偶數為開通。氣流進入主通道后即流向兩側通透型收塵極，氣流呈突然擴散進入隔壁通道再流出電場末端，故此荷電塵粒必經通透型收塵極。同時還使收塵面周圍的氣體趨向靜態，呈現清灰處于離線場景，使塵粒趨極處于幾乎無阻力狀態，此時被振打而飄落的粉塵不可能再逆向飄回到進來的主通道中即二次揚塵等于零，同時也因出口通道中也有電暈線在放電，電力線同樣起到壓塵的作用或二次收塵的作用，使粉塵也難以進入到出口通道中，故此有效克服了二次揚塵。
2.3 創新點三：庫侖電除塵對基礎元件和電場結構上進行了創新發明，保證庫侖電除塵原理的實施，庫侖電除塵將原來屏蔽型陽極板創新成通透型陽極板，使煙塵能魚貫而入地進入陽極板，因為塵粒只要有極微小的電量都必然會產生庫侖力，而且使塵粒幾乎零距離接近陽極板，即使是高比電阻粉塵也將無一例外地被陽極板捕捉和吸附。該通透型陽極板對原平板式屏蔽型陽極板進行了徹底的革命，以保證庫侖機理的實現。
該通透型庫侖陽極板還巧妙地克服了因高比電阻粉塵形成的反電暈場景，因為常規平板式陽極板上高比電阻粉塵沉積到一定厚度時，粉塵層會產生對抗電暈線的反電場，會使電場效率大幅下降，而庫侖極板與電暈線之間放電，從宏觀上是線對面，但在微觀上卻是線對線或是點對線放電，故對粉塵層的穿透力極強。而且庫侖極板本身結構已不是平板而是小塊狀，分割了粉塵層，使高比電阻粉塵層無法形成，況且庫侖極板的振打效果極佳，粉塵層也沉積不了，這些機理保證庫侖電除塵的高效率。
2.4創新點四：提高清灰效果，遏制二次揚塵。
常規陽極板在振打時振打力的方向與陽極板是呈切線方向，對振打加速度的傳遞衰減很快，更不易傳遞到陽極排的對角線頂端，產生的振幅和頻率不理想，造成電除塵器長期使用效果下降。而庫侖陽極排是制成小塊狀，而每小塊的平面都是與振打方向垂直，極易產生振幅和頻率，非常符合振打力三要素，而且從設計上使每小塊庫侖板均處于自由懸掛狀態，能產生振動的固有頻率，所以即使是高粘度粉塵也能被振打清除下來，例如在一個石灰窯的庫侖電除塵器運行中看到，運行一個月后進入電場觀察，庫侖極板上仍可見到鋼板的本色，對石灰超細高粘性粉塵能保持如此清潔，若在常規板式電除塵器中是很難的。
當粉塵被清除的時候，極板周圍煙氣流速極低，我們實測平均在0~0.2m/s之間。而造成二次揚塵的主要原因是電場流速，常識知道使塵埃沉降的基本條件是要使流速<0.4m/s以下，所以將庫侖極板周圍流速設計成<0.4m/s以下的結構。煙氣進入通道后使其流向左右庫侖極板，所以在主通道中，當振打時極板上飄落的粉塵決不會逆向飄回到該主通道中去，因為電場庫侖力和風力已疊加在一起，塵粒極不可能逆向倒流，那么二次揚塵就不會存在。另一方面，振打時粉塵幾乎是在靜態情況下飄落到灰斗中，即使有微量的塵粒在飄揚,也會重新被捕集到庫侖極板上，因為出氣通道中也有電場電暈線在放電，可以遏制飄溢的粉塵，故不論如何塵粒均很難溢出電場，所以庫侖電除塵器有效解決了二次揚塵這個使電除塵器長期不能達標的重大難題。
以上只是庫侖電除塵原理的發明和結構創新的主要點，并由此產生對整個靜電除塵諸多理論的深化和發展。
例如(1)：原來電除塵器的設計是依據多依奇效率公式η=1-e-ωf來選型的。而式中的驅進速度ω 值的選定在庫侖電除塵理論中已失去指導意義，而比集塵面積
其中Q為煙氣量,而A為收塵面積，如果排放要求達到50mg/m3以下，則常規電除塵器即使設6—7個電場，也不保險，也就是A或f要很大，而庫侖電除塵器只要一個電場即可達標。這樣二者無法比擬，故這個多依奇公式的理論自然被推翻。
其中Q為煙氣量,而A為收塵面積，如果排放要求達到50mg/m3以下，則常規電除塵器即使設6—7個電場，也不保險，也就是A或f要很大，而庫侖電除塵器只要一個電場即可達標。這樣二者無法比擬，故這個多依奇公式的理論自然被推翻。 再如(2)：電除塵器對粉塵性質比電阻很敏感。當比電阻值大于1011 Ω·cm時，嚴重影響著塵粒的趨極性能。電除塵器的能力就望而生畏，因自然界的物質絕對不荷電或不會形成極性是沒有的，與溫度、濕度，電氣特性及煙氣介質的性質有關。只要塵粒能荷上極微量的電荷或極性因子，就會被捕集。過去該理論長期制約著電除塵的性能與效率，而庫侖電除塵理論卻打破這一理論的制約性。
又如(3)：庫侖電除塵器的發明不但大幅“減排”，而且大幅“節能”，以上所述庫侖電除塵一個電場可頂上6—7個電場，而且這一個電場也只要用常規電場的一半電量。因為本來風力與電場力形成90度分解了靜電力，是阻礙電場收塵，且是造成二次揚塵的主因。現在庫侖電場中使風力與煙塵運動方向一致，矢量疊加，加速收塵趨向陽極板，即風能（推力）疊加在電能（庫侖力）上成為合力，可見假若沒有電能，塵粒也會隨風力被帶到陽極板上去，結果只要很小的能量即可將粉塵捕捉。實際運行可見,原來額定為1000mA的電場，實際運行只要開到400mA就見不到任何煙塵，可見節能效果非常顯著。
例如(4): 庫侖電除塵的創新點還在于對過去老舊的電除塵器進行改舊換新，可以做到多快好省立竿見影。過去因排放標準只要求150-100mg/m3，所以一般只裝三個電場，但現在標準提高了，要增加電場或電袋組合、更換風機，場地也沒有，投資巨大，還要停產很長時間，經濟損失對企業負擔荷重。而庫侖電除塵器不用改變原來外殼結構和電源等設施，只要對原電場的陰陽極系統進行必要的更改即可達到50mg/m3以下，用戶將會非常高興，這個市場何其之大。
3.庫侖電除塵的實際應用
例如對工況較惡劣的石灰窯煙塵使用庫侖電除塵為例,因石灰窯煙塵溫度高近300oC，比電阻也高在1012Ω.cm以上，無濕度,粉塵超細粘性大，不易清灰，比電廠，水泥廠等工況困難得多，現實際應用證明，僅使用一個電場，即見不到任何煙塵，現經中國國電環保檢測中心測定,當三個電場均開時排放只16mg/Nm3,工況排放僅7.1mg/m3，若只開一個電場時排放32mg/Nm3，真是驚人。得到用戶的高度好評。
又如庫侖電除塵在鋼鐵廠燒結機機頭高負壓18000Pa高比電阻1013Ω.CM高溫300℃,使用225m2庫侖電除塵和機尾上使用260m2庫侖電除塵同樣優良.在水泥廠電廠使用工況更好不在言下。
4.結論：庫侖電除塵理論和庫侖電除塵器的發明，將使電除塵器技術有個質的飛躍，將會立即推動這一產業的輝煌發展，它不但從各個方面優化了自身，而且超越了布袋除塵器。況且庫侖電除塵技術自身還在不斷發展和完善,所以可以大膽地預言”庫侖電除塵能夠接近零排放!”
庫侖電除塵技術屬我國自主知識產權，累積三十年經驗和多年長期研究而形成，我們已申請了中國發明專利和國際發明專利，已進入歐盟體和美、英、法、德、瑞典等國，并由國家知識產權局通過了“國際檢索”查新證實：庫侖電除塵器發明專利,無論是新穎性、創造性、工業實用性，追述二十年均屬世界首創。為我國環保技術創新在國際領域獨樹一幟。爭得了靜電除塵技術在世界上的領先地位。
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