1.概述

目前，越來越嚴(yán)格的環(huán)保政策促進(jìn)了煙氣凈化技術(shù)的進(jìn)步。傳統(tǒng)的電動(dòng)吸塵器面臨著新的技術(shù)挑戰(zhàn):燃燒廢氣除塵、脫硫脫硝后，廢氣中殘留的微塵、脫硫脫硝劑及其生成物的逃脫、液霧夾帶等對環(huán)境的破壞越來越受到關(guān)注，成為環(huán)境控制的重要對象，需要脫硫脫硝尾氣的深度處理，煙囪出口污染物的排放限制越來越嚴(yán)格。

濕式電除塵(下稱WESP)計(jì)劃成為火電、鋼鐵行業(yè)廢氣終級(jí)處理的優(yōu)先設(shè)備，其基本原理與干式電除塵器、電除霧器相似，結(jié)構(gòu)方式與電除霧器相近，主要特點(diǎn)是大型化、高流速、超低排放和腐蝕性。

濕式電動(dòng)吸塵器的形態(tài)和性能變化，同時(shí)對電動(dòng)吸塵的高壓供電技術(shù)提出了更高的要求。恒流高壓電源以其優(yōu)異的供電性能廣泛應(yīng)用于電除霧行業(yè)和特殊電除塵場合，技術(shù)提高后，同樣可以全面滿足濕式電除塵器的各種需求。

2.濕法脫硫、脫硝后煙氣深度處理WESP的電氣工作環(huán)境

與電除酸霧和干式電除塵的工作環(huán)境相比較，WESP的工作環(huán)境更加復(fù)雜。工業(yè)燃燒廢氣經(jīng)除塵、脫硫后進(jìn)入WESP。目前廣泛應(yīng)用的脫硫方式主要有石灰石膏法和氨法脫硫兩種，廢氣的主要特征是:

煙氣溫度:<；80℃

煙氣濕度:水飽和、過飽和、含有大量液霧

煙氣成分:飽和水蒸汽、NOx、SOx、石灰槳液、石膏、氨、硫酸銨、電動(dòng)吸塵器脫落粉塵等微塵(PM10/PM2.5為主)

入口含塵濃度:≤150mg/Nm3

出口含塵濃度:

出口含塵濃度:

通過全方位的調(diào)查和大量的測試對比，立式蜂窩狀濕式電除塵(霧)機(jī)模型優(yōu)選于脫硫廢氣終級(jí)管理。該設(shè)備除塵霧效率高，不受粉塵比電阻范圍的影響。

由于是腐蝕性煙，吸塵器本體的材料必須具有良好的耐腐蝕性，設(shè)備龐大，設(shè)備選擇的材料應(yīng)適用經(jīng)濟(jì)的飽和濕煙、含塵，電極形狀應(yīng)形成均勻的液膜，自己均勻流動(dòng)，為了確保電極表面沒有污垢，必須間斷清洗電極表面。

導(dǎo)電玻璃鋼成為陽極優(yōu)先材料(經(jīng)特殊處理的PVC塑料也成為陽極，不銹鋼成為陽極的投資成本和運(yùn)行維護(hù)成本過高，液膜不能均勻流動(dòng))，其耐久性為70℃的陰極芒刺放電線選擇C276哈氏合金。

煙在電場內(nèi)的停留時(shí)間≤2s，出口灰塵≤30~20mg/nm3，除塵效率≥80%。

此后，WESP的電氣工作環(huán)境明確了低溫、飽和濕煙、微塵、微霧、高濃度(指液霧+溶解性微塵，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于通常意義上的干燥粉塵)、高流速、高效率。據(jù)此，WESP對供電裝置有以下特殊要求：

根據(jù)恒流高壓供電裝置的供電原理和工作特征，可輕松滿足WESP各項(xiàng)工作要求。

3恒流電源開發(fā)的歷史背景

上世紀(jì)90年代，在有色冶煉、硫酸等工業(yè)領(lǐng)域，使用導(dǎo)電玻璃鋼代替PVC和鉛作為電除霧器的陽極材料，用于酸煙的凈化，在提高SO3霧滴的凈化率的同時(shí)，設(shè)備的重量大幅度減輕這是因?yàn)殡姵�霧的供電裝置是可控硅電源，為了提高除霧效率，必須提高運(yùn)行電壓。

在可控硅電源供電條件下，電場內(nèi)的火花不可避免地會(huì)破壞。火花破壞的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榫植繗怏w溫度的急劇上升，導(dǎo)熱率低，熔點(diǎn)溫度低的材料部分被燒毀。只有降低運(yùn)行電壓(同時(shí)大幅度降低運(yùn)行電流)才能可靠地運(yùn)行，除霧效率降低。

中國科學(xué)院上海精密光學(xué)機(jī)械研究所激光核聚變神光項(xiàng)目中的能源系統(tǒng)單元技術(shù)-恒流源技術(shù)，由上海激光電源設(shè)備有限責(zé)任公司進(jìn)行單元技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)恒定電流輸出，廣泛應(yīng)用于電除霧器供電，大幅提高工作電流，工作電壓也大幅提高，非常穩(wěn)定，除霧效率在使用恒流源供電后，一級(jí)除霧達(dá)到或接近二級(jí)除霧排放。從此，恒流源成為電除霧行業(yè)的優(yōu)先電源。

4恒流供電原理和工作特點(diǎn)

4.1恒流供電原理

均勻、充分、適當(dāng)?shù)陌咫姇灩β适请姵龎m(霧)器高效工作的前提，確保塵霧負(fù)荷充足、轉(zhuǎn)移速度高。

恒流高壓直流電源利用L-C轉(zhuǎn)換器，將電壓源轉(zhuǎn)換為電流源，電源向放電區(qū)輸送穩(wěn)定的電流I2。根據(jù)歐姆的法則，電場電壓U2和電場等效阻抗z關(guān)系式:U2=I2*Z。其控制過程是通過反饋運(yùn)行電壓變化趨勢和預(yù)設(shè)值的比較來決定L-C的投入數(shù)，控制目標(biāo)是保持電場在高工作電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。

與恒流供電對比，電除塵(霧)器普遍應(yīng)用的可控硅電源是電壓源，其反饋控制過程是通過反饋信號(hào)的綜合放大和預(yù)設(shè)值對比確定輸出相位，確定可控硅下一半波的觸發(fā)角，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的電壓跟蹤、輸出電流的控制，火花放電發(fā)展成弧度因?yàn)槠漭敵鲭妷篣2是一定的，所以輸出電流I2根據(jù)電場等效阻變化:I2=U2/Z。

兩種電源的工作特性曲線見圖1、圖2。圖中電壓對電流的斜度du/di是電場等效阻抗z。

圖1.恒流電源工作特性曲線 圖2.可控硅電源工作特性曲線

WESP是變阻抗負(fù)載，它的值Z隨含塵霧濃度的增減而增減，又與煙氣溫度呈逆向變化，還與煙塵成分(由工藝條件決定)、電極幾何狀態(tài)(由本體構(gòu)造設(shè)計(jì)制造安裝維護(hù)質(zhì)量決定)密切相關(guān)，更重要的是：Z隨著電暈電流的增大和放電的發(fā)展呈下降趨勢，當(dāng)火花放電發(fā)展成擊穿放電時(shí)，Z值銳減甚至接近于“0”，相當(dāng)于電場短路。

從圖1和圖2可以全面定性地分析兩種電源在電場增大或減少)時(shí)的反饋進(jìn)行全面、定性的分析:在任何變化的情況下，恒流電源提供的供電功率符合電場阻抗變化的正向需求-電場負(fù)荷(濃度)增加，即z值增加供電功率自行增加，火花發(fā)展時(shí)z值減少供電功率自行減少，不需要人為設(shè)計(jì)的控制程序強(qiáng)制干預(yù)

可控硅電源在導(dǎo)通周期內(nèi)提供的供電功率與電場阻抗變化的正向需求背離，通過程序介入的控制方式增加送料或強(qiáng)制關(guān)閉，運(yùn)行狀態(tài)的不穩(wěn)定和平均電暈功率下降，除塵效率下降。

4.2恒流源的供電特點(diǎn)

電除塵(霧)器的運(yùn)行電壓火花放電是電場高效工作中的常見現(xiàn)象【電場內(nèi)沒有火花表明電場沒有進(jìn)入最佳工作狀態(tài)】。火花放電是狹窄曲折路徑下的氣體破壞。火花放電形成后，火花通道內(nèi)離子濃度急劇增加，局部氣體成為良導(dǎo)體，電場整體等效阻抗z大幅度降低。

電場灰塵濃度高、濃度不均勻、局部風(fēng)速過高或過低、極距離偏移、電極變形、電極灰塵等引導(dǎo)局部火花放電和破壞放電。

電流源供電時(shí)，L-C諧振電路輸出I1正弦全波，電源送給放電區(qū)的功率為I22Z，火花產(chǎn)生后，I2沒有改變，Z減少→I22Z也減少，電源提供的能量減少，抑制放電的進(jìn)一步發(fā)展，這是一個(gè)良性的能量衰減過程(有利于除塵工作)。因此，恒流供電可以在較高的電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。可控硅電源正反面，可控硅導(dǎo)通后，電源輸出量為U2，電源送到放電區(qū)的功率為U22/Z，火花產(chǎn)生后，U2沒有改變，Z減小→U22/Z增大，電源提供的能量增加，幫助放電的進(jìn)一步發(fā)展，這是惡性能量倍增的過程(不利于除塵工作，引起系統(tǒng)不安全)。因此，可控硅電源的供電只能在較低的電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。

恒流電源火花響應(yīng)波形見圖3、圖4為可控硅電源火花響應(yīng)和控制波形。

圖3.恒流源火花破壞波形對應(yīng)圖4.可控硅電源火花【破壞】對波形對應(yīng)和控制

沉積效率的提高使用中的電除塵(霧)器總是存在各種放電不利因素:塵霧濃度過高，極線和極板嚴(yán)重灰塵這些不利因素形成了復(fù)雜的放電局面。表1在不利條件下，給出了兩種電源的供電響應(yīng)和控制結(jié)果。

表6.在放電不利條件下電源的供電響應(yīng)和控制結(jié)果

采用恒流供電技術(shù)代替可控硅供電，注入電場的有效電力增加，塵霧去除效率顯著提高。

運(yùn)行可靠性高的恒流源的正常工作不依賴復(fù)雜的電子線路、插件，允許高壓瞬態(tài)或短路(見表1)而不會(huì)流動(dòng)，因此不會(huì)燒件。瞬態(tài)短路后，電場自動(dòng)恢復(fù)。對于可控硅電源來說，無論是瞬態(tài)短路還是持續(xù)短路，只有下一個(gè)周波封鎖可控硅，短路脈沖電流不可避免地會(huì)產(chǎn)生。這種脈沖電流會(huì)損壞導(dǎo)電玻璃鋼陽極，在極端情況下導(dǎo)電玻璃鋼會(huì)燃燒。

導(dǎo)電玻璃鋼畢竟不是金屬，導(dǎo)電率有數(shù)量級(jí)差異，在形成穩(wěn)定電場能力方面，恒流源具有先天優(yōu)勢。

具有其他必要的監(jiān)視和保護(hù)功能。

節(jié)能省電恒流電源功率因素COSφ=0.9~1，不隨運(yùn)行功率水平的變化，可顯著降低前級(jí)供電變壓器的容量，節(jié)能。