静电除尘高压供电设计——摘要_高压静电除尘器供电

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摘要

静电除尘器有除尘效率高、运行和维修费用相对低廉等特点，在减少排放到大气中有害粉尘方面起着十分重要的作用，是当前使用较为广泛的一种环保设备。静电除尘器是利用高压静电吸附带电离子的原理进行除尘。一般来说，静电极板电压越高，对带电离子的吸附能力就越强，除尘效率越高。但电压越高，电场内会出现频繁的火花闪烁，甚至产生电弧，放电过程难以控制，除尘效率明显降低，这种情况应该避免。如果能够控制极板电压长时间维持在临界放电状态，就可以获得最佳的除尘效果并有效节约电力资源。

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目录

第一章 绪论......................3

§1.1 静电除尘器研究的背景及意义.................3

§1.2 静电除尘器的应用.......................4

§1.3 静电除尘器技术的发展历史及研究现状...............5

第二章 静电除尘器的原理及其控制.........错误！未定义书签。§2.1 静电除尘器的工作原理...............错误！未定义书签。§2.2 静电除尘器的主要性能参数计算.............错误！未定义书签。§2.3 高压供电电源及其控制...............错误！未定义书签。

第三章 可控硅的工作原理..........错误！未定义书签。§3.1 可控硅工作原理....................错误！未定义书签。§3.2 基本伏安特性.................错误！未定义书签。

第四章 变压器及高压控制柜原理............错误！未定义书签。§4.1 电除尘器的高压供电装置...........错误！未定义书签。§4.2 电除尘器高压控制装置...............错误！未定义书签。

第五章 电除尘器高压电源控制系统的设计...........错误！未定义书签。§5.1 高压电源控制系统的工作原理..........错误！未定义书签。§5.2 技术指标..................错误！未定义书签。§5.3 故障检测与处理程序............错误！未定义书签。§5.4 高压电源控制系统的特点...........错误！未定义书签。§5.5 控制系统的技术难点和关键点的分析............错误！未定义书签。总结.................错误！未定义书签。致谢.................错误！未定义书签。参考文献.................错误！未定义书签。附录.................错误！未定义书签。

第一章 绪论

§1.1 静电除尘器研究的背景及意义

自18世纪中期后，人类进入工业文明时代，煤炭就成了主要能源物质。煤炭的燃烧不仅产生大量的碳氮硫的氧化物，也向空气中排放大量的粉尘。粉尘对环境及人类的健康有极大的危害。伴随着经济的高速发展，意味着人们将越来越多的矿物资源转化为工业原材料和产品，如火力发电厂、水泥厂、钢铁厂、化工厂、矿山作业区等工业部门的生产及燃料燃烧过程，都向大气中排出大量的粉尘及其他有害成分，这些工业生产污染物不仅浪费燃料，同时也将越来越多的废弃物抛向的自然，是造成粉尘污染的最主要的来源。没钱，全世界每年排入大气的煤粉尘及其他粉尘在1亿吨以上，严重污染了大气，对人类健康构成了威胁。不仅如此，有时还会造成贵重材料的流失。

二十一世纪可以说是环保世纪，人类在不断进步中越来越认识到生存环境对自身的重要性。为此，不论是发达国家还是发展中国家，都把保护生态环境纳入经济可持续发展的前提，我国早已把它定为基本国策。随着对大气污染治理的加强，许多国家都已经将粉尘排放列入国家标准加以控制，排放标准逐步趋严。根据我国《国家标准环境空气质量标准（GB3095—1996）》，空气质量为二级必须满足总悬浮颗粒物的浓度为0.20～0.30 mg/m3，可吸入颗粒物的浓度为0.10～0.15mg/m3。在我国城市大气环境污染中可吸入颗粒物经常是首要污染物。于是就要求工业生产中产生的粉尘在排入大气前必须经过除尘处理，以减少粉尘排放量，防治大气污染。

除尘器是治理烟尘污染，改善大气环境的主要装备。随着工业迅速发展，不仅治理现在生产过程中排出的烟尘危害显得十分迫切，而且每年新建、扩建的大批厂矿投产，防止烟尘污染扩大的任务也十分艰巨。因此，致力于研制开发除尘器新产品、提高除尘器技术性能具有十分重要的意义。

除尘器按其工作原理一般可分为旋风除尘器、袋式除尘器和静电除尘器三类。静电除尘器是使含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使粉尘荷电，并在电场力的作用下，使粉尘沉积于电极上，将粉尘从含尘气体中分离出来的一种除

尘设备。它能有效地回收气体中的粉尘，以净化气体。在各种净化设备中只有电除尘器才能把作用力直接施加于尘粒本身，使尘粒与气流脱离。因此，电除尘器分离尘粒所需的能量要比其它型式的除尘设备小得多。其优点是集尘率高、可处理高温气体，含尘率低时效率也高。在合适的条件下使用除尘器，其除尘效率可达99%或更高。缺点是占地大，投资大，受粉尘电性质的影响。静电除尘设备分为除尘器本体和供电电源两部分。

§1.2 静电除尘器的应用

因为静电除尘器具有除尘效率高、耐高温、处理烟气量大和可以捕集细微粉尘等优点，目前已广泛应用于冶金、电力、建材及化工等行业。

⒈ 在有色冶金工业中的应用

有色金属以火法冶炼为主，其原料大部分为多元素共生物。如硫化铜矿中除了铜以外，还有铅、砷、镍、硒、金和银等，在冶炼过程中，粉尘中除了污染物之外，还含有一些贵重的稀有金属在内。所以对有色金属冶炼工业来说，除尘不仅是环境保护的需要，也是资源回收的需要。

⒉ 在黑色冶金工业中的应用

在炼铁、炼钢和轧钢工业中，由于煤的燃烧会产生大量的煤气，这些煤气中含有大量的焦末、矿粉以及金属氧化物，煤气的温度可达上千摄氏度，静电除尘器往往安装在旋转除尘器和洗涤塔之后作为第三级除尘器。

⒊ 在建材工业中的应用

水泥是主要建筑材料。水泥在煅烧过程中会产生大量含尘烟气，另外物料的粉碎、烘干和磨细也要产生烟气和粉尘。由于水泥生产厂产生的烟气流量大、含尘浓度大，温度高，用旋风式除尘和袋式除尘效果均不理想，故大量采用静电除尘器。

⒋ 在电力工业中的应用

我国电力工业以火电为主，大部分为燃煤电厂，煤的燃烧特别是坑口煤矿劣质煤的燃烧会产生大量的灰粉，灰粉可占煤的总重量的20%甚至30%.在火电行业除尘中，可以用旋风式除尘，袋式除尘和静电式除尘或者它们的组合，静电除尘器以其独特的优势而独占鳌头。

⒌ 在化工工业中的应用

如硫酸生产中去除硫化物焙烧中产生的尘粒和酸雾；在造纸业中去除黑液回收炉的烟尘；在石油精炼中对催化剂粉尘进行废气处理。

§1.3 静电除尘器技术的发展历史及研究现状

§1.3.1 国外电除尘技术的发展过程及发展现状

早在公元前六百多年，希腊人就发现了静电吸附现象。而真正第一次成功演示静电除尘是在1824年，由德国人霍菲尔德完成的。最早成功地将电除尘器应用于工业上是美国的化学教授科特雷尔，1907年他将电除尘器应用于气体净化，建立了工业化电除尘装置。

在理论方面，早期对电晕放电的研究是由汤林和汤姆森在二十世纪初开始的。1922年多依奇提出对细粒子在带电体上的沉积流量之间的数学表达式，即多依奇公式，这是静电集尘理论的基础。1950年，怀特又根据概率理论重新导出了多依奇公式。其后很多人开展电晕理论及荷电理论的研究。1970年，奥格尔斯比和尼科尔斯提出了包括影响除尘器性能的理论和经验因素在内的电除尘器数学模型。

从科特雷尔型装置诞生以后的几十年里，虽然电除尘器的总体形式与科特雷尔的原始设计并无根本的变化，但是某些部件特别是供电设备已经作了重大改进。最早的电除尘器使用机械同步整流器，后来逐渐被电子管整流器、硒整流器和固体硅整流器所代替。早期的电除尘必须用人工控制电压和电流，到30年代才首次尝试用马达带动的设备进行自动控制。第一个电子控制装置是在1950年霍尔及其同事研制的。这就是以火花率作为控制参数的饱和电抗器控制设备。随后，最高平均电压控制方式等其他控制方式也得到了发展。从人工控制到电子控制装置的研制成功，电除尘器的控制方式得到了发展。随着计算机技术的发展，微处理器被用于供电装置的控制器，控制方式更加多样。

近年来国外对静电除尘器本体技术的研究主要集中在两个方面。第一，利用流体力学对除尘器的气流进行模拟，如研究不同气流技术对除尘器效率的影响；第二，对电除尘过程进行过程模拟实验，从实验中总结规律，一提高除尘器的除尘效率。

近年来，除本体技术外，国外供电与控制技术也有新发展，研制开发出一种新型电源即高频开关集成整流电源SIR，它具有体积小、重量轻、收尘效率高等优点。

§1.3.2 国内电除尘技术的发展过程及发展现状

我国西汉末年就有了静电产生吸附作用的文字记载，但电除尘器传入我国还是在20世纪30年代。我国第一次组织并系统地对电除尘进行实验和研究是在1965年。

我国静电除尘技术发展大致可以这样概括：起步晚、发展快、潜力大。特别是国内自行研究开发的基础上，自上世纪80年代中期以后，为了满足日益严格的环境质量要求，引进了多国的电除尘技术和设备，使我国的电除尘技术能够一直跟踪国际先进目标。通过40多年的发展，我国在该领域的国际科技排名已进入前茅，一般公认前3～4名。如果说，除尘器本体的研制水平是通过引进国外技术和设备而不断提高的话，那么，供电电源则主要依靠我国科技工作者的努力探索和自主研发。

我国现阶段微机控制可控硅高压电源的技术已达到国际先进水平。近年来，我国对电源技术的研究包括：不同供电方式对除尘效率的影响；高压开关电源的研制；将工业总线及网络技术应用于电源控制及远程监控中；也有人采用一些先进的智能控制算法对供电电源进行控制。

电除尘器在大气污染控制中举足轻重，但也存在着许多必要解决的问题。在整个世界范围内，理论还远远落后于实践，迄今为止，人们尚未从理论上充分认识电除尘器诸多环节的相互影响。对于复杂的电除尘器研究，只能在单一因素或假设简化的条件下进行，使得理论值和实际值相差甚远。

我国从2004年开始实施的火电厂大气污染排放标准（GB13223-2003）中对电除尘器的性能提出了更高要求。于是，在安全可靠运行的前提下如何提高除尘效率成为近年来静电除尘器的研究热点。在决定电除尘器除尘效率的众多因素中，高压供电控制方案起着重要作用。