庫(kù)侖電除塵介紹
2010-06-09 00:00
1. 概述 目前我國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)狀態(tài)是量大技術(shù)含量低，特別是電除塵器原來(lái)是環(huán)保產(chǎn)業(yè)中的主力軍，環(huán)保設(shè)備的老大。但是由于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)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(yáng)塵難克服,要使其達(dá)到50mg/m3以下，這已成為電除塵器的大難題。為此環(huán)保界想盡各種辦法來(lái)提高其效率，但收效甚微；無(wú)奈之下只有采取下策，用電改袋或電袋組合來(lái)減除電除塵器最終不能達(dá)標(biāo)相差的那么幾十毫克，但卻要付出沉重的代價(jià),而布袋除塵器實(shí)際上也是靠增加過(guò)濾面積、減低流速和擴(kuò)大投資，進(jìn)口昂貴的濾料為代價(jià)的，由于布袋除塵器減排不節(jié)能，阻力大、能耗高及濾袋壽命短維修費(fèi)用高，也存在很多問(wèn)題。若電除塵器的瓶頸不突破，這一產(chǎn)業(yè)將被自然淘汰。但電除塵器本來(lái)是個(gè)高科技產(chǎn)品，如若能在基礎(chǔ)理論上進(jìn)行攻關(guān)突破，將會(huì)使該產(chǎn)業(yè)再次飛躍。
現(xiàn)庫(kù)侖電除塵器就是從靜電學(xué)的基礎(chǔ)理論上進(jìn)行了突破。并從理論研究到實(shí)踐應(yīng)用，已充分證實(shí)了它的巨大潛力，將會(huì)使電除塵行業(yè)重新輝煌，并超越布袋除塵器的效果，既減排又節(jié)能,且投資少，維修省。
2. 庫(kù)侖電除塵器的創(chuàng)新點(diǎn)：
2.1創(chuàng)新點(diǎn)一：庫(kù)侖電除塵在靜電學(xué)基礎(chǔ)理論上的突破。
靜電除塵的基礎(chǔ)理論為庫(kù)侖定律
，我們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究發(fā)現(xiàn)，電場(chǎng)中的庫(kù)侖力F的大小與靜電場(chǎng)中二個(gè)正負(fù)電量q1與q2的乘積成正比，而與二個(gè)電荷之間的距離平方成反比，即q1與q2正負(fù)電荷距離r越小庫(kù)侖力就越大。但一百多年來(lái),業(yè)內(nèi)對(duì)庫(kù)侖定律中公式以下分母r2的研究，亦即對(duì)二個(gè)靜電因子之間的距離r幾乎沒(méi)有涉及到。筆者研究定律公式中的分子q1×q2只是乘積的數(shù)量級(jí)，而其分母r2卻是平方的數(shù)量級(jí)，可見(jiàn)q1，q2二者之間的距離r稍有變化，就會(huì)很大地影響到整個(gè)庫(kù)侖力F的大小，遠(yuǎn)比二個(gè)電量q1與q2自身能量的變化要大得多，現(xiàn)設(shè)定荷電粉塵為q1與陽(yáng)極板q2二個(gè)電量因子之間的距離r=200，則 
，所以我們?cè)O(shè)法將r≈0，則整個(gè)靜電場(chǎng)的力F在理論上就會(huì)增大40000倍,可見(jiàn)庫(kù)侖定律的潛在能量是多么巨大!可以預(yù)見(jiàn)若庫(kù)侖電除塵理論能夠?qū)嵤┑诫姵龎m器結(jié)構(gòu)中,將會(huì)帶來(lái)電除塵技術(shù)一場(chǎng)革命性的變革。為此我們把這一機(jī)理在試驗(yàn)室中去實(shí)驗(yàn)，試圖在電場(chǎng)結(jié)構(gòu)上達(dá)到使二個(gè)電量q1與q2之間的距離盡量接近于0。經(jīng)歷了多年試驗(yàn)終于獲得了比較理想的成果，我們?yōu)榇嗽O(shè)計(jì)了一臺(tái)流通面積為5m2，電場(chǎng)長(zhǎng)為3.5m的電除塵器，使用了比電阻較高、清灰難度大的燒結(jié)機(jī)粉塵和石灰窯粉塵作為塵源，當(dāng)入口濃度為37g/m3，平均流速為1m/s的情況下，出口排放達(dá)到了3.8mg/m3，核算其效率為η=99.99%。
，我們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究發(fā)現(xiàn)，電場(chǎng)中的庫(kù)侖力F的大小與靜電場(chǎng)中二個(gè)正負(fù)電量q1與q2的乘積成正比，而與二個(gè)電荷之間的距離平方成反比，即q1與q2正負(fù)電荷距離r越小庫(kù)侖力就越大。但一百多年來(lái),業(yè)內(nèi)對(duì)庫(kù)侖定律中公式以下分母r2的研究，亦即對(duì)二個(gè)靜電因子之間的距離r幾乎沒(méi)有涉及到。筆者研究定律公式中的分子q1×q2只是乘積的數(shù)量級(jí)，而其分母r2卻是平方的數(shù)量級(jí)，可見(jiàn)q1，q2二者之間的距離r稍有變化，就會(huì)很大地影響到整個(gè)庫(kù)侖力F的大小，遠(yuǎn)比二個(gè)電量q1與q2自身能量的變化要大得多，現(xiàn)設(shè)定荷電粉塵為q1與陽(yáng)極板q2二個(gè)電量因子之間的距離r=200，則 ，所以我們?cè)O(shè)法將r≈0，則整個(gè)靜電場(chǎng)的力F在理論上就會(huì)增大40000倍,可見(jiàn)庫(kù)侖定律的潛在能量是多么巨大!可以預(yù)見(jiàn)若庫(kù)侖電除塵理論能夠?qū)嵤┑诫姵龎m器結(jié)構(gòu)中,將會(huì)帶來(lái)電除塵技術(shù)一場(chǎng)革命性的變革。為此我們把這一機(jī)理在試驗(yàn)室中去實(shí)驗(yàn)，試圖在電場(chǎng)結(jié)構(gòu)上達(dá)到使二個(gè)電量q1與q2之間的距離盡量接近于0。經(jīng)歷了多年試驗(yàn)終于獲得了比較理想的成果，我們?yōu)榇嗽O(shè)計(jì)了一臺(tái)流通面積為5m2，電場(chǎng)長(zhǎng)為3.5m的電除塵器，使用了比電阻較高、清灰難度大的燒結(jié)機(jī)粉塵和石灰窯粉塵作為塵源，當(dāng)入口濃度為37g/m3，平均流速為1m/s的情況下，出口排放達(dá)到了3.8mg/m3，核算其效率為η=99.99%。 2.2 創(chuàng)新點(diǎn)二：將煙氣在電場(chǎng)中的流經(jīng)工藝進(jìn)行了突破
常規(guī)電除塵的煙氣在電場(chǎng)中流動(dòng)方向是與陽(yáng)極板和陰極排平行直線前進(jìn)的。若是同極距為400mm，則塵粒與陽(yáng)極之間的平均距離r=200mm，可見(jiàn)塵粒幾乎遠(yuǎn)離陽(yáng)極板運(yùn)動(dòng)，而煙氣在庫(kù)侖電場(chǎng)中的流經(jīng)工藝則是：進(jìn)口端的奇數(shù)通道為開(kāi)通，偶數(shù)為封閉,而出口端的奇數(shù)通道為封閉，偶數(shù)為開(kāi)通。氣流進(jìn)入主通道后即流向兩側(cè)通透型收塵極，氣流呈突然擴(kuò)散進(jìn)入隔壁通道再流出電場(chǎng)末端，故此荷電塵粒必經(jīng)通透型收塵極。同時(shí)還使收塵面周圍的氣體趨向靜態(tài)，呈現(xiàn)清灰處于離線場(chǎng)景，使塵粒趨極處于幾乎無(wú)阻力狀態(tài)，此時(shí)被振打而飄落的粉塵不可能再逆向飄回到進(jìn)來(lái)的主通道中即二次揚(yáng)塵等于零，同時(shí)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(jìn)入到出口通道中，故此有效克服了二次揚(yáng)塵。
2.3 創(chuàng)新點(diǎn)三：庫(kù)侖電除塵對(duì)基礎(chǔ)元件和電場(chǎng)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了創(chuàng)新發(fā)明，保證庫(kù)侖電除塵原理的實(shí)施，庫(kù)侖電除塵將原來(lái)屏蔽型陽(yáng)極板創(chuàng)新成通透型陽(yáng)極板，使煙塵能魚(yú)貫而入地進(jìn)入陽(yáng)極板，因?yàn)閴m粒只要有極微小的電量都必然會(huì)產(chǎn)生庫(kù)侖力，而且使塵粒幾乎零距離接近陽(yáng)極板，即使是高比電阻粉塵也將無(wú)一例外地被陽(yáng)極板捕捉和吸附。該通透型陽(yáng)極板對(duì)原平板式屏蔽型陽(yáng)極板進(jìn)行了徹底的革命，以保證庫(kù)侖機(jī)理的實(shí)現(xiàn)。
該通透型庫(kù)侖陽(yáng)極板還巧妙地克服了因高比電阻粉塵形成的反電暈場(chǎng)景，因?yàn)槌Ｒ?guī)平板式陽(yáng)極板上高比電阻粉塵沉積到一定厚度時(shí)，粉塵層會(huì)產(chǎn)生對(duì)抗電暈線的反電場(chǎng)，會(huì)使電場(chǎng)效率大幅下降，而庫(kù)侖極板與電暈線之間放電，從宏觀上是線對(duì)面，但在微觀上卻是線對(duì)線或是點(diǎn)對(duì)線放電，故對(duì)粉塵層的穿透力極強(qiáng)。而且?guī)靵鰳O板本身結(jié)構(gòu)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(wú)法形成，況且?guī)靵鰳O板的振打效果極佳，粉塵層也沉積不了，這些機(jī)理保證庫(kù)侖電除塵的高效率。
2.4創(chuàng)新點(diǎn)四：提高清灰效果，遏制二次揚(yáng)塵。
常規(guī)陽(yáng)極板在振打時(shí)振打力的方向與陽(yáng)極板是呈切線方向，對(duì)振打加速度的傳遞衰減很快，更不易傳遞到陽(yáng)極排的對(duì)角線頂端，產(chǎn)生的振幅和頻率不理想，造成電除塵器長(zhǎng)期使用效果下降。而庫(kù)侖陽(yáng)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(chǎn)生振幅和頻率，非常符合振打力三要素，而且從設(shè)計(jì)上使每小塊庫(kù)侖板均處于自由懸掛狀態(tài)，能產(chǎn)生振動(dòng)的固有頻率，所以即使是高粘度粉塵也能被振打清除下來(lái)，例如在一個(gè)石灰窯的庫(kù)侖電除塵器運(yùn)行中看到，運(yùn)行一個(gè)月后進(jìn)入電場(chǎng)觀察，庫(kù)侖極板上仍可見(jiàn)到鋼板的本色，對(duì)石灰超細(xì)高粘性粉塵能保持如此清潔，若在常規(guī)板式電除塵器中是很難的。
當(dāng)粉塵被清除的時(shí)候，極板周圍煙氣流速極低，我們實(shí)測(cè)平均在0~0.2m/s之間。而造成二次揚(yáng)塵的主要原因是電場(chǎng)流速，常識(shí)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(kù)侖極板周圍流速設(shè)計(jì)成<0.4m/s以下的結(jié)構(gòu)。煙氣進(jìn)入通道后使其流向左右?guī)靵鰳O板，所以在主通道中，當(dāng)振打時(shí)極板上飄落的粉塵決不會(huì)逆向飄回到該主通道中去，因?yàn)殡妶?chǎng)庫(kù)侖力和風(fēng)力已疊加在一起，塵粒極不可能逆向倒流，那么二次揚(yáng)塵就不會(huì)存在。另一方面，振打時(shí)粉塵幾乎是在靜態(tài)情況下飄落到灰斗中，即使有微量的塵粒在飄揚(yáng),也會(huì)重新被捕集到庫(kù)侖極板上，因?yàn)槌鰵馔ǖ乐幸灿须妶?chǎng)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(chǎng)，所以庫(kù)侖電除塵器有效解決了二次揚(yáng)塵這個(gè)使電除塵器長(zhǎng)期不能達(dá)標(biāo)的重大難題。
以上只是庫(kù)侖電除塵原理的發(fā)明和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的主要點(diǎn)，并由此產(chǎn)生對(duì)整個(gè)靜電除塵諸多理論的深化和發(fā)展。
例如(1)：原來(lái)電除塵器的設(shè)計(jì)是依據(jù)多依奇效率公式η=1-e-ωf來(lái)選型的。而式中的驅(qū)進(jìn)速度ω 值的選定在庫(kù)侖電除塵理論中已失去指導(dǎo)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(dá)到50mg/m3以下，則常規(guī)電除塵器即使設(shè)6—7個(gè)電場(chǎng)，也不保險(xiǎn)，也就是A或f要很大，而庫(kù)侖電除塵器只要一個(gè)電場(chǎng)即可達(dá)標(biāo)。這樣二者無(wú)法比擬，故這個(gè)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(dá)到50mg/m3以下，則常規(guī)電除塵器即使設(shè)6—7個(gè)電場(chǎng)，也不保險(xiǎn)，也就是A或f要很大，而庫(kù)侖電除塵器只要一個(gè)電場(chǎng)即可達(dá)標(biāo)。這樣二者無(wú)法比擬，故這個(gè)多依奇公式的理論自然被推翻。 再如(2)：電除塵器對(duì)粉塵性質(zhì)比電阻很敏感。當(dāng)比電阻值大于1011 Ω·cm時(shí)，嚴(yán)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(zhì)絕對(duì)不荷電或不會(huì)形成極性是沒(méi)有的，與溫度、濕度，電氣特性及煙氣介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。只要塵粒能荷上極微量的電荷或極性因子，就會(huì)被捕集。過(guò)去該理論長(zhǎng)期制約著電除塵的性能與效率，而庫(kù)侖電除塵理論卻打破這一理論的制約性。
又如(3)：庫(kù)侖電除塵器的發(fā)明不但大幅“減排”，而且大幅“節(jié)能”，以上所述庫(kù)侖電除塵一個(gè)電場(chǎng)可頂上6—7個(gè)電場(chǎng)，而且這一個(gè)電場(chǎng)也只要用常規(guī)電場(chǎng)的一半電量。因?yàn)楸緛?lái)風(fēng)力與電場(chǎng)力形成90度分解了靜電力，是阻礙電場(chǎng)收塵，且是造成二次揚(yáng)塵的主因?，F(xiàn)在庫(kù)侖電場(chǎng)中使風(fēng)力與煙塵運(yùn)動(dòng)方向一致，矢量疊加，加速收塵趨向陽(yáng)極板，即風(fēng)能（推力）疊加在電能（庫(kù)侖力）上成為合力，可見(jiàn)假若沒(méi)有電能，塵粒也會(huì)隨風(fēng)力被帶到陽(yáng)極板上去，結(jié)果只要很小的能量即可將粉塵捕捉。實(shí)際運(yùn)行可見(jiàn),原來(lái)額定為1000mA的電場(chǎng)，實(shí)際運(yùn)行只要開(kāi)到400mA就見(jiàn)不到任何煙塵，可見(jiàn)節(jié)能效果非常顯著。
例如(4): 庫(kù)侖電除塵的創(chuàng)新點(diǎn)還在于對(duì)過(guò)去老舊的電除塵器進(jìn)行改舊換新，可以做到多快好省立竿見(jiàn)影。過(guò)去因排放標(biāo)準(zhǔn)只要求150-100mg/m3，所以一般只裝三個(gè)電場(chǎng)，但現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)提高了，要增加電場(chǎng)或電袋組合、更換風(fēng)機(jī)，場(chǎng)地也沒(méi)有，投資巨大，還要停產(chǎn)很長(zhǎng)時(shí)間，經(jīng)濟(jì)損失對(duì)企業(yè)負(fù)擔(dān)荷重。而庫(kù)侖電除塵器不用改變?cè)瓉?lái)外殼結(jié)構(gòu)和電源等設(shè)施，只要對(duì)原電場(chǎng)的陰陽(yáng)極系統(tǒng)進(jìn)行必要的更改即可達(dá)到50mg/m3以下，用戶將會(huì)非常高興，這個(gè)市場(chǎng)何其之大。
3.庫(kù)侖電除塵的實(shí)際應(yīng)用
例如對(duì)工況較惡劣的石灰窯煙塵使用庫(kù)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(wú)濕度,粉塵超細(xì)粘性大，不易清灰，比電廠，水泥廠等工況困難得多，現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用證明，僅使用一個(gè)電場(chǎng)，即見(jiàn)不到任何煙塵，現(xiàn)經(jīng)中國(guó)國(guó)電環(huán)保檢測(cè)中心測(cè)定,當(dāng)三個(gè)電場(chǎng)均開(kāi)時(shí)排放只16mg/Nm3,工況排放僅7.1mg/m3，若只開(kāi)一個(gè)電場(chǎng)時(shí)排放32mg/Nm3，真是驚人。得到用戶的高度好評(píng)。
又如庫(kù)侖電除塵在鋼鐵廠燒結(jié)機(jī)機(jī)頭高負(fù)壓18000Pa高比電阻1013Ω.CM高溫300℃,使用225m2庫(kù)侖電除塵和機(jī)尾上使用260m2庫(kù)侖電除塵同樣優(yōu)良.在水泥廠電廠使用工況更好不在言下。
4.結(jié)論：庫(kù)侖電除塵理論和庫(kù)侖電除塵器的發(fā)明，將使電除塵器技術(shù)有個(gè)質(zhì)的飛躍，將會(huì)立即推動(dòng)這一產(chǎn)業(yè)的輝煌發(fā)展，它不但從各個(gè)方面優(yōu)化了自身，而且超越了布袋除塵器。況且?guī)靵鲭姵龎m技術(shù)自身還在不斷發(fā)展和完善,所以可以大膽地預(yù)言”庫(kù)侖電除塵能夠接近零排放!”
庫(kù)侖電除塵技術(shù)屬我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，累積三十年經(jīng)驗(yàn)和多年長(zhǎng)期研究而形成，我們已申請(qǐng)了中國(guó)發(fā)明專利和國(guó)際發(fā)明專利，已進(jìn)入歐盟體和美、英、法、德、瑞典等國(guó)，并由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局通過(guò)了“國(guó)際檢索”查新證實(shí)：庫(kù)侖電除塵器發(fā)明專利,無(wú)論是新穎性、創(chuàng)造性、工業(yè)實(shí)用性，追述二十年均屬世界首創(chuàng)。為我國(guó)環(huán)保技術(shù)創(chuàng)新在國(guó)際領(lǐng)域獨(dú)樹(shù)一幟。爭(zhēng)得了靜電除塵技術(shù)在世界上的領(lǐng)先地位。
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