论高浓度电除尘技术方案的优化（二）

3 高浓度电除尘技术方案的优化
3．1 高浓度电除尘与普通电除尘的差异
我们考察已经投运的高浓度电除尘，有一点颇具共性，即在进气口内均设置有预除尘装置。除此之外，有的高浓度电除尘在内部构件的配置上确有一些特殊的方面，但也有的电除尘内部结构和外部配置与常规电除尘没有什么实质性差别，却也能获得预期的效果，这不能不使人怀疑我们以前掌握的关于电晕封闭的理论是不是错了。其实，通过前面的分析而知，只要设备规格足够大，高浓度电除尘总能达到预期的除尘效果，并非没有出现电晕封闭，而是电晕封闭现象在电场内会沿着电场方向逐渐消失。但这并不是说高浓度电除尘无需进行技术方案的优化，人们完全有必要从设备投资造价和运行维护费用等方面对其进行优化设计。
3．2 内部结构方案的优化
我们已经知道，以常规配置（极距、线距、电极形状、高压电源）的电除尘也能够处理高浓度烟气，只是由于前级电场沿电场方向烟尘浓度相差悬殊，放电与荷电情况极不均匀，空间的有效利用率较低，电场内的大部分区域仍发生事实上的电晕封闭，但这一事实被已经存在的放电通道及其扩展区域所反映出来的电流所掩饰而难以觉察。
前已述及，改变电场条件能够克服电晕封闭。首先，缩小极间距将会产生有利的影响，但若极间距缩小很多将使设备重量及造价增加许多，故不可取。线间距缩小的方案也可一试，估计效果并不明显（高浓度条件下由于电晕封闭现象的存在，线距在一定范围内减小对电晕电流分布的影响可以忽略）。目前技术方案的优化重点在于合理确定电极布置形式、增大电场强度、改变流速分布状态使之与电场要求相适应。
改变电极布置形式的目的在于提高平均场强和增大电场整体的输入电流，使得整个电场都能形成净化通道。考虑到电场内部烟气含尘浓度极不均匀（整个电场内沿高度和长度方向的浓度变化都非常显著），对浓度高、电晕封闭严重的电场前部及下部区域，为加速其净化通道的形成，电极放电尖端应当又尖又长。理想的电极布置应按浓度变化情况沿电场高度和长度方向连续变化，这在实际上难以做到，事实上也没有必要。由于净化通道扩展的趋势，在电场始端沿电场高度只要形成一定数量的净化通道，就足以在较短的时间和行程内把净化区域扩展到高度方向整个区域。但电场下部区域由于清灰沉降的原因，沿电场方向烟尘浓度递减缓慢，因而该区域可全部布置成放电强烈的电晕线。
粉尘的重力沉降和清灰降落过程使得高浓度区域向下向后推移，势必增加后续电场的负荷和不利影响。为了减轻这种影响，加速粉尘的降落，缩短其向后迁移的路程，在前级电场的终端设置节流墙，使电场下部的烟气流速降低，即可达此目的。
3．3 高压供电装置的选择
高浓度区域离子迁移率很低，电场要求有较高的电场强度，供电电源的二次电压必须相应提高并且得到保持。常规高压电控装置采用火花频率跟踪方式，这大大限制了电晕功率的提高。在浓度高且分布极不均匀的条件下，局部区域放电强烈，而更大的区域却放电微弱，总体上显示电流正常闪频很高，电控装置则频频关闭导通角，降低运行电压，放电通道因而缩小，电晕封闭范围扩大，影响了净化通道的形成和发展，除尘效率随之降低。要提高除尘效率必须增大并保持放电通道，有效提高电晕功率。在常规电控和给定电场条件下，应当提高电源的电压等级、最大限度地增大许可闪络频率、合理设置清灰周期。在此，恒流高压电控装置以其特殊的控制特性而受到关注。恒流源电控具有正反馈、全波导通的特性，工作状态下能够抑制电流的大幅波动和电场闪络，不是靠人工现场调整与设定，而是依靠电路自身的特点自动根据电场阻抗的变化连续改变输入电压而保持输出电流不变。当电场内出现电弧放电时，恒流电控自动降低输出电压以抑制电弧放电的进一步发展，由于电压恢复时间短，电压表的变化幅度很小以致实际看上去没有什么变化，这跟可控硅电源关闭导通角大幅度降低电压电流截然不同。这样，电场能够获得必需并且必要的电晕功率，保证放电通道持续畅通。显然，电场运行电压居高平稳，除尘效率的提高是不言而喻的。
对于后级电场，随着烟气浓度的降低，电场阻抗减小，电场内各点的放电通道皆已形成，总体阻抗下降，闪弧基本消失，运行参数平稳，电场完全进入常规收尘状态，电场结构与电源控制可按常规配置。值得一提的是，即使在常规收尘状态，在长期运行过程中，电场内部条件将随着时间的推移而逐渐恶化，最常出现的问题是运行电压电流有不同程度的降低，这是由于板线附灰后电场阻抗及电极电性能发生变异的缘故，如采用恒流源电控装置，则能忽略这种影响而长期保持恒定的电流输入，从而长久保持预期的除尘效率。

4 电除尘与袋除尘处理高浓度烟气的技术经济性比较
在适用的条件下，优化的电除尘方案可以取得很高的经济技术指标及性能价格比。
高浓度电除尘的出现本身就是以节约能源为标志的。正因为如此，重力除尘和惯性除尘因其能耗高而除尘效率难以进一步提高已失去其存在的价值。袋式除尘器以其高的除尘效率业已显示出强大的生命力。尤其是近年来，滤料及清灰技术发展迅猛，更显出其无所不能的优势。袋除尘处理高浓度烟气也已成为现实。为此，高浓度烟气除尘的方案选择值得一比：
对大型电除尘来说，设备重量与集尘极面积的比值约为32千克每平方米，高浓度电除尘比收尘面积低于100m2.s/m3。大型袋除尘设备重量（钢结构件）与过滤面积的比值约为25千克每平方米，高浓度袋除尘气布比不超过1.0 m3/s/㎡。则每立方米的烟气处理的投资额为（滤料选用耐高温、抗酸碱、抗褶皱的复膜滤料，每平方米价格为￥220元。钢结构件按5500元/吨计算）：
电除尘： 32*100*5.5=17600元每立方米每秒烟气
袋除尘: (25*5.5+200)*60/1.0=20250元每立方米每秒烟气
可见，即使把高压电源和控制费用加进去，袋除尘器的设备投资仍高于电除尘器。
运行维护费用方面，袋除尘器需定期更换滤袋，电能消耗基本持平，电除尘仍占有优势。
如果考虑电除尘方案优化的因素，其优势更为明显。

5 结论
由于净化通道的存在，电除尘能够克服高浓度条件下出现的电晕封闭现象而获得期望的除尘效果。技术上的优化以全面开辟净化通道、减轻高浓度区域向后续电场的迁移、提高有效电晕功率、长期保持较高的除尘效率为目标。估计优化后的高浓度电除尘器总的除尘面积可降低15%左右，造价降低10%左右。在粉尘性质适用的条件下，用电除尘处理大气量高浓度烟气占有明显的优势。