专利名称：一种静电除尘器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于环境保护技术领域中的静电除尘装置。
背景技术：
目前，在静电除尘技术领域里，国际国内普遍采用的是“最佳电火花率除尘法”，这种除尘方法可见《除尘器》一书，中国建筑出版社出版。书中指出，1950年由美国学者怀特提出静电除尘器中电火花最佳程度的概念，即当供电功率升高到一定程度时，电场放电次数有所增加，其除尘效率有最大值出现。由于频繁发生的高压打火过程，就要求供电电源只能用工频整流式，靠其电压有过零点的特性，来防止电场持续放电现象发生。而直流电源不具备这种使放电自然熄灭的特性，从理论上就被排斥在静电除尘领域之外。因此，世界上大中型工业静电除尘器上所配备的高压电源，全部是工频整流式，而不采用直流式。
该除尘法构成如图1所示。其中，50Hz-50Hz工频电源7由调工器8控制后的电压被升压器9变成高压，再由高压整流器10整流成半波或全波脉动高压，流向高压端子16，直接带动静电除尘器11的电晕极线12工作，收尘极板13接大地14。其优点是当静电除尘器11结构参数一定时，利用调工器8加大注入电功率时，可以提高除尘效率，而且，随着电火花放电频率的不断增加，静电除尘器电场消耗的功率会有极大值出现，随之就有除尘效率极大值出现。
但是，它的缺点也是明显的，传统除尘效率的最大化是靠消耗功率的最大化换取的，所以它消耗电能多，而且它为了追求最佳电火花率的出现。如图3所示，工频整流式电源的一个正弦半波波形1，在a时刻，整流式电源瞬时工作于b点，当半波高压曲线1在半周期内连续变化时，得出半波高压作用在负载上产生的电流曲线3。根据公式F＝Eq，E为在电场中形成的电场强度，q为粉尘电荷量。采用工频整流式电源时，负载电流曲线3中大约有2/3周期粉尘颗粒荷电量q≈0，且对应的电场强度E很低，因此，在大约2/3周期的时段内，使粉尘颗粒产生加速度的力F很小，静电除尘器11工作在除尘效率极低的状态下。为了弥补这一时段的损失，就必须提高供电电压值，但由于负载曲线3的严重非线性，导致在与半波高压曲线1中的峰值附近对应的时段内，负载曲线3将产生很大的峰值，而形成电流峰值的高密度自由电子并不能在短时间内都用于对路过的粉尘颗粒有效荷电，从而有大量剩余电子从电晕极线12直接飞向收尘极板13，形成电能的大量浪费。
另一方面，由于追求最佳电火花率的出现，必须采用的整流式供电出现瞬时电压最大值，静电除尘器内部的同极距L就不能任意加宽，一般取L＝200mm-400mm左右，否则，运行可靠性就很难得到保障，所以静电除尘器本体结构消耗钢材较多。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种耗电省，消耗钢材少的静电除尘器。
本发明所采用的技术方案是一种静电除尘器，包括有工频电源输入，调工器，工频升压变压器，工频高压整流器(硅堆)，高压端子，电源极线，集尘极板，地线端子，其特征在于从高压整流器的输出端，加装高压滤波器，然后把高压滤波器的直流高压输出端接到高压端子上。
进一步的，高压端子直流高压电源包含一个高频逆变环节，该环节由低压整流器，低频滤波器，高频逆变器，高频升压变压器，高频高压整流器，高频高压滤波器等环节前后依次串联构成。
进一步的，静电除尘器中每两块集尘极板间的间隔大约在400mm-800mm。除尘器电场工作在无电火花击穿的条件下。
在负载条件和静电除尘器结构参数基本相同的条件下，采用直流供电时所需的电压U1，与采用工频整流式供电时的高压平均值U2大致相当，因此，作为比较，在U1＝U2的条件下，如图3得出采用工频整流式供电时的负载电流曲线3的平均值为I2＝7.8mA，而采用直流供电时负载电流I1＝0.4mA，工频整流供电时和直流供电时消耗的功率分别为P2和P1，由P＝UI，于是得出，采用本发明的直流式供电比采用传统采用工频整流式供电时相对节电率k为k=1-P1P2=94.9%]]>当采用最佳电火花率除尘法时，除了必须采用工频整流式电源，产生上述电能浪费的过程外，还必须达到一定的高压电火花放电频率，将造成电能的进一步浪费。作为上述原理的验证例，也作为本发明所带来的直接效果，这里提供一组在首都钢铁公司获得的实际应用数据如下通风面积为80M2的大型静电除尘器系统，采用本发明的直流式供电，静电除尘器电场消耗功率为P1＝4.6KW；同一现场运行的130M2最佳电火花率除尘器电场消耗功率为P2＝70.0KW。作为比较，都折合到80M2通风面积时，前者比后者节电为k＝89.4％，有时可达93％左右，与理论节电率94.9％相一致。可见，本发明的节电方法很简单，而换来的效果是极为显著的。
而采用本发明的直流式供电，只要满足不发生电火花放电和适当的收尘面积的要求，同极距L就可以适当加宽，可取L＝400mm-800mm。同极距的加宽，在通风面积一定的条件下，就意味着静电除尘器11钢材消耗量的降低。实践表明，采用本发明时，可节约钢材10％-20％左右。
图1为现行“最佳电火花率除尘法”静电除尘器结构示意图；图2为直流式静电除尘器结构示意图；图3为采用直流式电源除尘与工频整流式除尘相比教机理分析图。
图4为高频逆变式直流高压静电除尘电源示意图。其中，1-工频整流正弦半波电源波形、2-静电除尘器负载特性曲线、3-电源作用于负载时产生的瞬时负载电流曲线、4-工频半波电源的平均值高度或等值直流电源高度直线、5-工频半波电源作用于负载时产生的负载电流的平均值高度直线、6-等值直流电源作用于负载时产生的负载电流直线、7-工频电源输入端、8-调工器、9-工频升压变压器、10-工频高压整流器(硅堆)、11-静电除尘器、12-电源极线、13-集尘极板、14-地线端子、15-滤波器、16-高压端子、17-工频整流器、18-工频滤波器、19-高频逆变器、20-高频升压变压器、21-高频高压整流器、22-高频高压滤波器、23-高频逆变升压环节、24-静电除尘器。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的实施方式。
如图2所示，本发明静电除尘器24包括工频电源输入7，调工器8，工频升压变压器9，工频高压整流器(硅堆)10，高压滤波器15，可用普通低频电容器制作，静电除尘器24本体内有电源极线12，集尘极板13，地线端子14，高压端子16，调工器8可以是调压器或双向可控硅整流器，高压滤波器15可用普通低频电容器制作，集尘极板13极距L可取400mm-800mm。50Hz-50Hz工频电源7由调工器8控制后的电压被升压器9变成高压，再由高压整流器10整流成半波或全波脉动高压，引入一个滤波器15，把脉动的整流后的波形滤成不过零点的直流形式，流向直流高压端子16。通过调整调工器8，使直流高压端子16的电压升高到图3中直线4所示的高度U1，恰能满足当时静电除尘器24排放指标的要求。根据粉尘颗粒受到的电场力F＝Eq的原理，带电粉尘颗粒在电场中受到电场力的作用，飞向集尘极板13，因此，采用直流电源供电，且电压达到一定数值时，也是可以实现静电除尘的目的的。静电除尘器电场工作的条件是始终无电火花发生。
本发明所用的直流式高压静电除尘电源，可以采用如下的工频直接升压和高频逆变升压两种具体的技术方案来实现。
直接升压式如图2，工频电源7的调工器8可由调压器构成，也可由一只双向可控硅整流器或两只反并联的单向可控硅整流器构成，通过改变可控硅的触发角的方法，来控制送往工频升压变压器9初级电压的平均值大小，直接升压后的交流高压经普通工频高压整流器10整流，再经普通工频高压电容器构成的滤波器15，得到略有低频波纹的直流高压，通过高压电缆，送到静电除尘器24的高压绝缘子16上，同时，电缆的屏蔽层接到地线端子14上，使电晕极线12与集尘极板13间形成除尘静电场。
逆变升压式如图4所示，经调工器8后的受控工频低压电源，经普通工频整流器17整流、滤波器18滤波后，由逆变器19变成高频振荡波，再经高频变压器20升压、高频高压整流器21整流、高频滤波器22滤波，产生出带高频波纹的直流高压，通过高压电缆连接到静电除尘器24的高压绝缘子16上。其中，逆变器19的最佳工作频率范围可在6kHz-20kHz。注意到，逆变整流后的直流高压上带有高频波纹，有利于对粉尘颗粒的荷电，提高除尘效率。
图3中，曲线2为除尘器24的Uo-Io特性曲线，简称为负载曲线2，它是根据现场实测数据绘制而成，与除尘器中粉尘浓度δ相对应。在时刻a时，通过调整调工器8，使直流高压端子16的电压升高到直线4所示的高度U1，恰能满足当时静电除尘器排放指标的要求。此时，直线4与负载曲线2的交点h所对应的直线6的高度I1，就是本发明采用直流式高压16作用于负载2时所产生的静电除尘器电场电流值，其电场消耗功率为P1＝U1I1。
本发明的具体实施方式
可分为替换式和重新设计式两种对于现实中正在采用最佳电火花率的静电除尘系统，可以采取如下的替换方法来实施本发明把原用的工频整流式静电除尘器11的高压端子16处断开，同时断开接到端子14处的地线，把直流高压电源输出电缆线接到原静电除尘器11的高压端子16上，作为电缆线的屏蔽层接到地线端子14上。调节调工器8的输出电压，使经变压器9升压、高压整流器10整流和滤波器15滤成直流高压电压受到控制，一直调到静电除尘所需的电压为止。调节调工器8时，注意本发明的实施条件是任何时候静电除尘器静电场内部都不发生电火花击穿现象。
对于新建的或准备大修的静电除尘器系统，可以在采用直流式高压电源及保证静电除尘器通风面积要求的条件下，对静电除尘器的同极距L采取宽极距设计方案，从而达到节约能源和节约资源的目的，只需注意到满足静电除尘器电场中不发生电火花击穿这一条件。其中，同极距的最佳选择范围是L＝400mm-800mm，其它方法和步骤与替换式相同。
权利要求1.一种静电除尘器，包括有工频电源输入，调工器，工频升压变压器，工频高压整流器(硅堆)，高压端子，电源极线，集尘极板，地线端子，其特征在于从所述高压整流器的输出端，加装高压滤波器，然后把所述高压滤波器的直流高压输出端接到所述高压端子上。
2.如权利要求1所述的静电除尘器，其特征在于所述高压端子直流高压电源包含一个高频逆变环节，该环节由低压整流器，低频滤波器，高频逆变器，高频升压变压器，高频高压整流器，高频高压滤波器等环节前后依次串联构成。
3.如权利要求1所述的静电除尘器，其特征在于所述静电除尘器中每两块所述集尘极板间的间隔大约为400mm-800mm，除尘器电场工作在无电火花击穿的条件下。
专利摘要本实用新型公开了一种静电除尘器，包括有工频电源输入，调工器，工频升压变压器，工频高压整流器(硅堆)，高压端子，电源极线，集尘极板，地线端子，其特征在于从所述高压整流器的输出端，加装高压滤波器，然后把所述高压滤波器的直流高压输出端接到所述高压端子上，静电除尘器中每两块集尘极板间的间隔大约在400mm－800mm。本实用新型的节电方法简单，效果显著，并且钢材消耗量降低，实践表明，采用本实用新型时，可节约钢材10％－20％左右，可节约电能50％－90％。
文档编号B03C3/66GK2782221SQ20042012009
公开日2006年5月24日 申请日期2004年12月24日 优先权日2004年12月24日
发明者赵富, 葛淑欣, 于文海, 何健, 李泽民 申请人:石家庄市自动化研究所