临界脉冲电源技术简介

1、静电除尘静电除尘临界临界( (微微) )脉冲电源脉冲电源技术及应用技术及应用静电除尘最高效最节能电源静电除尘最高效最节能电源临界临界( (微微) )脉冲电源技术及应用案例简介脉冲电源技术及应用案例简介2022年3月6日提提 纲纲 四四一、公司简介一、公司简介二、事业背景二、事业背景三、除尘方式选择三、除尘方式选择四、除尘电源类型四、除尘电源类型五、除尘电源理论创新五、除尘电源理论创新六、产品系列及性能六、产品系列及性能七、静电除尘机理七、静电除尘机理八、荷电效率八、荷电效率九、驱进速度九、驱进速度十、除尘效率十、除尘效率十一、临界脉冲柔特性机理十一、临界脉冲柔特性机理十二、临界脉冲电源的技术要

2、点十二、临界脉冲电源的技术要点十三、三种新型电压的比较十三、三种新型电压的比较十四、施工方式及工期十四、施工方式及工期十五、在水泥十五、在水泥厂的应用案例厂的应用案例十六、在钢铁厂的十六、在钢铁厂的实验实验案例案例十七、在钢铁十七、在钢铁厂的应用案例厂的应用案例十八、在化工十八、在化工厂的应用案例厂的应用案例十九、在火电十九、在火电厂的实验案例厂的实验案例二十、在火电二十、在火电厂的应用案例厂的应用案例二十一、在供热锅炉的应用案例二十一、在供热锅炉的应用案例二十二、承诺二十二、承诺雾霾全国分布与钢铁产能分布对比示意图主要雾霾地区工业产品产量占全国比重主要雾霾地区工业产品产量占全国比重雾霾天气雾

3、霾天气原因：空气中细颗粒物原因：空气中细颗粒物PM2.5PM2.5浓度高浓度高大部分雾霾地区产业以电力、钢铁、建材、水泥等重工业为主大部分雾霾地区产业以电力、钢铁、建材、水泥等重工业为主对于这些区域，今后政府部门会严格控制新增钢铁产能、加强监管环对于这些区域，今后政府部门会严格控制新增钢铁产能、加强监管环保设施建设和运行保设施建设和运行省份钢铁2013水泥2013电力2013汽车保有量2012河北24.20%5.24%4.63%6.9%江苏10.87%7.43%7.95%6.9%山东7.86%6.70%6.50%9.3%湖北3.71%4.56%4.00%2.8%河南3.51%6.93%5.30

4、%5.4%安徽3.02%5.01%3.64%2.9%湖南2.24%4.65%2.50%2.9%四川2.20%5.74%4.81%4.5%浙江1.78%5.15%5.45%6.9%广东1.85%5.54%7.35%9.4% 10省合计61.24%56.95%52.13%57.8%环境保护部：环境保护部：20132013年，钢铁主要产能集聚区的京津冀、长三角年，钢铁主要产能集聚区的京津冀、长三角平均达标天数分别为平均达标天数分别为37.5%37.5%、64.2%64.2%；PM2.5PM2.5重度污染以上的天数占全年的比例分别高达重度污染以上的天数占全年的比例分别高达19%19%，6%6%；747

5、4个城个城市市PM2.5PM2.5重度污染以上的天数占全年的比例高达重度污染以上的天数占全年的比例高达8%8%。环境承载能力环境承载能力的限制和压力的限制和压力二、事业背景二、事业背景减排减排 在我国能源消费结构中，煤炭占68.5%，石油占比17.7%，水能7.1%，天然气4.7%，核能占0.8%，其他占1.2%。2012年，我国消耗了占全世界近一半的煤炭，火电则燃烧了全国一半的电煤。“实现雾霾治理、减少温室气体排放，中国必须从源头煤炭抓起。工业排放主要由火电厂产生，为此国家发布了火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011），此标准从2014年7月1日开始执行，要求一般地区排放的烟尘浓

6、度30mg/Nm3。国家环保部发布第14号公告，要求自2014年7月1日起，重点控制区47个城市主城区的燃煤机组执行特别排放限值，烟尘排放指标为20mg/m3。GB13223-2011 2015年12月2日国务院常务会议决定：全面实施燃煤电厂超低排放的改造和节能改造，要求到2020年火电煤耗下降到燃煤机组大气污染物排放浓度达到或接近燃气轮机组排放限值，即，排放的烟尘浓度5mg/Nm3。超低排放超低排放 一些企业甚至提出火电厂排放的烟尘浓度1mg/Nm3。近零排放近零排放二、事业背景二、事业背景节能节能 2012年我国一次能源消费量36.2亿吨标煤，消耗全世界20%的能源，单位GDP能耗是世界平

7、均水平的2.5倍，美国的3.3倍，日本的7倍，同时高于巴西、墨西哥等发展中国家。“中国能源消耗高，能效极低。”（中国工程院院士、原能源部副部长陆佑楣） 节能减排“十二五”规划要求“十二五”节能减排目标：到2015年实现单位国内生产总值能耗比2010年下降16%。降低单位降低单位GDPGDP能耗能耗降低厂用电率降低厂用电率直接经济效益直接经济效益 工频电源功率因数低，能耗较高。而近年，为减排达标，很多电厂采用“高频电源”或“三相电源”取代“工频电源”进行提效改造。但，减排模式下的高频、三相电源，比工频电源更耗电30100%。 国家发改委、环保部、国家能源局联合印发煤电节能减排升级与改造行动计划(

8、20142020年)要求，到2020年，现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗将低于310克/千瓦时，其中现役60万千瓦及以上机组（除空冷机组外）改造后平均供电煤耗低于300克/千瓦时；新建燃煤发电项目100万千瓦级湿冷、空冷机组设计供电煤耗分别不高于282、299克/千瓦时，60万千瓦级湿冷、空冷机组分别不高于285、302克/千瓦时。占厂用电占厂用电0.40.40.6%0.6%三、除尘方式的选择三、除尘方式的选择除尘除尘静电式：静电式：布袋式：布袋式：电袋式：电袋式：三、除尘方式的选择三、除尘方式的选择静电除尘静电除尘布袋布袋/ /电袋电袋除尘除尘三、除尘方式的选择三、除尘方式的选择除尘方式对

9、比除尘方式对比序号序号项目项目布布袋除尘器袋除尘器电袋除尘器电袋除尘器静静电除尘器电除尘器1除尘机理过滤拦截粉尘荷电吸附+过滤拦截粉尘荷电吸附2煤质、灰分对除尘效率的影响除尘效率受煤质、灰分影响小，如煤质中硫份或氮氧化物高则对滤袋寿命有影响。如煤种变化时，由于烟气量与灰份均会出现较大变化，这些变化将直接影响滤袋使用寿命。 除尘效率受煤质、灰分影响小，如煤质中硫份或氮氧化物高则对滤袋寿命有影响。如煤种变化时，由于烟气量与灰份均会出现较大变化，这些变化将直接影响滤袋使用寿命。 有一定影响，但正常工况下除尘效率没有问题。烟气成份中的硫份、氮氧化物含量高有利于提高除尘效率。3烟温对设备的影响烟温高于1

10、60时会显著降低滤袋寿命，如持续则滤袋将短时间内烧毁并破损。当锅炉出现爆管时由于前级没有电除尘器，滤袋影响较大。尤其是不允许除尘器采用旁路，将对滤袋寿命带来较大考验。烟温高于160时会显著降低滤袋寿命，如持续则滤袋将短时间内烧毁并破损。当锅炉出现爆管时由于前级有电除尘器，滤袋影响较小。尤其是不允许除尘器采用旁路，将对滤袋寿命带来较大考验。高烟温对除尘效率略有影响，但设备整体对高温烟气承受能力强，同时对除尘器使用寿命没有影响。4排放稳定性、设备可靠性排放稳定，但布袋寿命短，后期出现破袋时，排放浓度会急剧增加。排放稳定，但布袋寿命短，后期出现破袋时，排放浓度会急剧增加。效率稳定，设备长期可靠。5除

11、 尘 器 阻 力(平均值)刚投运时小于1200 Pa，后期大于1500 Pa。刚投运时小于1000 Pa，后期大于1200 Pa。小于280Pa ，且长期稳定。6综合能耗能耗最大能耗较大能耗最低7使用寿命滤袋寿命一般为4年，个别煤种时间较短，好的状态可与机组大修匹配，达到5年。滤袋寿命一般为4年，个别煤种时间较短，好的状态可与机组大修匹配，达到5年。电源为电力电子产品，寿命达15年以上，20年。8维护工作维护工作量最大，滤袋出现破损时，维护难度大，综合维护费较高。维护工作量较大，滤袋出现破损时，维护难度大，综合维护费较高。维护简便工作量最小，寿命最长维护费用最低。9投资大大相当于电袋的四分之三

12、10运行费用设备运行费用主要为滤袋和阀的更换费用，每次大修更换滤袋费用达设备总造价三分之一。 设备运行费用主要为滤袋和阀的更换费用，每次大修更换滤袋费用达设备总造价五分之一。运行费用低。11二次污染处理换下的破损滤袋暂无法处理，二次污染严重，存在二次环保风险。换下的破损滤袋暂无法处理，二次污染严重，存在二次环保风险。无三、除尘方式的选择三、除尘方式的选择除尘电耗对比除尘电耗对比项项 目目布布袋袋除尘器除尘器电袋电袋除尘器除尘器工频工频电电源源除尘器除尘器临界脉冲电电源源除尘器除尘器阻碍导致引风机的功率消(KW)14101180290290空压机功率消耗(KW)1806000冷冻干燥机功率消耗(

13、KW)20800电除尘器运行功率消耗(KW)06001500450功率消耗合计(KW)161018481790740电费合计（万元/年）（0.4元/度）644739716296（600MW600MW机组）机组）三、除尘方式的选择三、除尘方式的选择除尘运行维护费用对比除尘运行维护费用对比项项 目目布布袋袋除尘器除尘器电袋电袋除尘器除尘器工频工频电电源源除尘器除尘器临界脉冲电电源源除尘器除尘器易损件的更换费用(万元)571010滤袋、笼骨的更换费用(万元)40035000电耗费用(万元)644739716296年运行费用合计(万元)10491096726306年运行费用差额(万元)74379042

14、00使用15年差额(万元)111451185063000（600MW600MW机组）机组）三、除尘方式的选择三、除尘方式的选择除尘技术方案的对比除尘技术方案的对比序号技术名称在线施工施工周期空间要求投资额额安全稳定设备腐蚀风险运维工作量配件寿命二次污染增加风阻增加电耗节能效果减排效果1 电袋/布袋不可长低大好低大短大大大差好2烟气调质或微细颗粒荷电凝并不可长高较大 较差高大较短大无较小差较差3 本体扩容 不可长高较小好低小长无小无一般4 径流式电除尘器 不可长高大较差 较高大短小大小差？5 旋转阳极板 不可长中大差低大较短无无小差好6低低温烟气换热器 不可长高较大 一般 较高大较短无较小小好一

15、般7 湿式电除尘 不可长高大一般高大较长大大大差很好8脱硫除雾除尘一体化不可 较长中中较好低小长无小小一般 很好9 高频电源 可短低较小 较好高小长无无大差较差10 脉冲电源 可较长中大差低大短无无小较好？1111 临界脉冲电源临界脉冲电源 可可短短低低中中好好极低极低 极小极小长长无无无无减小减小 很好很好 很好很好三、除尘方式的选择三、除尘方式的选择最佳除尘方案最佳除尘方案湿式电除尘湿式电除尘二二脱硫除雾除尘一体化脱硫除雾除尘一体化布袋布袋/ /电袋电袋一一临界脉冲电源临界脉冲电源20mg/Nm35mg/Nm3最高效最高效最节能最节能最环保最环保最廉价最廉价最简便最简便四、除尘电源类型四、

16、除尘电源类型静电除尘静电除尘除尘电源除尘电源四、除尘电源类型四、除尘电源类型单相电源单相电源三相电源三相电源高频电源高频电源（包括恒流源）（包括恒流源）脉冲电源脉冲电源临界脉冲电源临界脉冲电源工频电源工频电源工频电源工频电源高频电源高频电源高频电源高频电源双频电源双频电源软稳电源软稳电源高频电源高频电源四、除尘电源类型四、除尘电源类型选择电源要素选择电源要素保持长期稳定高效（消除电腐蚀）保持长期稳定高效（消除电腐蚀）高度集成一体化结构（高度集成一体化结构（体积小、重量轻、安装方便、节省空间、辅助资材设备少体积小、重量轻、安装方便、节省空间、辅助资材设备少）全自动化集控，操控便捷全自动化集控，操

17、控便捷易维护、费用低易维护、费用低与振打及与振打及DCSDCS系统的接口、协调（标准通道协议）系统的接口、协调（标准通道协议）除尘能力强除尘能力强运行电耗低运行电耗低适应不同灰质（比电阻范围宽）适应不同灰质（比电阻范围宽）三相平衡三相平衡, ,无缺相损耗无缺相损耗抗高低温、高湿、低压能力强抗高低温、高湿、低压能力强安全运行安全运行四、除尘电源类型四、除尘电源类型除尘电源的进化除尘电源的进化 三相电源 高频电源临界脉冲电源 工频电源两个国际首创除尘电源理论：一、国际首次提出“空间自由离子密度”对除尘效率的影响高于场强的理论，并进行了量化。 电场气体放电在“二次电子崩”和“流注初期”状态，“空间自

18、由离子密度”才能最大化，最利于粉尘荷电。二、国际首次提出“临界区”的概念，并进行了量化。 火花放电临界电压是一个区域，并不是单独的点构成的曲线，临界脉冲电源定义并利用这个区域进行控制，实现了电源在最佳除尘区内工作。五、五、除尘电源创新理论临界脉冲电源主电路图临界脉冲电源主电路图六、产品系列及性能六、产品系列及性能临界脉冲电源的三大卓越性能：临界脉冲电源的三大卓越性能：1、比工频电源减排70%70%以上以上，同时同时节能303060%60%； 2、比高频和三相电源减排40%40%以上以上，同时同时节能60%60%；在确保比高频和三相电源减排效果高出25%25%以上以上的前提下，节能404080%

19、80%； 3、极大程度避免电腐蚀，使本体性能长期稳定高效运行，减少维护量，延长使用寿命。六、产品系列及性能六、产品系列及性能临界脉冲临界脉冲系列：系列： LM-15kW(LM-15kW( 300mA/300mA/100kV)100kV) LM-30kW(LM-30kW( 600mA/600mA/100kV)100kV) LM-50kW(LM-50kW(1000mA/1000mA/100kV) 100kV) LM-75kW(LM-75kW(1500mA/1500mA/100kV)100kV)外形尺寸：外形尺寸：16509002200(mm)重量：重量：850(kg)临界脉冲电源七、静电除尘机理七

20、、静电除尘机理七、静电除尘机理七、静电除尘机理 电除尘器工作原理示意1电晕极；2电子；3离子；4粒子；5集尘极；6供电装置；7电晕区 1.1.粉尘粒子荷电粉尘粒子荷电2.2.荷电粒子驱进和积尘荷电粒子驱进和积尘3.3.收尘收尘电子崩电子崩自由电子自由电子附着电负性气体附着电负性气体气体负离子气体负离子形成空间电流形成空间电流电晕电流电晕电流电晕外区电晕外区电晕外区电晕外区电晕区电晕区七、静电除尘机理七、静电除尘机理七、静电除尘机理七、静电除尘机理1.1.荷电效率：荷电效率：气体电离和电晕放电气体电离和电晕放电2.2.驱进场强驱进场强3.3.电晕闭锁电晕闭锁4.4.反电晕反电晕5.5.“Z Z”

21、字运动字运动6.6.二次扬尘：二次扬尘：振打、火花、断电降压振打、火花、断电降压1.1.阴极线阴极线2.2.阳极板阳极板3.3.极配极配4.4.集尘面积集尘面积5.5.壳体漏风壳体漏风6.6.分区大小分区大小7.7.均风均风8.8.烟气量或烟气流速烟气量或烟气流速9.9.烟温烟温10.10.湿度湿度11.11.飞灰成分飞灰成分12.12.粉尘粒度粉尘粒度13.13.气体成分气体成分固固有有因因素素影响除尘效率的要素影响除尘效率的要素能动因素能动因素7.7.电腐蚀电腐蚀粒子荷电方式粒子荷电方式八、荷电效率八、荷电效率 大大(1.0um(1.0um以上以上) )一一 中中(0.2(0.21.0um

22、)1.0um)二二 小小(0.2um(0.2um以下以下) )三三 电场荷电电场荷电电场荷电电场荷电+ +扩散荷电扩散荷电 扩散荷电扩散荷电粉尘粒子粒径粉尘粒子粒径 荷电方式荷电方式电场荷电电场荷电八、荷电效率八、荷电效率（a）粒径大于1.0m左右的较大粒子在电场中被极化，引起电场局部变形，电力线被粒子遮断。（b）粒子荷电后形成的电场与外加电场方向相反，产生斥力，使粒子附近的电力线变形，这时粒子只能从电场的较小部分接受电荷，荷电速率相应减慢。（c）粒子继续荷电后，面向离子流来一侧进入粒子的电力线继续减少，最终荷电粒子本身产生的电场和外加的电场正好平衡，粒子上的电荷达到饱和状态。电场荷电电场荷电

23、八、荷电效率八、荷电效率232popposEdq饱和荷电量：饱和荷电量：式中式中 dp粒径（粒径（m）；）； Eo荷电场强荷电场强（V/ m）；）； o真空介电常数，8.8510-12 （F/ m C/Nm2）；）； p粒子的相对介电系数。粒子的相对介电系数。 （导电材料p =；绝缘材料p =1；金属氧化物p =1218；石英p =4.0。）电场荷电电场荷电八、荷电效率八、荷电效率瞬时荷电量：瞬时荷电量：osttttqq式中式中 to电场荷电时间常数，即荷电率电场荷电时间常数，即荷电率qt/qs=50%的荷电时间，由下式确定：的荷电时间，由下式确定：ioooeKNt4设设qt为粒子经时间为粒子

24、经时间t后的瞬时荷电量，后的瞬时荷电量，qt/qs即为粒子的荷电率，它与荷电时即为粒子的荷电率，它与荷电时间间t的关系为：的关系为： No 电晕场中带电离子的（数量）密度电晕场中带电离子的（数量）密度 （个m3）；）； e 基础电荷基础电荷 1.60218921019（C）；）； Ki 离子迁移率（离子迁移率（ m2/(Vs) ） 。式中式中 Ki0 标态（标态（TN = 273K PN =1.013105Pa时的离子迁移率。时的离子迁移率。 ）电场荷电电场荷电八、荷电效率八、荷电效率232popposEdq瞬时荷电量：瞬时荷电量：Eo 荷电场强荷电场强No 电晕场中带电离子的数量密度电晕场中

25、带电离子的数量密度 osttttqqioooeKNt4扩散荷电扩散荷电八、荷电效率八、荷电效率扩散荷电：扩散荷电：是离子做不规则热运动和粒子相碰的结果，是小于是离子做不规则热运动和粒子相碰的结果，是小于0.2m0.2m粒子的主要荷电机制。粒子的主要荷电机制。 怀特（怀特（WhiteWhite）导出不考虑电场影响的扩散荷电电量计算公式为：）导出不考虑电场影响的扩散荷电电量计算公式为：mkTteNdekTdtqooppo221ln2)(2k 波尔兹曼常数，波尔兹曼常数，1.3810-23 J/K；T 气体温度（气体温度（K）；）；m 离子质量（离子质量（kg）；）； t 时间（时间（s）。）。 瞬

26、时荷电量：瞬时荷电量：No 电晕场中带电离子的数量密度电晕场中带电离子的数量密度 电场荷电电场荷电+扩散荷电扩散荷电八、荷电效率八、荷电效率mkTteNdekTdtqooppo221ln2)(2瞬时荷电量：瞬时荷电量：232popposEdqEo 荷电场强荷电场强 No 电晕场中带电离子的（数量）密度电晕场中带电离子的（数量）密度 osttttqqioooeKNt4八、荷电效率八、荷电效率电晕放电电晕放电火花放电火花放电1 1、时间占比极小，但耗、时间占比极小，但耗能巨大。能巨大。2 2、电腐蚀，除尘效率衰、电腐蚀，除尘效率衰减，本体寿命缩短。减，本体寿命缩短。3 3、搅动，二次扬尘。、搅动，

27、二次扬尘。4 4、形成能量窄通道，极、形成能量窄通道，极大程度降低空间自由大程度降低空间自由离子密度。离子密度。火花放电副作用火花放电副作用 初始电子崩（电离室）：初始电子崩（电离室）：P=270 mmHg，E=10.5kv/cm，a和和b的时间隔为的时间隔为1 10-7s电子崩在空气中的发展速度约为电子崩在空气中的发展速度约为1.25 107cm/s电子崩及流注放电电子崩及流注放电八、荷电效率八、荷电效率新出现的电离特强的放电区域称为流注，它迅速由新出现的电离特强的放电区域称为流注，它迅速由阳极向阴极阳极向阴极发展，故称为正流注。发展，故称为正流注。流注流注的发展速度较同样条件下电子崩的发展

28、速度要大一个数量级的发展速度较同样条件下电子崩的发展速度要大一个数量级， 12 108cm/s。初始电子崩转变为流注的瞬间初始电子崩转变为流注的瞬间P=273 mmHg，E=12kv/cm阳极流注发展过程阳极流注发展过程电子崩及流注放电电子崩及流注放电八、荷电效率八、荷电效率(a)(b)(c)负流注的产生和发展负流注的产生和发展电子崩及流注放电电子崩及流注放电八、荷电效率八、荷电效率正流注的产生和发展正流注的产生和发展电子崩及流注放电电子崩及流注放电八、荷电效率八、荷电效率八、荷电效率八、荷电效率 空气放电特性空气放电特性“临界微脉冲”使工作点保持在空气放电特性曲线的最高点及其的右侧很小的区域

29、内。体现“可变内阻”特性，即，“限能”抑制流注生长，避免产生火花放电。同时，“储能”以保持高电压。脉冲提高火花临界电压的机理与局限脉冲提高火花临界电压的机理与局限电场击穿电压与激励电压波形的关系电场击穿电压与激励电压波形的关系左图是空气放电典型的伏安特性，影响空气放电伏安特性的有空气的温度、湿度、气压、流速等，同时空气放电也与加在电场的激励电压波形有关。空气击穿与加载电压的波形有关，左图曲线15的脉宽t1 t2 t3 t4 t5，窄脉冲的电源电场击穿电压高，宽脉冲的电源电场击穿电压低。当供电电源采用110us脉冲供电时，电场击穿电压是常规直流电压的1.52倍。 八、荷电效率八、荷电效率脉冲提高

30、火花临界电压和空间气体离子密度的机理脉冲提高火花临界电压和空间气体离子密度的机理八、荷电效率八、荷电效率基础电压的极限U（kV）tUf（kV）八、荷电效率八、荷电效率脉冲提高火花临界电压的机理与局限脉冲提高火花临界电压的机理与局限八、荷电效率八、荷电效率临界脉冲电源与进口脉冲电源比较临界脉冲电源与进口脉冲电源比较荷电尘粒在电场内受到静电力荷电尘粒在电场内受到静电力（库仑力）：（库仑力）：F=qEj (N) (1) Ej集尘极周围电场强度，集尘极周围电场强度，V/m。尘粒在电场内作横向运动时，要受到空气的阻力，当尘粒在电场内作横向运动时，要受到空气的阻力，当Rec1时，时，空气阻力空气阻力（斯托

31、克斯（斯托克斯阻力）阻力）: P=3dp (N) (2) 尘粒与气流在横向的相对运动速度，尘粒与气流在横向的相对运动速度，m/s。当静电力等于空气阻力时，作用在尘粒上的外力之和等于零，尘粒在横向作等速运动当静电力等于空气阻力时，作用在尘粒上的外力之和等于零，尘粒在横向作等速运动，这时尘粒的运动速度称为驱进速度。这时尘粒的运动速度称为驱进速度。 =qEj /3dp (m/s) (3)将将Ej简化为除尘器电场平均简化为除尘器电场平均强度强度Ep；由于荷电电场与驱进电场为同一电场，；由于荷电电场与驱进电场为同一电场， E0也简化也简化为除尘器电场平均为除尘器电场平均强度强度Ep ，则：，则：与与No

32、近似正比，与近似正比，与Ep 2近似正比。近似正比。九、驱进速度九、驱进速度荷电烟尘粒子的驱进速度：荷电烟尘粒子的驱进速度： 对对于于dp0.2m的尘粒，上式应进行修正：的尘粒，上式应进行修正： = Kc qEj /3dp (m/s) (4) Kc库库（肯）（肯）宁汉滑动修宁汉滑动修正正系数。系数。 气体的动力粘度，随温度的增加而增加，因此烟气温度增加时，尘粒的驱进速气体的动力粘度，随温度的增加而增加，因此烟气温度增加时，尘粒的驱进速度和除尘效率都会下降。度和除尘效率都会下降。Rec 临界雷诺数临界雷诺数。层流，紊流（湍流）。层流，紊流（湍流）。九、驱进速度九、驱进速度九、驱进速度九、驱进速度

33、Ep5.25.45.65.86.06.26.46.66.80.75110.810.87110.934411.06781.13781.211.28441.78 1.78 1.11.1378378 = = 2.2.020253531.1 1.1 0.8 = 1.375 0.8 = 1.375 1.375 1.375 1.31.3 = = 1.781.78No（近似值）（近似值）要求出电除尘器的除尘效率需建立微分方程。但由于电除尘器的除尘效率与粉尘性质要求出电除尘器的除尘效率需建立微分方程。但由于电除尘器的除尘效率与粉尘性质、电场强度、气流速度、气体性、电场强度、气流速度、气体性质质及除尘器结构等因

34、素有关，要严格地从理论上推导及除尘器结构等因素有关，要严格地从理论上推导除尘效率方程式是困难的，因此在推导过程中作以下假设：除尘效率方程式是困难的，因此在推导过程中作以下假设：电除尘器横断面上有两上区域，集尘极附近的层流边界层和几乎占有整个断面的紊电除尘器横断面上有两上区域，集尘极附近的层流边界层和几乎占有整个断面的紊流区。流区。尘粒运动受紊流的控制，整个断面上的浓度分布是均匀的。尘粒运动受紊流的控制，整个断面上的浓度分布是均匀的。在边界层尘粒具有垂直于避面的分速度在边界层尘粒具有垂直于避面的分速度。忽略电风、气流分布不均匀、二次扬尘等因素的影响。忽略电风、气流分布不均匀、二次扬尘等因素的影响

35、。十、除尘效率十、除尘效率除尘效率的计算除尘效率的计算静电除尘器除尘效率分析模型图静电除尘器除尘效率分析模型图设气体和粉尘在水平方向的流速为设气体和粉尘在水平方向的流速为（m/s）；除尘器内某一断面上气体含尘浓度为）；除尘器内某一断面上气体含尘浓度为y（g/m3）；气流运动方向上每单位长度集尘面积为）；气流运动方向上每单位长度集尘面积为a（m2/m）；气流运动方向上除尘器）；气流运动方向上除尘器的横断面积为的横断面积为F（m2）；电场长度为）；电场长度为l（m）；尘粒的驱进度为气流运动方向上除尘器）；尘粒的驱进度为气流运动方向上除尘器的横断面积为的横断面积为F（m2）；电场长度为（）；电场长度

36、为（m）；尘粒的驱进速度为）；尘粒的驱进速度为（m/s）。）。在在d时间内，在时间内，在d空间捕集的粉尘量空间捕集的粉尘量dm=（d）dy=-F（dx）dy (1)把把d=d代入上式，则代入上式，则对上式两边进行积分，对上式两边进行积分，式中式中y1除尘器进口处含尘浓度，除尘器进口处含尘浓度，g/m3；y2除尘器出口处含尘浓度，除尘器出口处含尘浓度，g/m3。将将F=L、=A上式，则上式，则十、除尘效率十、除尘效率除尘效率的计算除尘效率的计算式中式中L除尘器处理风量，除尘器处理风量，m3/s；A集尘极总的集尘面积，集尘极总的集尘面积，m2。则除尘效率为则除尘效率为根据在一定的除尘器结构形式和运

37、行条件下测得的总捕集效率值，代入德意希方程反根据在一定的除尘器结构形式和运行条件下测得的总捕集效率值，代入德意希方程反算出相应的驱进速度值，称为有效驱进速度，用算出相应的驱进速度值，称为有效驱进速度，用p 表示。表示。 p实际上已成为一个把集尘实际上已成为一个把集尘极总面积和气体处理量以外的各种影响捕集效率的因素包括在内的参数。极总面积和气体处理量以外的各种影响捕集效率的因素包括在内的参数。 十、除尘效率十、除尘效率除尘效率的计算除尘效率的计算十、除尘效率十、除尘效率除尘效率的计算除尘效率的计算A Ap/ /L L3 33.913.91 4.614.615.55.56 66.916.917 7

38、7.57.58 88.58.59 99.229.22(%)(%)95959898999999.599.591391399.799.752152199.999.999.999.908808899.999.944744799.999.966566599.999.979779799.999.987787799.999.99019019.22 9.22 4.614.61 = = 2 2 9.22 9.22 6 6 = = 1.53671.5367E Ep p5.25.25.45.45.65.65.85.86.06.06.26.26.46.46.66.66.86.80.75110.810.87110.9

39、34411.06781.13781.13781.211.28441.78 1.78 1.13781.1378 = = 2.2.020253531.1 1.1 0.8 = 1.375 0.8 = 1.375 1.375 1.375 1.31.3 = = 1.781.78十一、临界脉冲柔特性机理十一、临界脉冲柔特性机理 空气放电特性空气放电特性最理想电源最理想电源 一般除尘电源将有效电压控制在红线附近E0EE0 x电子崩的头部集中着大部分的电子崩的头部集中着大部分的正离子和几乎全部电子。原有正离子和几乎全部电子。原有均匀场强在电子崩前方和尾部均匀场强在电子崩前方和尾部处都增强了。处都增强了。电场畸

40、变形成动态临界区电场畸变形成动态临界区十一、临界脉冲柔特性机理十一、临界脉冲柔特性机理1. 电子的迁移速度比正离子的要大两个数量电子的迁移速度比正离子的要大两个数量级级，出现了大量的空间电荷，崩头最前面集出现了大量的空间电荷，崩头最前面集中着电子中着电子,其后直到尾部则是正离子，而其其后直到尾部则是正离子，而其外形则好似球头的锥体。外形则好似球头的锥体。2. 当电子崩发展到足够程度后，空间电荷将当电子崩发展到足够程度后，空间电荷将使外电场明显畸变，大大加强了崩头及崩尾使外电场明显畸变，大大加强了崩头及崩尾的电场而削弱了崩头内正、负电荷区域之间的电场而削弱了崩头内正、负电荷区域之间的电场的电场。

41、3. 崩头前后，电场明显增强，有利于发生分崩头前后，电场明显增强，有利于发生分子和离子的激励现象，当它们从激励状态回子和离子的激励现象，当它们从激励状态回复到正常状态时，就将放射出光子。崩头内复到正常状态时，就将放射出光子。崩头内部正、负电荷区域之间电场大大削弱，则有部正、负电荷区域之间电场大大削弱，则有助于发生复合过程助于发生复合过程,同样也将发射出光子。同样也将发射出光子。 平板电极间电子崩空间电荷对外电场的畸变平板电极间电子崩空间电荷对外电场的畸变电场畸变形成动态临界区电场畸变形成动态临界区十一、临界脉冲柔特性机理十一、临界脉冲柔特性机理电源内阻与气体放电特性（工作点）U（kV）I（A）

42、上翘电源恒压电源低阻电源变阻电源恒流电源高阻电源十一、临界脉冲柔特性机理十一、临界脉冲柔特性机理高频三相电源控制机理火花控制U（kV）tUf（kV）十一、临界脉冲柔特性机理十一、临界脉冲柔特性机理高频三相电源控制机理火花控制t十一、临界脉冲柔特性机理十一、临界脉冲柔特性机理U（kV）高频三相电源控制机理火花控制t十一、临界脉冲柔特性机理十一、临界脉冲柔特性机理U（kV）（火花频率增加，平均有效电压略有提高）UtUf（kV）十一、临界脉冲柔特性机理十一、临界脉冲柔特性机理火花放电电压火花放电临界区电源输出电压60（kV）67（kV）临界脉冲电源从能量梯度控制入手，具有“硬件储能与限能”和“微脉冲

43、” 式供电特性，输出的电压随着工况(电场内温度、湿度、压力、粉尘浓度、粒度、比电阻以及市电波动)的变化，自动调节动态适应，使输出电压值稳定位于火花始发点以下临界区。无须大幅降压或关断以熄灭火花，连续输出临界电压，可实现最理想的也是运行中最高的场强（荷电场强、驱进场强）。使电场保持在“二次电子崩”与“流注初期”状态，空间自由电荷最多，荷电效率最高。 U(kV)U(kV)临界火化电压临界火化电压临界脉冲电源临界脉冲电源输出电压输出电压t t工频高频电源工频高频电源输出电压输出电压提效区提效区节能节能区区十一、临界脉冲柔特性机理十一、临界脉冲柔特性机理临界脉冲电源与高频临界脉冲电源与高频三相电源比较

44、三相电源比较临界区临界区：临界脉冲电源从能量梯度控制入手，具有“硬件储能与限能”和“微脉冲” 式供电特性，输出的电压随着工况(电场内温度、湿度、压力、粉尘浓度、粒度、比电阻以及市电波动)的变化，自动调节动态适应，使输出电压值稳定位于火花始发点以下临界区场强场强：无须大幅降压或关断以熄灭火花，连续输出临界电压，可实现最理想的也是运行中最高的场强（荷电场强、驱进场强）。“有效场强”最大化。空间自由离子密度空间自由离子密度：使电场保持在“二次电子崩”与“流注初期”状态，空间自由电荷最多，荷电效率最高。“空间自由离子密度”最大化。抑制电晕闭锁抑制电晕闭锁：高场强和高空间自由气体离子密度，使电晕放电能力

45、保持极高状态而且，由于电流较小，减少了同量大颗粒粉尘的多余荷电量，抑制电晕封闭。抑制抑制“Z Z”字型运动字型运动：低比电阻粉尘易于释放电荷，离开极板后，由于空间自由气体离子密度高，迅速再次荷电，利于集尘。抑制反电晕抑制反电晕：避免火花放电（全贯穿火花放电和局部火花放电），实现高电压低电流运行，使粉尘达到最佳荷电率，降低了粉尘层在极板上的电荷积累，有效抑制反电晕。拓宽捕集粉尘比电阻的范围拓宽捕集粉尘比电阻的范围：101010cm1031013cm。抑制二次扬尘抑制二次扬尘：小电流供电，降低了粉尘层对极板的吸引力，易振打脱落，在振打力度可调（如电磁振打）的情况下，可适当降低振打力度，减少二次扬尘

46、；不必断电或减压振打，保持高场强集尘状态，有效抑制二次扬尘；避免深度火花放电，减少因火花击穿而造成的扰动二次扬尘。大幅度节能大幅度节能：由于避免了火花放电所造成的能耗，并采用高频技术功率因数高，实现了更大幅度的节能。消除电腐蚀消除电腐蚀：由于“临界脉冲电源”技术在供电过程极大程度避免了火花放电状态，所以极大程度消除了电腐蚀，从而保证了除尘器本体包括极线、极板长期处于高效稳定运行状态。十二、临界脉冲电源技术要点十二、临界脉冲电源技术要点反电晕机理反电晕机理 当阳极板灰积到一定厚度时，比电阻高的灰在荷电后的负离子向除尘器阳极板趋近过程中，其荷电不容易释放到阳极板，负离子逐渐积累到阳极板表面，与阳极

47、板形成类似电容的电场，这个电场将抵消主电场，降低除尘效果；如果电场强度进一步加强后，这个电场将局部击穿激发出反向正离子向阴极线迁移，造成除尘器电流增大，但消耗的电能没有起到吸尘作用，这种现象就是反电晕现象。 振打周期内集尘层所带的电荷是动态的，取决于释放到阳极的电量与重新荷电电量的差值，供电电流越小，则越有利于抑制反电晕。所谓“脉冲式供电有效抑制反电晕”，其实质就是平均电流较小。解决方案：解决方案：低电流 1、平均再荷电电流小于荷电后的灰尘放电电流，使阳极板上粉尘积层的再次荷电量小于释放电量，降低了粉尘层在极板上的电荷积累。 2、平均再荷电电流等于或略大于荷电后的灰尘放电电流，但到 下次振打为

48、止，粉尘层电量的积累不足以产生反电晕。抑制反电晕抑制反电晕抑制反电晕抑制反电晕 火花放电，时间占比很小，但消耗能量巨大。避免火花放电，是节能火花放电，时间占比很小，但消耗能量巨大。避免火花放电，是节能的最大要因。的最大要因。 一、二电场，粉尘浓度高，粒径较大，粉尘荷电用电量也相应增加。一、二电场，粉尘浓度高，粒径较大，粉尘荷电用电量也相应增加。但，粉尘荷电用电量不足目前传统电源耗电的但，粉尘荷电用电量不足目前传统电源耗电的2%2%，对电除尘总耗电量基本，对电除尘总耗电量基本没有影响。没有影响。 但，高浓度的荷电粉尘会使电场电阻变小，为实现较高场强，被迫输但，高浓度的荷电粉尘会使电场电阻变小，为

49、实现较高场强，被迫输出了较大电流。从表面现象看，确实注入了较多能量。但电流越大，造成出了较大电流。从表面现象看，确实注入了较多能量。但电流越大，造成通过粉尘而传导的电量就越大，形成浪费。通过粉尘而传导的电量就越大，形成浪费。 火花放电，时间占比很小，但消耗能量巨大。火花放电始发点与电场火花放电，时间占比很小，但消耗能量巨大。火花放电始发点与电场介质相关，粉尘浓度高，更易闪落，这也是造成介质相关，粉尘浓度高，更易闪落，这也是造成“一、二电场输入很高能一、二电场输入很高能量量”的原因。的原因。 “ “需要输入更大能量需要输入更大能量”的的“理论理论”，或以，或以“能够向电场输入更大能量能够向电场输

50、入更大能量”为技术优势，不但不尊重电晕放电基本本质，对国内市场也造成了严重为技术优势，不但不尊重电晕放电基本本质，对国内市场也造成了严重误导。误导。大幅度节能大幅度节能十三、三种新型电源的比较十三、三种新型电源的比较电源类型临界脉冲电源高频电源脉冲电源国产进口国产进口设备相对费用中低中中高维护成本低中低中高设备重量（ KG）8505003200减排效果（以工频电源为参照）70%以上20%以下30%左右30%左右 50%（实践值）节能效果（以工频电源为参照）50%（减排同时节能）非减排模式下节电40%；减排模式下耗电30%100%。30%左右 50%（实践值）安全稳定性避免因火花放电产生电腐蚀，

51、除尘器本体长期稳定高效运行由于火花放电产生电腐蚀，除尘效率衰减严重。大功率连续工作状态下，极易损毁，后续维护费用很高。十四、施工方式及工期十四、施工方式及工期施工方式：可利用检修期施工，也可以在线施工。在线更换：采取单电源逐台切换方式，每台电源更换需要停电1h。无须拆除或移动任何原设备；低压电缆利旧。施工期：15天/每条线。 供货期：约为30天。十五、临界脉冲电源在水泥十五、临界脉冲电源在水泥厂的应用案例厂的应用案例 水泥厂窑头除尘器后面是没有脱硫装置（脱离洗尘），真实稳定减排，成了不容含糊的硬指标。 在行业除尘器本体普遍远劣于火电厂的基础上，只改三级电源，就要使粉尘浓度从55mg/Nm3左右

52、减为15mg/Nm3左右，减排73%，同时节电40%以上。 已被评为“中国水泥行业最佳使用技术（电除尘唯一）”，在水泥行业并已进入大规模推广阶段。十五、临界脉冲电源在水泥十五、临界脉冲电源在水泥厂的应用案例（一）厂的应用案例（一） 枣庄中联水泥有限公司（#3）5000t/d生产线窑头设有型号为“31/15/39/0.45”的静电除尘器，电场数为三级,截面积为215.5，通风量为25万m/h。高压供电系统采用3台1.8A/72KV的常规工频电源。除尘器进口浓度为10.1g/m,烟气温度通常为110130，最高温度为250，出口排放为52.6mg/m3。 2014年9月18日、10月10日，枣庄市

53、中区环保局进行了项目验收环境检测，均达到了低于20mg/Nm的排放结果，目前稳定运行在10mg/Nm左右。 采用“临界脉冲电源”进行了电改电，与原电除尘相比电耗减少41.8KW，按运转率300天、0.59元/kWh计算，每年节约电费19.7万元。与电改袋方案相比，每年节约电费67.87万元。2022-3-62022-3-6十五、临界脉冲电源在水泥十五、临界脉冲电源在水泥厂的应用案例（二）厂的应用案例（二） 临朐山水水泥有限责任公司一期5000t/d熟料生产线窑头收尘器使用的是西安矿山机械厂生产的电收尘器，型号为32/12.5/310/0.45。处理烟气量580000m3/h，电场有效面积176

54、.1m2 ，入口含尘浓度20g/m3，出口含尘浓度50mg/Nm3，正常烟气温度余热发电投运时：120-165，余热发电关闭时：230-350，瞬时最高烟气温度400，设计压力-2000Pa，压力损失200Pa，电场风速0.91m/s。 2015年5月15日，临朐县环保局进行了项目验收环境检测，均达到了低于20mg/Nm的排放结果。 采用“临界脉冲电源”进行了电改电，与原电除尘相比电耗减少了47.54KW，节能率为49.2%。按运转率300天、0.59元/kWh计算，每年节约电费20.2万元。与电改袋方案相比，每年节约电费68.37万元。2022-3-62022-3-6十五、临界脉冲电源在水泥

55、十五、临界脉冲电源在水泥厂的应用案例（三）厂的应用案例（三）中材湘潭水泥有限公司5000t/d熟料生产线窑头收尘器十六、临界脉冲电源在钢铁十六、临界脉冲电源在钢铁厂的实验案例厂的实验案例 钢铁厂的烧结机头，因烟气高温和粘性，除尘器不宜使用滤袋方式。由于烟气里含有大量氧化镁的不易除尘成分，而且烟温高，本体状态差，即使除尘器后面有脱硫装置，绝大多数钢厂的颗粒物排放都远远超标。 某钢厂烧结机头，90m2单室四电场除尘器，除尘器出口颗粒物排放值为122mg/Nm3，在线施工，在未对本体对任何改动的前提下，更换为“临界脉冲电源”后，变为28.6mg/Nm3，减排77%。十七、临界脉冲电源在钢铁十七、临界

56、脉冲电源在钢铁厂的应用案例厂的应用案例项目概况项目概况 马鞍山钢铁股份有限公司第二炼铁厂马鞍山钢铁股份有限公司第二炼铁厂300m300m2 2烧结机机头除尘系统于烧结机机头除尘系统于19911991年年4 4月由冶月由冶金工业部马鞍山钢铁设计研究院设计，金工业部马鞍山钢铁设计研究院设计，19921992年底投产，除尘设备配年底投产，除尘设备配189189三电场电三电场电除尘器，按照国家粉尘排放标准除尘器，按照国家粉尘排放标准80mg/Nm80mg/Nm3 3设计设计。 20122012年扩容为年扩容为360360，除尘设备在原一电场前增加了一个沉降室，变成了沉降室，除尘设备在原一电场前增加了一

57、个沉降室，变成了沉降室+189+1893 3电场电除尘。电场电除尘。 高压电源高压电源：工频电源：工频电源 GGAJOGGAJO2 2-1.2/90KV -1.2/90KV 高频电源高频电源 JHGP-0.4A/120kvJHGP-0.4A/120kv（浙江佳（浙江佳环）环） 由于烧结机的产能增加使得烟气量显著增大由于烧结机的产能增加使得烟气量显著增大。电场风速电场风速：1.234m/s 1.234m/s 1.5873m/s1.5873m/s 烧结矿和烧结工艺的变化导致烟气品质的频繁波动烧结矿和烧结工艺的变化导致烟气品质的频繁波动。 除尘设备技术落后且老化除尘设备技术落后且老化。2016201

58、6年年4 4月月1 1日日 检测结果检测结果测定次数测定次数1 12 23 34 4平均值平均值平均静压（平均静压（KpaKpa) )-0.03 -0.03 -0.06 -0.08 -0.05 排气动压（排气动压（PaPa）190 192 184 163 182 排气流速（排气流速（m/sm/s）17.0 17.1 16.7 15.716.6 标干流量（万标干流量（万m/hm/h）50.25 50.48 49.43 46.53 49.17 烟气流量（万烟气流量（万m/hm/h）76.88 77.24 75.64 71.24 75.25 颗粒物浓度（颗粒物浓度（mg/mmg/m）177 177

59、167 167 250 250 231 231 206 206 大气压（大气压（Kpa)Kpa)102.1烟气温度（烟气温度（）128承诺指标承诺指标现除尘电源情况改造后减排幅度3级工频70%1级工频+2级高频或三相60%2级工频+1级高频或三相50%3 3级高频或三相级高频或三相40%40% 根据根据“临界脉冲电源临界脉冲电源”的减排性能，在烟气流速（一般小于的减排性能，在烟气流速（一般小于1.1m/s1.1m/s）、本体状况）、本体状况、生产工艺基本正常的情况下，除尘器改三级以上电场，即可比工频电源提高除、生产工艺基本正常的情况下，除尘器改三级以上电场，即可比工频电源提高除尘效率尘效率70

60、%70%，比高频、三相电源提高除尘效率，比高频、三相电源提高除尘效率40%40%。根据现使用电源情况不同，采。根据现使用电源情况不同，采用用“临界脉冲电源临界脉冲电源”后，承诺除尘提效幅度如下：后，承诺除尘提效幅度如下： 由于第二炼铁总厂由于第二炼铁总厂1#1#烧结机除尘器风速（烧结机除尘器风速（1.6m/s1.6m/s）过高，所以，能否取得上述减）过高，所以，能否取得上述减排效果，尚需试验。排效果，尚需试验。供货范围供货范围序号名称规格型号单位数量备注1 临界脉冲电源LM-50(72kV/700mA)台32 工控机研华 IPC-610-MB台13 显示器三星 23吋台14 上位机监控软件 西