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静电集尘机
1.集尘原理
静电集尘机典型基本构造系由两个极性相反之电极组成
另一为板状电极(即集尘极),放电极连接电源负极,而集尘极则接电源
正极,因此,两电极间遂形成一电场,存在空气中离子在电场作用下,向两极
移动形成电流.由於电晕放电产生大量负离子从放电极移向集尘极,使悬浮於
空气中之粉尘微粒附著带电,荷电之粉尘微粒在电场库伦力趋动下向集尘极移
动,到达集尘极之粉尘微粒遂失去电荷附著并累积於集尘极上.至於电晕区之
正离子则向放电极移动,由於移动路线较短,只能与极少数粉尘微粒相遇荷
电,所以只有极少量带正电荷之粉尘微粒沉积於放电极上.如此一来废气中粉
尘微粒被补捉下来达到净气功能,沉积之粉尘成层后除受重力作用掉落外,亦
需藉助敲击设备使之掉落至集灰斗中排出.若放电极所接是电源负极,则产生
负电晕,反之则为正电晕.一般而言,产生负电晕电压比产生正电晕电压低且
负电晕电流大,所以工业用静电集尘机均采用负电晕放电形式;虽正电晕放电
功率损耗大,但产生臭氧量仅负电晕放电十分之一,因此,於考量人体健康下,
室内用空气清净机则采用正电晕放电.
机械清灰方式
静电集尘机电力设备中,外电输入单相或三相低电压高电流之交流电,经
闸流体或可饱和电抗器回路以调整控制电压,再利用升压变压器升压及矽
整流器转变成高压低电流之直流电,直接用电缆或铜排加在放电极上.电
压调整装置,升压变电器及整流器系全部收容在一油浸筒槽内,即所谓
T/R Set(transformer /rectifier sets).
除了本体及电源装置外,静电集尘机常配置一些附属设备,如湿式静电集
尘机需配置溢流装置或喷雾加湿装置.为了防止绝缘子受粉尘污染而引
起漏电,通常用乾净空气清理子表面,使其维持良好绝缘性,同时尚需
将空气预热以免碍子受到骤冷破裂或结雾引起漏电等问题,另外有些废气
需附设调理设备,如填加适当量之SO2或NH3等物质,以调理废气而提
高除尘效率.
(1)粉尘比电阻系数
粉尘颗粒间及粉尘与集尘极间因凡得瓦力与静电附著力作用,使粉尘附
著於集尘极上堆积成层,其中静电附著力是由库伦力所支配,当粉尘比电阻
系数(ρp)过低时,粉尘颗粒所带负电荷很快释放,表面电位降低,失去静电
附著力,同时粉尘颗粒被集尘极夺去电子,形成带正电荷粉尘颗粒,因此,
在排斥力作用下又从集尘极上跳回气流中,致使集尘效率降低.反之,粉尘
比电阻系数过高时,释放电荷速度缓慢,形成很大静电附著力,不但清灰困
难,而且粉尘厚度增加,电荷累积,粉尘表面电位增加,形成逆电晕使集尘
极附近空间产生大量正离子中和粉尘电荷,抵消大量电晕电流使粉尘不能充
分荷电,降低集尘效率.因此,最适合於静电集尘机捕集之粉尘比电阻系数
范围介於107 1010Ω.cm之间.
(2)火花放电频率
静电集尘机高压电场并非一连续稳定负载,会因气流条件变化,粉尘浓
度变动,收集后粉尘堆积引起电极间隔减少,离子风引起电极振动及振动清
灰粉尘层剥落等因素而引起火花放电.当电压升高过程,火花放电频率亦随
之增加,集尘效率亦增高;但电压过高致火花放电频繁,瞬间流过很大电流
时,火花放电会转变成电弧放电,不但侵蚀电极,而且造成放电极与集尘极
间电压升高困难,电场强度反而下降,降低集尘效率.因此,要获得最高集
尘效率,通常控制放电极与集尘极间之火花频率,维持在较高电压下,又避
免火花放电转变为电弧放电,这时火花频率称为最佳火花频率.一般静电集
尘机火花放电频率控制在30 150次/min为宜.
(3)粉尘浓度
静电集尘机系利用电晕放电产生大量离子,使通过之粉尘荷电,而达到
除尘目的.荷电粉尘形成空间电荷,对电晕放电会产生屏蔽,抑制电晕放电,
造成电晕阻止效应,故当粉尘浓度逐渐增加时,电晕电流逐渐减少,当浓度
增加达某一数值时,电晕电流降至为零时即所谓电晕闭塞,使静电集尘机失
去集尘功能,因此,一般入口含尘浓度以小於20g/m3为宜.
(4)气流分布
静电集尘机断面流速分布均匀性对集尘效率影响很大,断面流速分布不
均匀,则在流速低之区域会因气流停滞,造成集尘极局部积尘严重,电压降
低.而在流速较高之区域又造成严重二次扬尘.因此,静电集尘机於入口处
设整流装置,使断面气流速度达到均匀,气流分布均匀程度之判定.
(5)清灰
当集尘极累积粉尘层厚度不断增加时,电压逐渐降低,若粉尘比电阻系
数偏高还会导致逆电晕发生,故粉尘层厚度增加则集尘效率逐渐降低.因
此,必须利用清灰装置,使沉积於集尘极上粉尘层剥落下来,使集尘效率
恢复最高值.目前清灰装置普遍采用机械敲打集尘极振动方式为之,如果
振动强度太小,则粉尘层不易剥落,亦无法恢复到最高集尘效率值;若振
动强度太大,则粉尘层易破碎分散成粉尘颗粒造成严重二次扬起.
