靜電除塵器伏安特性測(cè)定的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)*

梁文俊 李 堅(jiān) 劉 佳 金毓峑

北京工業(yè)大學(xué) 北京 100124

靜電除塵器伏安特性測(cè)定的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)*

梁文俊 李 堅(jiān) 劉 佳 金毓峑

北京工業(yè)大學(xué) 北京 100124

本文設(shè)計(jì)了一套用于高壓靜電除塵器伏安特性測(cè)定的實(shí)驗(yàn)方法，通過本實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生科學(xué)思維和實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高。

電除塵器；伏安特性；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

靜電除塵器的工作原理是利用高壓直流不均勻電場(chǎng)使煙氣中的氣體分子電離，產(chǎn)生大量電子和離子，在電場(chǎng)力的作用下向兩極移動(dòng)，在移動(dòng)過程中碰到氣流中的粉塵顆粒使其荷電，荷電粉塵在電場(chǎng)力作用下與氣流分離向極性相反的極板或極線運(yùn)動(dòng)，荷電粉塵到達(dá)極板或極線時(shí)由靜電力吸附在極板或極線上，通過振打裝置使粉塵落入灰斗從而使煙氣凈化。電除塵器運(yùn)行過程中，二次電流I和二次電壓U值反映了設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)。I和U之間的函數(shù)關(guān)系，以及按這種函數(shù)關(guān)系描繪出的U-I特性曲線形象地顯示了兩者的消長(zhǎng)規(guī)律。利用U-I曲線來分析電除塵器的運(yùn)行狀況，可以準(zhǔn)確迅捷地找出影響電場(chǎng)工作效率的主要因素，為更好地管理與維護(hù)設(shè)備提供參考，因此可以將U-I特性作為衡量電除塵器極配形式優(yōu)劣的主要指標(biāo)。

本校環(huán)境與能源工程學(xué)院大氣污染控制實(shí)驗(yàn)室面向環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)本科生開設(shè)的電除塵器伏安特性試驗(yàn)現(xiàn)為綜合性實(shí)驗(yàn)，使用自編實(shí)驗(yàn)講義，內(nèi)容較注重理論的系統(tǒng)性、完整性和實(shí)驗(yàn)的基本訓(xùn)練，但同時(shí)也存在一些問題，如實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容敘述過細(xì)，每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)從原理到操作步驟，面面俱到，而且規(guī)定得較死，學(xué)生無需多作思考，按講義規(guī)定的內(nèi)容和操作步驟去做實(shí)驗(yàn)即可，因而容易滋長(zhǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)講義的依賴性，不利于主觀能動(dòng)性的發(fā)揮。因而，從2007年開始，我們嘗試將此門課程逐步更新為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

一、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

本實(shí)驗(yàn)側(cè)重學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，主要包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容。

第一，按照實(shí)驗(yàn)要求，選擇伏安特性影響參數(shù)作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括，接地極板間距、高壓放電極根數(shù)、施加電壓；

第二，根據(jù)上述伏安特性影響因素，固定其中一些因素，探尋其余因素對(duì)于伏安特性實(shí)驗(yàn)的影響；

第三，數(shù)據(jù)分析與整理，總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，探討實(shí)驗(yàn)中的問題并做出可能的原因分析。

二、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

為獲得理想的實(shí)驗(yàn)效果，電除塵器設(shè)備在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)滿足以下要求。

(1)接地極板懸垂平直，不擺動(dòng)；

(2)接地極板與放電極金屬絲可靈活調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)誤差不超過±1mm；

(3)接地極線連接要牢固，不宜隨意拖放，接地電阻要小于4Ω；

(4)供電線路及儀表保持整潔，盡量減少電流漏失，不產(chǎn)生漏電現(xiàn)象；

(5)釋放殘留電荷的放電棒、芯線與套管連接牢固，不滑動(dòng)，接地良好；

(6)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地周圍設(shè)有防護(hù)欄，實(shí)驗(yàn)時(shí)人體與高壓設(shè)備的距離應(yīng)大于1.5m。

三、試驗(yàn)結(jié)果分析

1.固定高壓放電極根數(shù)，繪制接地極板間距分別為200、300、400mm時(shí)電除塵器伏安特性曲線

如圖1所示，當(dāng)高壓放電極根數(shù)分別為4根和6根時(shí)，U-I曲線呈冪指數(shù)分布，尤其當(dāng)接地極板間距為200mm時(shí)，此分布形式尤為明顯；從圖1中還可確定電除塵器的起暈電壓，這對(duì)于電除塵器的穩(wěn)定運(yùn)行、判定其運(yùn)行狀況具有一定的指導(dǎo)意義。

圖1 電除塵器伏安特性曲線(左圖放電極根數(shù)為4根，右圖為6根)

2.板間距和電壓固定時(shí)，繪制電暈電流與放電線根數(shù)的關(guān)系曲線

當(dāng)接地極板間距和施加電壓固定時(shí)，對(duì)于電暈線根數(shù)與放電電流間的關(guān)系如圖2所示。從圖2中可以看出，當(dāng)放電極根數(shù)為1～5根時(shí)，產(chǎn)生的二次電流隨著放電極根數(shù)的增加而增大，并且隨著施加電壓的增加而增加。

圖2 電除塵器伏安特性曲線(左圖接地極板間距為200mm，右圖為300mm)

3.對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可由學(xué)生自己對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解釋，并總結(jié)規(guī)律，同時(shí)對(duì)下面的問題進(jìn)行討論

如電暈放電的電流—電壓關(guān)系是否符合歐姆定律？板—線電極配置中，當(dāng)放電極線距、施加電壓一定時(shí)，二次電流怎樣隨接地極板間距改變？電暈起始電壓與接地極板間距有什么樣的關(guān)系？

四、結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了一套用于高壓靜電除塵器伏安特性測(cè)定的實(shí)驗(yàn)方法，通過本實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生鞏固課堂所學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方式和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

[1]何劍，徐國(guó)勝，周孝德，等.電除塵器伏安特性規(guī)律研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2009，1

[2]Xishen Deng, Kazimierz Adamiak. The electric corona discharge in the triode system [J].IEEE,1999,4

[3]Cooperman P. A theory for space charge limited currents with application to electrical precipitation[J].IEEE,1960,47

[4]王桂華，舒麒麟，焦文豹.電除塵器伏安特性靜態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究，2002，1

Designed experiment of electrostatic precipitator voltage-current characteristics

Liang Wenjun,Li Jian,LiuJia,Jin Yuquan
Beijing university of technology,Beijing,100124,China

An examination method was designed, which could be used for the testing of electrostatic precipitator voltage-current characteristics. The abilities of college student scientific thinking, practice and innovation could be trained and improved effectively through the experiment.

electrostatic precipitator；voltage-current characteristics；designed experiment

2009-08-19

梁文俊，博士，講師。

*本文系北京工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)研究項(xiàng)目(ER2009-C-20)。