电极结构与微细粉尘收集效率的关系研究

豆蓓蕾 ,杨 青,李 庆（河北大学物理科学与技术学院,河北 保定 071000）

电极结构与微细粉尘收集效率的关系研究

豆蓓蕾 ,杨 青,李 庆
（河北大学物理科学与技术学院,河北 保定 071000）

摘 要：为了研究微细粉尘在电场中的运动状态，通过雾化-干式复合电极与雾化水电极对微细粉尘收集效果的比较，分析了微细粉尘在电场中的受力情况。说明了雾化水电极与干电极共同工作对电晕放电产生的自由电荷有更好的束缚作用，另一方面也表明干电极有助于雾化液滴与微细粉尘的凝并，进而提高凝并大颗粒在电场中的驱进速度，证明了复合电极组的收集效率明显高于雾化水电极。

关键词：雾化-干式复合电极；PM25；凝并；收集效率

0 正文

作为处理微细粉尘的一种重要装置，微细粉尘的严重危害性对静电除尘器收集微细粉尘的效率提出了更高的要求。实践证明静电除尘器收集 的效率并不理想。因此静电除尘领域技术攻关的核心目标便是如何更有效提升对微细粉尘的收集效率。

为了探索进一步提高雾化水电极对微细粉尘收集效率的新方法，本文通过实验的方法设置一组干、湿复合电极收集处理特制砖粉微细粉尘，与雾化电极比较，比较两组电极对微细粉尘的收集效果，并且深入分析造成两组电极粉尘收集效果差异的各方面因素。

1 实验装置与方法

干、湿复合电极实验装置由干电极、雾化水电极、接地极板、高电压供电系统等装置组成。干电极与雾化水电极并排安置在绝缘支架上，并连接静电电压计（量程 ），实验采用负电晕高电压供电系统。直接用负高压直流电源连接液体与金属喷头，准备分别测量复合电极组与对照组的伏安特性。实验装置中，针板间距为 ；两组电极中干、湿电极直径均为 ；实验材料：砖粉、雾化水电极材料、自来水；实验电极的设置是：对照组——两枚雾化水电极之间的距里设为 ，如图1所示，复合电极组在两雾化水电极之间正中位放置一枚干电极，如图2所示。两组电极的其他条件均相同。振动筛中加入原始砖粉粉尘用于向放电电场中供给粉尘。

复合电极与对照组的结构示意图：

2 实验结果及分析

不同电压下两组电极对PM2.5和PM10的收集效果比较与分析：

我们对比了两组电极在25kV、30kV、35kV、40kV、45kV等五组典型的电压值下对 PM2.5和PM10的收集，图3和图4中所示的收集效率是指收集后特定粒径累积百分比与原始粉相应粒径累积百分比的比值。从图中可以看出，两组电极对微细粉尘的收集效率都是随着电压升高而增加的，且在所有电压条件下复合电极对微细粉尘的收集效率都是高于对照组的。在40kV电压下，复合电极对PM2.5和PM10的收集效率分别要比对照组高8.2%和2.4%。

通过比较微细粉尘在收尘极板上沉积区域的大小可以看出，复合电极沉积区域为24cm，对照组沉积的区域为27.2cm。复合电极组比对照组窄了6.7%。复合电极收集的粉尘更加集中。

根据Hinds指出，在放电电晕附近，火花放电前的电风可达 。电压越高放电空间内的离子风力就越强。

雾化水电极在工作时由于干电极的介入，其产生的雾滴在干电极产生的离子风扰动下增加了与微细粉尘碰撞凝并的机会，同时电压增加雾滴的荷质比也在增加，于是凝并了微细粉尘的雾滴在电场力作用下便被更迅速的收集，另外，复合电极中干电极与雾化水电极共同工作时，单个干电极放电产生的离子风的双螺旋结构[1]被打破，在电场中形成更加复杂的气流形态，干电极放电产生的大量自由电子和负离子随着离子风与水电极喷射出的雾滴交汇碰撞，使雾滴更进一步荷电。在复合电极放电结构中，水电极产生的水雾有效束缚了干电极放电产生的自由电子与负离子，减少生成离子风的离子数量，使雾滴在复合电极组针-板间电场中的驱进速度高于其在对照组电场中的驱进速度。因此，复合电极放电条件下极板上收集粉尘中微细粉尘的比例大于对照组，并且收集区域更加集中。

3 结论

电晕放电强度与离子风的强度和流体状态密切相关，离子风是影响静电除尘器对微细粉尘收集效率的主要因素，通过两组电极结构的比较可以看出，复合电极结构可以有效提高雾化液滴的荷电量，减小离子风的气流速度和改变离子风双螺旋结构的流体状态，因此该电极结构在很大程度上有利于放电电场对微细粉尘的收集效率。

参考文献：

[1] 周建刚,刘栋,白敏菂,邱秀梅.同极性荷电粉尘的凝并研究[J].环境工程,2009,27(02):12-14.

作者简介：豆蓓蕾（1992-），河北大学物理科学与技术学院环境工程专业研究生，研究方向：大气污染控制工程。

通讯作者：李庆。