1.概述

目前，越來越嚴格的環保政策促進了煙氣凈化技術的進步。傳統的電動吸塵器面臨著新的技術挑戰:燃燒廢氣除塵、脫硫脫硝后，廢氣中殘留的微塵、脫硫脫硝劑及其生成物的逃脫、液霧夾帶等對環境的破壞越來越受到關注，成為環境控制的重要對象，需要脫硫脫硝尾氣的深度處理，煙囪出口污染物的排放限制越來越嚴格。

濕式電除塵(下稱WESP)計劃成為火電、鋼鐵行業廢氣終級處理的優先設備，其基本原理與干式電除塵器、電除霧器相似，結構方式與電除霧器相近，主要特點是大型化、高流速、超低排放和腐蝕性。

濕式電動吸塵器的形態和性能變化，同時對電動吸塵的高壓供電技術提出了更高的要求。恒流高壓電源以其優異的供電性能廣泛應用于電除霧行業和特殊電除塵場合，技術提高后，同樣可以全面滿足濕式電除塵器的各種需求。

2.濕法脫硫、脫硝后煙氣深度處理WESP的電氣工作環境

與電除酸霧和干式電除塵的工作環境相比較，WESP的工作環境更加復雜。工業燃燒廢氣經除塵、脫硫后進入WESP。目前廣泛應用的脫硫方式主要有石灰石膏法和氨法脫硫兩種，廢氣的主要特征是:

煙氣溫度:<；80℃

煙氣濕度:水飽和、過飽和、含有大量液霧

煙氣成分:飽和水蒸汽、NOx、SOx、石灰槳液、石膏、氨、硫酸銨、電動吸塵器脫落粉塵等微塵(PM10/PM2.5為主)

入口含塵濃度:≤150mg/Nm3

出口含塵濃度:

出口含塵濃度:

通過全方位的調查和大量的測試對比，立式蜂窩狀濕式電除塵(霧)機模型優選于脫硫廢氣終級管理。該設備除塵霧效率高，不受粉塵比電阻范圍的影響。

由于是腐蝕性煙，吸塵器本體的材料必須具有良好的耐腐蝕性，設備龐大，設備選擇的材料應適用經濟的飽和濕煙、含塵，電極形狀應形成均勻的液膜，自己均勻流動，為了確保電極表面沒有污垢，必須間斷清洗電極表面。

導電玻璃鋼成為陽極優先材料(經特殊處理的PVC塑料也成為陽極，不銹鋼成為陽極的投資成本和運行維護成本過高，液膜不能均勻流動)，其耐久性為70℃的陰極芒刺放電線選擇C276哈氏合金。

煙在電場內的停留時間≤2s，出口灰塵≤30~20mg/nm3，除塵效率≥80%。

此后，WESP的電氣工作環境明確了低溫、飽和濕煙、微塵、微霧、高濃度(指液霧+溶解性微塵，遠遠高于通常意義上的干燥粉塵)、高流速、高效率。據此，WESP對供電裝置有以下特殊要求：

根據恒流高壓供電裝置的供電原理和工作特征，可輕松滿足WESP各項工作要求。

3恒流電源開發的歷史背景

上世紀90年代，在有色冶煉、硫酸等工業領域，使用導電玻璃鋼代替PVC和鉛作為電除霧器的陽極材料，用于酸煙的凈化，在提高SO3霧滴的凈化率的同時，設備的重量大幅度減輕這是因為電除霧的供電裝置是可控硅電源，為了提高除霧效率，必須提高運行電壓。

在可控硅電源供電條件下，電場內的火花不可避免地會破壞。火花破壞的能量轉變為局部氣體溫度的急劇上升，導熱率低，熔點溫度低的材料部分被燒毀。只有降低運行電壓(同時大幅度降低運行電流)才能可靠地運行，除霧效率降低。

中國科學院上海精密光學機械研究所激光核聚變神光項目中的能源系統單元技術-恒流源技術，由上海激光電源設備有限責任公司進行單元技術產業化，實現恒定電流輸出，廣泛應用于電除霧器供電，大幅提高工作電流，工作電壓也大幅提高，非常穩定，除霧效率在使用恒流源供電后，一級除霧達到或接近二級除霧排放。從此，恒流源成為電除霧行業的優先電源。

4恒流供電原理和工作特點

4.1恒流供電原理

均勻、充分、適當的板電暈功率是電除塵(霧)器高效工作的前提，確保塵霧負荷充足、轉移速度高。

恒流高壓直流電源利用L-C轉換器，將電壓源轉換為電流源，電源向放電區輸送穩定的電流I2。根據歐姆的法則，電場電壓U2和電場等效阻抗z關系式:U2=I2*Z。其控制過程是通過反饋運行電壓變化趨勢和預設值的比較來決定L-C的投入數，控制目標是保持電場在高工作電壓下穩定運行。

與恒流供電對比，電除塵(霧)器普遍應用的可控硅電源是電壓源，其反饋控制過程是通過反饋信號的綜合放大和預設值對比確定輸出相位，確定可控硅下一半波的觸發角，實現負載的電壓跟蹤、輸出電流的控制，火花放電發展成弧度因為其輸出電壓U2是一定的，所以輸出電流I2根據電場等效阻變化:I2=U2/Z。

兩種電源的工作特性曲線見圖1、圖2。圖中電壓對電流的斜度du/di是電場等效阻抗z。

圖1.恒流電源工作特性曲線 圖2.可控硅電源工作特性曲線

WESP是變阻抗負載，它的值Z隨含塵霧濃度的增減而增減，又與煙氣溫度呈逆向變化，還與煙塵成分(由工藝條件決定)、電極幾何狀態(由本體構造設計制造安裝維護質量決定)密切相關，更重要的是：Z隨著電暈電流的增大和放電的發展呈下降趨勢，當火花放電發展成擊穿放電時，Z值銳減甚至接近于“0”，相當于電場短路。

從圖1和圖2可以全面定性地分析兩種電源在電場增大或減少)時的反饋進行全面、定性的分析:在任何變化的情況下，恒流電源提供的供電功率符合電場阻抗變化的正向需求-電場負荷(濃度)增加，即z值增加供電功率自行增加，火花發展時z值減少供電功率自行減少，不需要人為設計的控制程序強制干預

可控硅電源在導通周期內提供的供電功率與電場阻抗變化的正向需求背離，通過程序介入的控制方式增加送料或強制關閉，運行狀態的不穩定和平均電暈功率下降，除塵效率下降。

4.2恒流源的供電特點

電除塵(霧)器的運行電壓火花放電是電場高效工作中的常見現象【電場內沒有火花表明電場沒有進入最佳工作狀態】。火花放電是狹窄曲折路徑下的氣體破壞。火花放電形成后，火花通道內離子濃度急劇增加，局部氣體成為良導體，電場整體等效阻抗z大幅度降低。

電場灰塵濃度高、濃度不均勻、局部風速過高或過低、極距離偏移、電極變形、電極灰塵等引導局部火花放電和破壞放電。

電流源供電時，L-C諧振電路輸出I1正弦全波，電源送給放電區的功率為I22Z，火花產生后，I2沒有改變，Z減少→I22Z也減少，電源提供的能量減少，抑制放電的進一步發展，這是一個良性的能量衰減過程(有利于除塵工作)。因此，恒流供電可以在較高的電壓下穩定運行。可控硅電源正反面，可控硅導通后，電源輸出量為U2，電源送到放電區的功率為U22/Z，火花產生后，U2沒有改變，Z減小→U22/Z增大，電源提供的能量增加，幫助放電的進一步發展，這是惡性能量倍增的過程(不利于除塵工作，引起系統不安全)。因此，可控硅電源的供電只能在較低的電壓下穩定運行。

恒流電源火花響應波形見圖3、圖4為可控硅電源火花響應和控制波形。

圖3.恒流源火花破壞波形對應圖4.可控硅電源火花【破壞】對波形對應和控制

沉積效率的提高使用中的電除塵(霧)器總是存在各種放電不利因素:塵霧濃度過高，極線和極板嚴重灰塵這些不利因素形成了復雜的放電局面。表1在不利條件下，給出了兩種電源的供電響應和控制結果。

表6.在放電不利條件下電源的供電響應和控制結果

采用恒流供電技術代替可控硅供電，注入電場的有效電力增加，塵霧去除效率顯著提高。

運行可靠性高的恒流源的正常工作不依賴復雜的電子線路、插件，允許高壓瞬態或短路(見表1)而不會流動，因此不會燒件。瞬態短路后，電場自動恢復。對于可控硅電源來說，無論是瞬態短路還是持續短路，只有下一個周波封鎖可控硅，短路脈沖電流不可避免地會產生。這種脈沖電流會損壞導電玻璃鋼陽極，在極端情況下導電玻璃鋼會燃燒。

導電玻璃鋼畢竟不是金屬，導電率有數量級差異，在形成穩定電場能力方面，恒流源具有先天優勢。

具有其他必要的監視和保護功能。

節能省電恒流電源功率因素COSφ=0.9~1，不隨運行功率水平的變化，可顯著降低前級供電變壓器的容量，節能。