浅谈电除尘器恒流电源的微机控制系统

摘 要：随着我国现代化建设的迅速发展，各工业烟气的排放量与日俱增，环境保护日益重要。电除尘器是一种广泛应用于水泥、电力、冶金等行业的治理废气和粉尘的环保机械，他对废气和粉尘的治理有十分显著的效果。本课题主要是研究通过微机来控制电除尘器恒流源的控制系统。论文简述了电除尘器的发展历史、基本原理、组成和分类;同时阐明了恒流源的原理和适合电除尘器的电路。

关键词：电除尘器;供电装置;恒流源;单片机

中图分类号：TL503.5 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-11-00-02

一、绪论

电除尘器是利用电力进行除尘的装置，国外多称静电除尘器，而实际上“静电除尘”这个名词并不确切，因为粉尘粒子荷电后和气体离子在电场力作用下，要产生微小的电流，并不真正是静电。但是习惯上将所有高压低电流现象也包括在静电范围之内，所以把这种除尘装置也称为静电除尘器。而我国习惯上称为电除尘器。

目前，市场上大多数的电除尘器使用的是可控硅高压供电装置。由于其控制方式多样，用户可以自行选择喜欢的控制方式。并且其采用火花检测技术，控制精度高，可靠性强，因此一直被广泛使用。但它也暴露了一定得缺陷，如机械故障、短路和电晕电流的“闭塞”现象。为克服其缺陷性，本文研究恒流源，以达到比较理想的效果。

“保护环境，善待地球”已成为许多有志之士人的共识。随着人类环境保护意识的增强，特别是对空气质量要求的提高，电除尘器一定会以其高效的除尘效率和低消耗的优点得到更多人的认可。

二、电除尘器概述

（一）电除尘器的工作原理

电除尘器除尘的基本过程分4个阶段：

1、气体电离

2、进入电除尘器内的粉尘粒子先荷电

3、荷电尘粒移动后沉淀（即收尘）

4、振打使沉淀粉尘脱落（即清灰）

工业电除尘器内粉尘粒子荷电是通过负极性电晕放电，产生大量的离子，并使其附着在粒子上来实现的。由曲率半径小的金属线或带芒刺状极线与平板或曲率半径很大的管筒构成的非均匀电场产生电晕放电。当两个电极之间施加负极性直流高电压，在电晕极附近便产生电晕放电，这时建立起来的高压电场，使气体中的电子运动加速到足以使极线附近的气体达到电离程度。

电离生成的正、负离子在驱向电晕极（阴极性）、集尘极（阳极性）的运动中与悬浮于气体中的尘粒相碰撞并附着在它上面，离子的附着就是尘粒荷电，荷电程度取决于离子附着多少，要求达到饱和量。在高压电场内，荷电尘粒形成一个指向集尘极的作用力，作用力的大小取决于电荷数目和电厂强度。在该力的作用下荷电尘粒具有一定得荷电速度，到达集尘极表面沉积下来，凭借机械力、电力和分子力等共同作用释放掉电荷而附着，完成收尘过程[4]。

尘粒被收下后，要定期振打清灰。定期振打的时间应保证极板上的粉尘层堆积到一定的厚度，振打时呈片状或块状脱落，避免大量粉粒重返气流而损失（二次扬灰）。

（二）电除尘器的机械结构

1、电除尘器的组成

电除尘器主要由电晕极、沉淀极、振打装置、气体均布装置、电除尘的壳体、保温箱、排灰装置和高压整流机组组成。电除尘器的主要工作部件为电晕极和集尘极。

2、电除尘器的分类及其特点

电除尘器的分类方法很多，但大多数是利用干式、板式、单区卧式、侧部振打或顶部振打电除尘器，静电除尘器的分类及应用特点如表所列。

按除尘器清灰方式分类，可分为干式静电除尘器、湿式静电除尘器、酸雾静电除雾器、半温式静电除尘器。按烟气流动方向分类，可分为立式静电除尘器、卧式静电除尘器。按收尘电极型式分类，可分为管式静电除尘器、板式电除尘器。按收尘极电晕极配置分类，可分为单区静电除尘器、双区静电除尘器。按极宽间距窄分类，可分为常规极距静电除尘器、宽极距静电除尘器。按其他标准分类可分为防爆式、原式、移动电极式。

（三）电除尘器的收尘效率

对细小尘粒荷电在沉尘极板面上的沉积理论，用收尘效率与收尘表面积、气体流量之间的数学表达式作为效率公式一直沿袭至今，是经典式收尘的理论基础。即多依奇（Deutsch）效率公式：

4.1

式中 A――电除尘器总有效收尘面积，m2;

V――烟气流量，m3/s;

ω――尘粒有效驱进速度，m/s;

A/V――收尘的比表面积，m2/（m3/s）。

三、电除尘器的控制部分

电除尘器经过百余年的发展，不管是在控制方式还是控制精度上都有了重大的改进。电除尘器的控制是个复杂的过程，控制的参数比较多。但从除尘效率公式可以看出其中起主导作用的是粉尘驱进速度。当电场所加电压越高，对荷电离子吸附能力越强，则粉尘驱进速度相对就越快，除尘效率也就越高。但电压不能太大，否则会击穿电板。如果将电压控制在火花临界放电状态，可使电除尘器达到最佳除尘效果，因此火花检测是硬件的一个重要部分。同时，该系统运用微机来实现控制，对某些参数需设定且要定时保存重要数据。过零检测、数据存储、数据显示等也是必不可少的。

四、总结

本文通过输送恒流源来控制电除尘器，改变了以往使用的可控硅调压装置，并通过微机控制各个程序的运行。该系统采用AT89S52作为控制核心，使用高压四端口恒流源电源，克服了可控硅调压装置的缺陷，有效的提高了电除尘器的除尘效率，可获得比较好的效果。通过高速单片机处理器，将输出信号传送到驱动电路，产生触发驱动信号。并按照一定得算法，将电压控制在临界放电状态，使电除尘器处在最佳除尘状态。采用了过零检测和火花检测等，以便及时获得数据和适应实时多变的工况。

随着经济的发展，人们环保意识的加强，环境问题会得到更多人的关注。电除尘器的应用一定会越来越广泛，静电除尘的研究也会跟着进步。

参考文献：

[1]唐国山，唐复磊.水泥厂电除尘器应用技术[M].北京：化学工业出版社，2004：3-4

[2]刘宇.电除尘高压电源控制系统的研究[D].鞍山：辽宁科技大学，2008

[3]唐国山.工业电除尘器应用技术[M].北京：化学工业出版社，2005：10～11

[4]曹晓东，黄保升.恒流高压直流电源任化工生产中的应用[J].电工技术，2005，9（9）：3-5