梁文俊 李 堅 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定的設(shè)計性實驗*

梁文俊 李 堅 劉 佳 金毓峑

北京工業(yè)大學(xué) 北京 100124

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

電除塵器；伏安特性；設(shè)計性實驗

靜電除塵器的工作原理是利用高壓直流不均勻電場使煙氣中的氣體分子電離，產(chǎn)生大量電子和離子，在電場力的作用下向兩極移動，在移動過程中碰到氣流中的粉塵顆粒使其荷電，荷電粉塵在電場力作用下與氣流分離向極性相反的極板或極線運動，荷電粉塵到達極板或極線時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。電除塵器運行過程中，二次電流I和二次電壓U值反映了設(shè)備的實際工作狀態(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規(guī)律。利用U-I曲線來分析電除塵器的運行狀況，可以準(zhǔn)確迅捷地找出影響電場工作效率的主要因素，為更好地管理與維護設(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)院大氣污染控制實驗室面向環(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現(xiàn)為綜合性實驗，使用自編實驗講義，內(nèi)容較注重理論的系統(tǒng)性、完整性和實驗的基本訓(xùn)練，但同時也存在一些問題，如實驗教材內(nèi)容敘述過細，每項實驗從原理到操作步驟，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驗即可，因而容易滋長學(xué)生對實驗講義的依賴性，不利于主觀能動性的發(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)計性實驗。

一、設(shè)計實驗內(nèi)容

本實驗側(cè)重學(xué)生實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)，主要包括以下幾項內(nèi)容。

第一，按照實驗要求，選擇伏安特性影響參數(shù)作為實驗內(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，探尋其余因素對于伏安特性實驗的影響；

第三，數(shù)據(jù)分析與整理，總結(jié)實驗規(guī)律，探討實驗中的問題并做出可能的原因分析。

二、實驗系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

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

(1)接地極板懸垂平直，不擺動；

(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，接地良好；

(6)實驗場地周圍設(shè)有防護欄，實驗時人體與高壓設(shè)備的距離應(yīng)大于1.5m。

三、試驗結(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，U-I曲線呈冪指數(shù)分布，尤其當(dāng)接地極板間距為200mm時，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，這對于電除塵器的穩(wěn)定運行、判定其運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，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，對于電暈線根數(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，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.對于實驗結(jié)果，可由學(xué)生自己對實驗現(xiàn)象進行解釋，并總結(jié)規(guī)律，同時對下面的問題進行討論

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，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)計了一套用于高壓靜電除塵器伏安特性測定的實驗方法，通過本實驗有助于學(xué)生鞏固課堂所學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方式和實踐創(chuàng)新能力。

[1]何劍，徐國勝，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，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)模擬實驗裝置[J].高校實驗室工作研究，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)研究項目(ER2009-C-20)。