1.概述

目前，越来越严格的环保政策促进了烟气净化技术的进步。传统的电动吸尘器面临着新的技术挑战:燃烧废气除尘、脱硫脱硝后，废气中残留的微尘、脱硫脱硝剂及其生成物的逃脱、液雾夹带等对环境的破坏越来越受到关注，成为环境控制的重要对象，需要脱硫脱硝尾气的深度处理，烟囱出口污染物的排放限制越来越严格。

湿式电除尘(下称WESP)计划成为火电、钢铁行业废气终级处理的优先设备，其基本原理与干式电除尘器、电除雾器相似，结构方式与电除雾器相近，主要特点是大型化、高流速、超低排放和腐蚀性。

湿式电动吸尘器的形态和性能变化，同时对电动吸尘的高压供电技术提出了更高的要求。恒流高压电源以其优异的供电性能广泛应用于电除雾行业和特殊电除尘场合，技术提高后，同样可以全面满足湿式电除尘器的各种需求。

2.湿法脱硫、脱硝后烟气深度处理WESP的电气工作环境

与电除酸雾和干式电除尘的工作环境相比较，WESP的工作环境更加复杂。工业燃烧废气经除尘、脱硫后进入WESP。目前广泛应用的脱硫方式主要有石灰石膏法和氨法脱硫两种，废气的主要特征是:

烟气温度:<；80℃

烟气湿度:水饱和、过饱和、含有大量液雾

烟气成分:饱和水蒸汽、NOx、SOx、石灰桨液、石膏、氨、硫酸铵、电动吸尘器脱落粉尘等微尘(PM10/PM2.5为主)

入口含尘浓度:≤150mg/Nm3

出口含尘浓度:

出口含尘浓度:

通过全方位的调查和大量的测试对比，立式蜂窝状湿式电除尘(雾)机模型优选于脱硫废气终级管理。该设备除尘雾效率高，不受粉尘比电阻范围的影响。

由于是腐蚀性烟，吸尘器本体的材料必须具有良好的耐腐蚀性，设备庞大，设备选择的材料应适用经济的饱和湿烟、含尘，电极形状应形成均匀的液膜，自己均匀流动，为了确保电极表面没有污垢，必须间断清洗电极表面。

导电玻璃钢成为阳极优先材料(经特殊处理的PVC塑料也成为阳极，不锈钢成为阳极的投资成本和运行维护成本过高，液膜不能均匀流动)，其耐久性为70℃的阴极芒刺放电线选择C276哈氏合金。

烟在电场内的停留时间≤2s，出口灰尘≤30~20mg/nm3，除尘效率≥80%。

此后，WESP的电气工作环境明确了低温、饱和湿烟、微尘、微雾、高浓度(指液雾+溶解性微尘，远远高于通常意义上的干燥粉尘)、高流速、高效率。据此，WESP对供电装置有以下特殊要求：

根据恒流高压供电装置的供电原理和工作特征，可轻松满足WESP各项工作要求。

3恒流电源开发的历史背景

上世纪90年代，在有色冶炼、硫酸等工业领域，使用导电玻璃钢代替PVC和铅作为电除雾器的阳极材料，用于酸烟的净化，在提高SO3雾滴的净化率的同时，设备的重量大幅度减轻这是因为电除雾的供电装置是可控硅电源，为了提高除雾效率，必须提高运行电压。

在可控硅电源供电条件下，电场内的火花不可避免地会破坏。火花破坏的能量转变为局部气体温度的急剧上升，导热率低，熔点温度低的材料部分被烧毁。只有降低运行电压(同时大幅度降低运行电流)才能可靠地运行，除雾效率降低。

中国科学院上海精密光学机械研究所激光核聚变神光项目中的能源系统单元技术-恒流源技术，由上海激光电源设备有限责任公司进行单元技术产业化，实现恒定电流输出，广泛应用于电除雾器供电，大幅提高工作电流，工作电压也大幅提高，非常稳定，除雾效率在使用恒流源供电后，一级除雾达到或接近二级除雾排放。从此，恒流源成为电除雾行业的优先电源。

4恒流供电原理和工作特点

4.1恒流供电原理

均匀、充分、适当的板电晕功率是电除尘(雾)器高效工作的前提，确保尘雾负荷充足、转移速度高。

恒流高压直流电源利用L-C转换器，将电压源转换为电流源，电源向放电区输送稳定的电流I2。根据欧姆的法则，电场电压U2和电场等效阻抗z关系式:U2=I2*Z。其控制过程是通过反馈运行电压变化趋势和预设值的比较来决定L-C的投入数，控制目标是保持电场在高工作电压下稳定运行。

与恒流供电对比，电除尘(雾)器普遍应用的可控硅电源是电压源，其反馈控制过程是通过反馈信号的综合放大和预设值对比确定输出相位，确定可控硅下一半波的触发角，实现负载的电压跟踪、输出电流的控制，火花放电发展成弧度因为其输出电压U2是一定的，所以输出电流I2根据电场等效阻变化:I2=U2/Z。

两种电源的工作特性曲线见图1、图2。图中电压对电流的斜度du/di是电场等效阻抗z。

图1.恒流电源工作特性曲线 图2.可控硅电源工作特性曲线

WESP是变阻抗负载，它的值Z随含尘雾浓度的增减而增减，又与烟气温度呈逆向变化，还与烟尘成分(由工艺条件决定)、电极几何状态(由本体构造设计制造安装维护质量决定)密切相关，更重要的是：Z随着电晕电流的增大和放电的发展呈下降趋势，当火花放电发展成击穿放电时，Z值锐减甚至接近于“0”，相当于电场短路。

从图1和图2可以全面定性地分析两种电源在电场增大或减少)时的反馈进行全面、定性的分析:在任何变化的情况下，恒流电源提供的供电功率符合电场阻抗变化的正向需求-电场负荷(浓度)增加，即z值增加供电功率自行增加，火花发展时z值减少供电功率自行减少，不需要人为设计的控制程序强制干预

可控硅电源在导通周期内提供的供电功率与电场阻抗变化的正向需求背离，通过程序介入的控制方式增加送料或强制关闭，运行状态的不稳定和平均电晕功率下降，除尘效率下降。

4.2恒流源的供电特点

电除尘(雾)器的运行电压火花放电是电场高效工作中的常见现象【电场内没有火花表明电场没有进入最佳工作状态】。火花放电是狭窄曲折路径下的气体破坏。火花放电形成后，火花通道内离子浓度急剧增加，局部气体成为良导体，电场整体等效阻抗z大幅度降低。

电场灰尘浓度高、浓度不均匀、局部风速过高或过低、极距离偏移、电极变形、电极灰尘等引导局部火花放电和破坏放电。

电流源供电时，L-C谐振电路输出I1正弦全波，电源送给放电区的功率为I22Z，火花产生后，I2没有改变，Z减少→I22Z也减少，电源提供的能量减少，抑制放电的进一步发展，这是一个良性的能量衰减过程(有利于除尘工作)。因此，恒流供电可以在较高的电压下稳定运行。可控硅电源正反面，可控硅导通后，电源输出量为U2，电源送到放电区的功率为U22/Z，火花产生后，U2没有改变，Z减小→U22/Z增大，电源提供的能量增加，帮助放电的进一步发展，这是恶性能量倍增的过程(不利于除尘工作，引起系统不安全)。因此，可控硅电源的供电只能在较低的电压下稳定运行。

恒流电源火花响应波形见图3、图4为可控硅电源火花响应和控制波形。

图3.恒流源火花破坏波形对应图4.可控硅电源火花【破坏】对波形对应和控制

沉积效率的提高使用中的电除尘(雾)器总是存在各种放电不利因素:尘雾浓度过高，极线和极板严重灰尘这些不利因素形成了复杂的放电局面。表1在不利条件下，给出了两种电源的供电响应和控制结果。

表6.在放电不利条件下电源的供电响应和控制结果

采用恒流供电技术代替可控硅供电，注入电场的有效电力增加，尘雾去除效率显着提高。

运行可靠性高的恒流源的正常工作不依赖复杂的电子线路、插件，允许高压瞬态或短路(见表1)而不会流动，因此不会烧件。瞬态短路后，电场自动恢复。对于可控硅电源来说，无论是瞬态短路还是持续短路，只有下一个周波封锁可控硅，短路脉冲电流不可避免地会产生。这种脉冲电流会损坏导电玻璃钢阳极，在极端情况下导电玻璃钢会燃烧。

导电玻璃钢毕竟不是金属，导电率有数量级差异，在形成稳定电场能力方面，恒流源具有先天优势。

具有其他必要的监视和保护功能。

节能省电恒流电源功率因素COSφ=0.9~1，不随运行功率水平的变化，可显着降低前级供电变压器的容量，节能。