摘要：闡述了電除塵（霧）油器高壓供電系統中的幾種不同供電技術，及其對電除塵（霧）器的適應性；并詳述了恒流供電技術的理論基礎。

1． 前言
隨著靜電技術的發展，電除塵和電除霧廣泛地應用在硫酸工業上，其基本原理是讓塵粒和酸霧以荷電粒子在電場中受力作定向運動為基礎的，因此為了提高沉積效率，除研究改進電場本體的結構外，供電方式的影響，也是靜電沉積領域的一個研究熱點，磁飽和放大器電源、可控硅電源和L-C恒流電源先后均得到了廣泛應用，其中磁飽和放大器電源由于其本身的弱點在電源特性、控制特性和功耗等缺陷，目前已很少使用，而L-C恒流電源由于其優異的電源特性，從八十年代中期開始廣泛地被使用在電除塵（霧）器上。
2． 恒流源與可控硅電源運行特性上的區別
可控硅電源

圖一 可控硅電源電路原理

如圖一所示，可控硅電源主要是通過兩個反向并聯的可控硅TH1，TH2控制高壓整流變壓器一次側電壓，整流變壓器將該電壓升壓后經高壓硅堆整流處理得到所要求的直流電壓，改變可控硅的觸發角來調節高壓輸出的平均電壓，反饋控制的基本原理是通過反饋信號綜合放大與預置值進行比較后控制可控硅的觸發角，達到控制輸出電壓的目的，其主要功能一是對信號綜合處理后確定輸出相位以決定可控硅的導通角，實現對負載的電壓跟蹤，二是在火花放電時，封鎖可控硅，從而達到熄弧或閃絡封鎖的目的。
從以上的原理性分析可以看出，可控硅電源是以電壓源供電為基礎的，因此可以用圖二來分析它所需要的反饋特性。由于塵粒和酸霧呈較高的比電阻，所以它的濃度增加將使本體對外的等效阻抗增加，這也是使用靜電沉積技術進行靜電沉積的技術基礎。 I=U/Z p=UI=U2/Z

圖二 電壓源供電等效原理

如圖二所示U為電源電壓可以通過可控硅的導通角來改變，Z為電除塵器的等效阻抗，I為電除塵器的供電電流。所以根據歐姆定律得到表一的跟蹤特性。
表一 電壓源供電的負載跟蹤特性

另一方面，當電除塵油器內部發生火花放電時，則Z為火花通道的等效阻抗，隨著放電的發展Z是下降的，若發展到電弧，只有幾個歐姆，但需要不斷注入能量，因此根據圖二將得到表二的結果。
表二 電壓源供電的火花抑制特性

由以上的分析可以得出這樣一個結果，用電壓源供電時電源的輸出功率與塵粒和酸霧濃度的變化成負反饋，而與火花放電的發展成正反饋，因此可控硅電源的工作基礎是反饋控制回路的特性，目前由于計算機控制技術的使用，使得可控硅電源的可靠性和運行性能得到了很大的發展，但由于可控硅是被動關斷器件，在導通周期以內是不受控的，所以火花擊穿的臨界電壓較低，電暈電流也難以控制，影響沉積效果。

恒流電源

圖三 HL-Ⅲ 恒流電源電路原理
恒流高壓直流電源的電路包括三個部分，如圖三所示，第一部分L-C變換器，它是由電感L和電容C組成的一個四端網絡，將電壓源轉換成電流源，第二部分直流高壓發生器，主要由高壓變壓器和整流橋組成，第三部分反饋控制主要由半導體器件和接觸器構成。

圖四 電流源供電等效原理圖
如圖四所示，是用電流源供電的物理模型，I為電流源的輸出電流，可以通過L-C組的數量等方式來調節，Z為電除塵器的等效阻抗，U為電除塵器的供電電壓，所以根據歐姆定律得到表三的跟蹤特性。
表三 電流源供電的負載跟蹤特性

當電除塵器內部發生火花放電時，用電流源供電時則得到如表四的火花抑制特性。
表四 電流源供電的火花抑制特性

3． 恒流源的技術特點及工業應用實例：
恒流源供電能顯著提高除塵器的運行電壓
電場某一局部由電暈放電向火花擊穿過渡是需要時間和功率的，脈沖供電控制電壓脈沖寬度，使得電場還來不及發展成火花擊穿，電壓脈沖就結束了，于是提高了火花擊穿的臨界電壓，對可控硅電源來說，可控硅一旦導通切出一塊電壓U以后，向放電區饋送的功率為U2/Z，由電暈放電向火花擊穿過渡時，放電區的等效電阻Z隨離子濃度的增加面減小，這就促使U2/Z更大，放電更容易發展，Z進一步降低，這相當于一個正反饋的物理過程，于是很容易導致火花擊穿，而電流源供電時，情況正好相反，這時向放電饋送的功率為I2R，R減小I2Z也減小，抑制了放電的進一步發展，這相當于一個負反饋的物理過程，因此火花擊穿的臨界電壓明顯提高。

以吉化公司染料廠為例，在硫酸電除塵器上做了一次典型的對比試驗，數據如表所示，試驗所用的電場是該廠自行設計，上海冶礦廠制造，流通面積約30m2，靜態空氣介質。
表五 不同供電方式的火花擊穿電壓

恒流供電能保證足夠的電暈電流而不容易轉化為貫穿性的火花擊穿，實現電壓自動跟蹤。
可控硅電源供電時，控制量實際上是電壓，而電流是隨機量。在阻抗濃度較大，集塵極積塵較厚時，電暈電流往往變得很小。電流源供電時，控制量是電流。不論工況如何，電暈電流是可以根據需要來確定的，而電壓是隨機量，與前者正好形成對偶關系。
電源源供電可以輕而易舉地實現電壓自動跟蹤，而不需要任何反饋控制電路。例如含塵（霧）濃度增加時，宏觀體現為放電區的等效電阻增大。由于外電路提供的電流不變，所以電場上的電壓就自然上升了。此外，能有效克服電暈電流"閉塞"現象，對電極肥大的適應性也較強，電極肥大或集塵極積塵加厚時，電壓同樣會自動上升，而可控硅電源供電時，在上述情況下，電壓需要通過反饋來控制可控硅的導通角來提高電壓，這就必然帶來幾個工頻周期的延時，若電源和本體配置不當，導通角已到最大，則控制無法進行，只能是電流下降的結果。
因此，恒流供電能大大提高沉積效率，由于采用恒流供電技術，注入到電場的電功率增加，所以除塵除霧效率得到了明顯的提高。這可以從表六中數據得到反映。
表六 一級電霧主風機出口含量（mg/m2）

運行可靠性高
我廠恒流源沒有復雜的電子線路，無接插件，允許高壓持續短路和突發短路（相當于電場的頻繁火花放電），不會燒壞任何元件。
對于除酸霧的塑料電場本體來說恒流還有一個重要意義，當火花擊穿時，不易燒穿塑料陽極筒壁。

節電效果明顯
功率因素高，COSφ=0.9~1 。而且不隨運行的功率水平變化，可以顯著降低前級供電變壓器的容易并節能。

高壓發生器的體積重量比可控硅電源小得多，在一些無防爆要求的場合，高壓發生器可以直接裝在電場本體頂部。

具有過電壓、持續欠電壓和過氧保護電路，能自動報警和跳閘。
L-C 電源的出現，給靜電沉積技術帶來了新的特點，在化工、冶金、建材、紡織和發電等行業的實際應用中，取得了始料未及的效果，運行效率明顯提高。現列出幾個廠家使用恒流源除酸霧實測數據。

工業應用實例：
貴州平壩化肥廠1989年籌建4萬噸/年硫酸裝置，1992底峻工投產，電除霧器的高壓整流采用我廠HL-Ⅱ恒流高壓直流電源自92年投運至今通過短路、開路、噴水試驗均達到技術要求。1993年測得平均酸霧含量見表
表七 貴州平壩化肥廠硫酸電除霧月平均酸霧含量統計表

無錫硫酸廠在三廢綜合治理改造中，硫酸生產能力擴大到80ht/a為節省投資，凈化工序采用一級電除霧器（塑料集束管型216管）選用我廠HL-Ⅲ型靜電沉積用恒流高壓直流電源，用戶反映自1994年5月上旬硫酸生產系統投產后電源運行情況十分良好，操作方便，穩定性好，抗電暈閉塞能力強，當系統含塵較高和出現升華硫時，二次電壓自動升高，防止了礦塵和升華硫在電暈極上粘結。
表八 無錫硫酸廠95、96兩年月平均酸霧濃度
95年硫酸電除霧月平均出口酸霧統計表（g/m3）

韶關冶煉廠以生產精鉛、精鋅為主，年產量約20萬噸，硫酸14萬噸在鉛鋅礦的燒結過程中產生大量金屬粉塵和二氧化硫，在96年改造中采用HL-Ⅲ型恒流源用于二個系統的電除霧上，經一年多運行性能穩定，出口酸霧量低于國家標準。
表九 九七年月平均出口酸霧含量統計表（g/m3）

結束語
作為恒流技術本身是來自于中國科學院上海光學精密機械研究所的一項軍工項目的單元技術，作為這一技術拓展到靜電沉積領域是由該所創辦的上海激光電源設備有限公司開展的，經過十年的發展，該產品已經從最初的I型發展成目前約Ⅲ型，并形成了相關的多項專利，是1997年國家環保局最佳實用技術的依托單位，1994年的國家級重點新產品。
通過三千多臺套的工業應用，我們得到了諸多領域的應用經驗，并取得了顯著的社會效益和環境效益。