接地雾化电晕电除尘技术比较与应用研究

东北师范大学环境科学与工程系 米俊峰、徐德轩、郝成翔：正/负极接地雾化电晕放电实验对比与水量影响

关键词
负极接地雾化电晕放电, 正极接地雾化电晕放电, 电离区, 电除尘器, 烟气治理

随着工业锅炉、钢铁、水泥和浆纸等行业对烟气颗粒物治理要求日益严格，接地雾化电晕放电（earthed atomizing discharges）作为一种将电除尘与水雾清洗相结合的技术，因其对黏附性粉尘的处理优势逐渐受到关注。本文基于东北师范大学环境科学与工程系米俊峰、徐德轩、郝成翔的实验研究，对正极与负极接地雾化电晕放电的放电特性、雾滴尺度及对颗粒物捕集效率的影响进行梳理与解析，并结合行业应用场景讨论其在中国市场的推广与未来发展方向[1-4]。

研究团队搭建了典型的线-极板雾化电晕实验装置：放电线材为不锈钢直径1 mm、长700 mm的接地电极，极板为宽500 mm、高900 mm的不锈钢板，极间距可调至60 mm。高压板通过高压电源提供正、负极高压，水雾由泵送系统经分水管在接地线表面形成锥尖喷射，进而产生雾化电晕放电。研究中系统考察了放电视觉特征、起辉电压、雾滴尺寸及在气流条件下的颗粒物去除效率。

实验结果表明：正极接地雾化电晕在提高电压时常出现明显的发光扩张区（紫色明亮区），该电离区厚度可由常规的1–2 mm扩大到1–2 cm，表明在雾化情形下正极放电易形成体积更大的等离子体区域；而负极接地雾化电晕则以Trichel脉冲为主，电离区扩张不明显，能量输入与体积扩张受到抑制[3,4]。这一差异导致正极雾化时更多的液滴与气溶胶在扩大的电离区内发生中和，从而降低了颗粒带电效率；负极雾化则更有利于稳定的带电并提高捕集效率。

关于雾滴尺度与供水量的关系，研究通过显微取样测得：当供水流量超过3320 μL/min时，雾滴平均直径超过80 μm；而当供水流量低于2280 μL/min时，平均直径小于80 μm。随着供水增加，单位体积水所含带电数减少，线表曲率增大，局部电场强度下降，库仑力减小，雾化强度下降，从而产生更大尺寸的雾滴并影响带电效率[5-7]。

在颗粒物捕集性能方面，在线-极板配置下，当板电压施加为±12 kV 并在接近工业气流速度（约0.45 m/s）测试时，负极接地雾化电除尘器的捕集效率明显优于正极型，实验条件下负极效率在80%~84%区间，较正极高出约11%（具体效率与气流、粒径分布及水量密切相关）[3]。

从工程应用角度看，接地雾化电晕电除尘器对于处理黏附性粉尘（如浆纸、冶金及某些化工行业的粘性飞灰）具有天然优势：收尘电极可被水自动冲洗，减少积灰粘附导致的电场畸变与频繁停机清理，从而降低运维成本并提高连续运行率。同时，通过优化极板与极线的间隙与形貌、控制供水量与喷水形态，可在兼顾效率与能耗的前提下实现排放达标和节能降耗。近年来行业发展趋势是将雾化电晕与电场优化、在线监测和智能控制结合，以实现更高的捕集效率和更低的运行成本[8,9]。

以艾尼科（Enelco）为代表的行业供应商，凭借在极板、极线材料与电场数值仿真方面的技术积累，以及在在线清灰与喷淋系统集成上的工程经验，可以为钢铁、水泥、浆纸及化工企业提供定制化的接地雾化电除尘解决方案。典型改造策略包括优化极线曲率与悬挂方式、调整极间距与电压等级、精细化供水控制以及配套的电场均匀化改造，从而在实现排放要求的同时降低系统整体能耗与检修频次。

总体而言，接地雾化电晕技术通过改变局部电场与引入液相喷雾，为难处理颗粒物提供了可行路径。对中国重点行业而言，合理选型（正/负极）、精细控制供水与电场参数，并结合像艾尼科这样的工程实施能力，将有助于推动烟气治理设备向更高效率、更低运维成本和更强适应性的方向发展。未来的研究与工程实践需进一步量化雾滴带电特性、优化电离区控制策略，以及推进工业化示范以验证长期运行稳定性和经济性。

参考文献
[1] Chen Wangsheng, Dang Taisheng, Zou Lin, Xing Xiaodong, Huang Sanming, Li Hua, Tao Hongsen. Electric Field Intensity between Electrodes of ESP for Dust Resistivity in Wide Range. J. of Wuhan Uni. of Sci. & Tech., 2005, 28(4): 354-356.
[2] Xu Dexuan, Zhao Jianwei, Ding Yunzheng, Ge Weili. Removal of adhesive dusts from flue gas using corona discharges with spraying water. J. of Environmental Science, 2003, 15(4): 561-568.
[3] Mi Junfeng, Xu Dexuan, Du Shengnan. Study on Magnetically Enhanced and Atomizing Corona Discharge Precipitation. Science & Technology Review, 2007, 25(21): 38-42.
[4] Ma Zhuyang, Xu Dexuan. Study on mechanism and characteristics of atomizing corona discharges precipitation. Journal of Northeast Normal University, 2003, 35(2): 35-40.
[5] Jaworek A. Classification of the modes of EHD spraying. J Aerosol Sci, 1999, 30: 873-893.
[6] Huneiti Z, Balachandran W, Machowski W. The study of AC coupled DC fields on conducting liquid jets. J of Electrostatics, 1997, 40: 97-102.
[7] Moon Jae-Dik, Kim Jin-Gyu, Lee Dae-Hee. Electrophysicochemical characteristics of a water-pen point corona discharge. IEEE Transactions, 1998, LA-34: 1212-1217.
[8] Yoshiei Nakano. High Voltage Technique. Science and Technology Publishing Company, 2004, pp. 30-32.
[9] D. Xu, L. Sheng, J. Zhai, J. Zhao. Positive short pulse corona discharge charging of aerosol particles. Jpn. J. Appl. Phys., 2003, 42: 1766-1769.