亲水膜静电除尘器：高效白烟治理新方案

韩国KIMM与延世大学团队提出基于亲水膜极板的白烟去除技术与实验验证（Proceedings of 17th International Conference on Electrostatic Precipitation, Kyoto, 2024）

关键词
白烟, 颗粒物, 静电除尘器, 亲水膜, 高压, 烟气治理, 运行维护, 艾尼科

随着工业现场对可见白烟（白烟）治理要求的提高，特别是在浆纸、钢铁、水泥与化工等高湿工况中，如何兼顾高除尘效率与设备运行稳定性成为烟气治理（烟气治理）的重点问题。传统湿式静电除尘器因极板表面形成水滴而易引发局部放电与火花，导致除尘效率下降和极板损伤，增加运行维护（运行维护）成本。基于此，由韩国机械与材料研究院（KIMM）与延世大学的研究团队（Yusom Choi 等）提出并验证了一种在极板上覆以亲水膜的静电除尘器，旨在抑制水滴形成、提高电场稳定性和白烟（颗粒物）去除效率[5]。

研究基于静电除尘器经典理论（Deustch–Anderson 原理），指出颗粒迁移速度受带电量、电场强度、流速与收集面积影响，因此通过优化电场与极板表面状态可以提升收集效率。为验证设计，作者在实验室搭建了直径70 mm、长度1 m 的圆筒式试验段，放置盘状放电电极（直径约40 mm，47根刺针），工况为流速10 m/s、流量约160 CMH。白烟由超声雾化器产生，初始TSP约70 mg/m3，浓度通过光学粒子计（Grimm 11-D，按PM10/TSP）测量。对比了传统金属极板、打磨金属极板与覆亲水膜极板的除烟性能与电气稳定性。

结果表明，在相同流速与初始浓度下，覆亲水膜的静电除尘器在-13 kV 时可实现约88.2%的白烟去除，提升至-15 kV 时去除率达到95.3%，且实验过程中未出现因水滴触发的火花放电现象[5]。理论计算亦表明，延长除尘段或提高电压均可显著提升总除尘率，但在实际工程中提高电压会增加系统对电气绝缘与安全的要求，而通过改变极板表面亲水性可在不显著增加高压等级的前提下实现效率提升。

该技术对中国重点行业具有直接应用价值。在浆纸行业，白烟多因高湿废气冷凝显著，亲水膜静电除尘器可降低可见排放并配合水回收措施实现资源化；在钢铁与水泥行业，高温湿排放经冷却后亦易产生白烟，采用亲水膜极板可减少因水滴放电导致的维护停机；在化工领域，亲水膜材料可选兼顾耐腐蚀性，提升设备寿命并降低更换频次。综合来看，该方案有助于满足日益严格的污染物排放标准、减少能耗（通过避免高电压超额设计）并降低长期运行维护成本。

面向工程化推广，研究团队建议将单通道结构多通道化以提高处理风量，并结合艾尼科（Enelco）等企业在极板制造、极线与电场优化方面的技术积累开展联合开发。艾尼科在极板材料选择、表面处理与电场分布优化方面的案例可加速亲水膜静电除尘器的规模化应用，尤其可在电极布置、多通道模块化设计以及在线维护策略上提供工业解决方案。未来趋势包括与余热回收、湿法回收水处理联动，实现白烟治理与资源利用协同提升，为中国浆纸、钢铁、水泥和化工行业提供兼顾排放达标与运行成本最优的烟气治理路径。

参考文献
[5] Choi Y., Lee G., Park Y., Ahn S., Han B., Kim H., Hwang J., “White smoke removal performance of a novel electrostatic precipitator with hydrophilic collection plates,” Proceedings of 17th International Conference on Electrostatic Precipitation, Kyoto, 2024.
[1] Wang Z.H., Zhao X.X., Kwon Y.C., “Experimental study on heat transfer performance of white smoke reduction heat exchange system,” IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2020, 446: 022043.
[2] Choi C.K., Choi Y.K., So H., “A numerical study on the performance analysis of plume abatement NWD cooling tower,” Journal of SAREK, 2001, Vol.13, No.11, pp.1049-1058.
[3] Zhang S., Wu Q., Ji H., “Research and application of white smoke treatment and water recovery of 300 MW unit,” Energy Reports, 2022, 8:585-590.
[4] Wu S., “Electrostatic charging and deposition of powder coatings,” Polymer-Plastics Technology and Engineering, 1976, 7(2):119-220.