塑料管湿式静电除尘器的表面放电控制技术

AdorPowertron（ICESP XIII, 2013）关于塑料管WESP控制系统与表面放电检测算法的研究实现与现场验证

关键词
塑料管湿式静电除尘器, 表面放电, 控制系统, 烟气治理, 节能减排

随着我国对烟气治理与挥发性有机物（VOCs）控制要求日益严格，湿式静电除尘器（WESP）在高湿、高粘性或有爆炸风险的工况中应用越来越广泛。塑料材质（如PVC、PP、GRP、FRP）制造的收集管以其耐腐蚀、造价低和工艺适应性强的优点，成为许多工况的优选，但其依赖于收集管表面的持续水膜作为冠电流回路，带来了新的控制与安全挑战[1]。本文基于AdorPowertron在ICESP XIII会议上发表的研究，对塑料管WESP表面放电检测与控制的方法、实验验证、现场应用及对中国行业的意义进行改写与扩展，并结合艾尼科（Enelco）在电除尘器极板、极线与电场优化方面的技术优势，讨论未来趋势与应用价值[1]。

研究团队构建了实验模型以模拟塑料管WESP的典型工况：由6根直径200 mm、长2 m的PVC收集管组成的模型，顶端接地的钢架支撑，放电电极为带尖刺的6 mm钢棒，设备通过高压整流变压器组（HV TR，70 kV, 300 mA）供电，且采用晶闸管（thyristor）调节系统控制高压输出。通过喷雾喷嘴向管内产生雾化水膜，并用镜面观察内部放电行为；通过调节水流阀，研究在水膜不连续（产生干斑或通道化）时的表面放电特性和对控制系统的影响[1]。

试验显示，当水膜连续时，可在约35 kV、约50 mA条件下稳定运行；当水膜不连续导致表面放电时，输出电压与输出电流的波形变化并不显著，因此传统基于输出端波形异常检测的控制逻辑难以可靠识别这类放电事件。为此，研究团队提出并实现了一种基于一次侧电流与输入电压相位关系变化的检测算法：表面放电会改变一次电流与输入电压的相位差，基于该相位偏移的实时检测，可迅速判断并触发保护动作，有效避免放电造成的局部高温、穿孔甚至火灾风险[1]。

该算法经多工况验证并在印度某锌冶炼厂的塑料管WESP现场投入运行，成功识别并抑制了表面放电事件，避免了管体劣化并降低了安全隐患。此外，控制系统中还集成了定时喷淋逻辑：按需周期性喷淋水膜并在喷淋期间将高压降至低电位或零电位，从而进一步保障设备安全并兼顾除尘效率[1]。

对中国的浆纸、钢铁、水泥与化工等重点行业而言，塑料管WESP结合上述控制策略具有显著应用价值。一方面，可应对高湿、高阻、高粘尘源，实现对颗粒、酸雾和有机微滴的高效捕集；另一方面，精细的放电检测与喷淋联动可明显降低检修频率、延长收集管寿命并减少因放电损伤引起的停机风险，从而节省运维成本并助力节能减排目标。

在工程实践中，艾尼科（Enelco）在极板与极线设计、电场优化与高压控制系统集成方面的积累，能与此类相位检测算法形成互补。通过优化电场分布、改进电极几何与表面处理，以及引入精确的高压调节与数据采集平台，可实现更低的压损、更高的除尘效率与更智能的运行维护体系，适配中国工业现场的复杂工况与严格排放标准。

展望未来，塑料管WESP的推广应关注三方面：一是加强在线监测与智能控制（如相位分析、频谱特征提取与故障自诊断）；二是结合材料工程改善塑料管的耐热与抗电蚀性能，减少微小放电导致的局部破坏；三是将控制策略与厂端DCS/EMS系统对接，实现喷淋、降压与报警的联动自动化。对中国市场而言，这不仅有助于满足日益严苛的排放法规，还能通过降低能耗与运维成本，提高企业环保投资的经济回报率。

总结：基于一次侧电流与输入电压相位关系的表面放电检测方法，针对塑料管WESP在水膜不连续时难以通过传统波形检测识别的问题，提供了有效的技术路径。该方法在实验和现场均已验证，可与艾尼科在电场与电极技术上的优势结合，为我国浆纸、钢铁、水泥及化工等行业提供可落地的烟气治理解决方案，兼顾安全、效率与成本效益[1]。

参考文献
[1] Gurnani P.V., Giridhar S.S., Ghatte G.B. ESP Controls for Plastic Tube Wet ESP. ICESP XIII, September 2013, Bangalore, India. (Authors: Pradip V. Gurnani, Sudhir S. Giridhar, Ganesh B. Ghatte; AdorPowertron, Pune, India)