中国是以煤炭为主的能源生产、消费大国。在21世纪,如果中国能够继续保持较高的经济增长速度,这将消费更多的能源,进而烟尘污染物也将会大幅度地增加。与此同时,电除尘器( ESP)在火电厂以及钢铁厂、水泥厂等方面的应用会取得高速发展。
目前,中国已成为世界上电除尘器生产、应用大国,电除尘器的数量已占国内市场总量的75%[ 1 ]。2004年我国颁布了新的火电厂国家允许排放标准(50mg/Nm3 ) ,这将使现有的新、老电除尘器中绝大多数难以达到新的烟尘允许排放标准,其主要原因是后级电场中微细烟尘捕集效率低的问题,这是对现有电除尘理论和技术的一种挑战。要使电除尘器达到新的标准,就需要在电除尘理论和技术上加大研究力度,以便取得突破性进展,把电除尘器技术推向更高的水平上发展。
由于电除尘(净化)器具有能净化高温(350℃) 、高湿[ 40% (V /V ) ]度和大气量的烟尘、压力损失低(100—300Pa) 、可捕集微小粉尘、运行费用比较低等特点,被世界公认为高效除尘设备。工业电除尘器中尘粒的荷电,是通过电晕极与集尘极间的电晕放电产生带电粒子(离子) ,并使其附着在尘粒上产生的。带有荷电的尘粒在电场力作用下被驱附在集尘极上,再加以振打收集,实现了烟气除尘。从大气压(等离子体物理又称为高气压)非平衡(非热、冷)等离子体物理观点来看,电除尘器是一个巨大的等离子体源和反应室的组合体。然而, 2004年我国等离子体物理学科发展战略组研究报告指出,目前产生大气压非平衡态等离子体的机理尚不清楚;并指出,在高气压下等离子体的输运特性研究也刚刚起步,但是正在形成新的研究热点[ 2 ]。
早在20世纪50年代,我国从前苏联引进卧、立式电除尘器, 80年代又分别从德国Ruthmuble、瑞典Flakt、美国的GE及Lodge2Cottrell、日本住友重机及新日铁等公司引进电除尘器设备及制造技术,并已国产化。总之,我国在电除尘技术及设备制造上一直处于以跟踪研仿为主的阶段。电除尘的理论与技术均涉及气体电离放电物理学、高气压非平衡等离子体物理学及气体动力学等学科,是一门多学科交叉和融合的学科。近年来,气体电离放电物理[ 4—6 ]、高气压非平衡等离子体物理[ 7—8 ]等领域的研究取得了令人瞩目的进展,这就为我国电除尘技术及设备的发展由跟踪研仿为主走向自主创新的新阶段提供了基础理论及方法的支持。