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静电空气过滤器与臭氧 中冶建筑研究总院有限公司 李冬义 徐琳 张殿印 摘 要：本文对利用静电原理吸附颗粒物的设备进行了梳理，阐述了各种设备产生臭氧 的影响及应对方案。 关键词：静电除尘器 静电空气过滤器 臭氧 在工业中，对于含尘气体，可以用工业静电式除尘器进行过滤。工业用静电除尘器是 1907 年美国科特雷尔（Cottrell）利用静电学理论发明的。 科特雷尔型静电除尘装置是单级式，阴极采用细金属丝或针状金属丝或针状金属丝，利 用阴极放电使粉尘带电，用阳极作收尘极，被板状或管状阳极吸附（如图1所示）。 图1 科特雷尔形静电式集尘装置的示例 用放电极作阴极的原因是阳极积尘太多。 放电极和集尘极板之间的间距大约为10cm-20cm，电压一般高达4000V 以上。 科特雷尔型静电除尘装置里的粉尘被板状或者管状阳极板吸附后收集到下面的漏斗里。 该装置一般性能很好，尤其是当粉尘具有导电性时，集尘效率非常高，主要用于净化工厂和 燃烧装置排放出来的废气。 工业用静电集成装置，在空气电离过程中，产生大量的臭氧，但是由于这些废气都是从 烟囱排放出去的，对人体没有直接的影响，所以在当时不称其为问题。之所以容易发生臭氧， 是因为这些装置把打火情况下也不容易短路的阴极作为放电极，而且考虑到机械强度，放电 极不可能加工到很细。 1. 静电空气过滤器机理 1935 年，加利福尼亚大学的彭尼（Penny）把科特雷尔式工业用集尘装置改造为一种室 内用的空气洁净设备——静电集尘装置。为了将对人体有害的臭氧的发生量控制在微量程 度，彭尼博士把科特雷尔式的阴极放电改成阳极放电，而且放电线采用φ0.15mm 以下的细 丝。 公布的初期的静电集尘装置称为静电空气过滤器。空气净化装置大致可以分为以下几种 姓名：李冬义，性别：男，出生年月：1989 年03 月，职务：工程部副部长，技术职称：助理工程师，通 讯地址：上海市宝山区友谊支路300 弄17 号404 室，邮编：201999，联系电话电子邮箱： 540677221@，籍贯：江苏省淮安市人，毕业院校：太原理工大学，现从事的技术工作：环境除尘器。 形式： A. 洁净式双级型； B. 洁净式单级型； C. 汽车内空气洁净用的直流电源式净化装置和以惰性气体为对象的构造特殊的净化 装置。 悬浮在空气中的粉尘粒子，与宇宙射线以及空气之间相互摩擦而自然带电，吸附在室内 棚顶和墙壁上。静电集尘装置就是利用这种机理，有效地捕捉粉尘粒子的装置。 2. 构造 空气洁净用的静电式集尘装置形式多样，其共同特点是对悬浮在空气中的不同粒径的所 有微粒都能有效的集尘。特别是用其他方法除不掉的0.1 μm-0.01 μm 左右的微粒，用静电 净化装置可以除掉，而且费用少、经济。该装置的构造如下： A. 电离段——通过高压电场，使悬浮在空气中的粉尘粒子迅速而有效地带正电； B. 集尘段——使带正电的粉尘粒子从下气流部分的电场内通过，迅速吸附在负的集尘 极上； C. 除尘段——将被捕集的粉尘粒子从集尘段上有效的除去。 2.1 洁净式双级型 在放电极上外加直流高压电，放电极表面就产生电晕放电。当空气中的粉尘粒子通过该 电离段的电场时，空气中的粒子产生电离，变成离子。空气净化用的静电式集尘装置是采用 阳极放电，因此在靠近放电极表面的电场强度非常强的空间内产生电晕，形成数量相等的阳 离子和阴离子，放电极吸引阴离子，而阳离子被对应的接地阴极吸引。因此，当粉尘粒子通 过这一部分时带正电；粒子越大，带电量越多（如图2 所示）。 下气流侧是集尘段，集尘段的正负两个极板平行放置，产生一平行电场。带正电的粒子 随着空气流进入该平行电场中，被阳极板排斥，很快被吸引在静电集尘器的负集尘板上，这 种形式叫做双级型。 图2 双级静电空气净化装置 图3 双级电离用电源 图4 双级式变形 电压不同，放电电离段的放电电极和接地电极的距离也不相同。通常4KV/cm 的电压效 果最好。如果绝缘要求超出一般比较容易达到的限度，那么在结构上会出现许多问题，因此 电极隔板一般