高电压环境工程应用研究关键技术

高电压环境工程应用研究关键技术

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摘要：对于高压放电技术来说，作为一个在高压电场中形成大量自由电子，能够有效处理环境中的污染物质，所以，本文就结合高电压环境工程应用研究关键技术，分析高压放电基础在处理环境污染问题中的价值。虽然静电除尘技术在我国发展时间比较长，但是自身设计缺少合理性，容易受到电源技术、扬尘等因素影响，要想对该技术进行优化设计，需要把电除尘指数融入其中，对本体和电源优化处理，以促进除尘水平和效率的提高。

关键词：高电压环境工程；应用研究；关键技术

    在社会快速发展中，人类活动不断变化，向环境中投放了大量的污染物，给生态环境带来严重影响，让人类发展受到影响，环境保护和治理成为了当前社会各界重点关注内容，需要通过各种方式，改善生态环境质量，如高压放电技术。通过使用高压放电技术，能够释放大量的高能电子，让带电粒子和活性物质在物质氧化还原中发挥一定影响，因为放电结构展现出种类多的特点，所以这种技术适合应用在各个领域，和其他技术相互配合，如气相放电。高压放电技术能够在大气污染治理中应用，如电除尘，可以将空气中的臭氧、微生物等进行采集，获得理想的空气治理效果。

一、高电压环境工程发展前景

    在当前人们生活水平不断提升的环境下，人类生活、生产方式发生一定改变，人类生产过程中，将会排放大量的污染物，给生态环境带来严重影响。各种污染物的出现，不但给生态环境造成不同程度的破坏，同时也给人类和社会发展产生严重影响。而传统的物理、化学处理方式将无法满足时代发展要求，高压放电技术在环境保护领域中广泛应用，逐渐提高了应用效率，且高压放电技术发展不断成熟，我国各个领域对环境保护工作重视度不断提高，环境保护作为一项多学科相互结合的工作，需要在各个学科相互配合下进行，所以高压放电技术在此领域中应用良好的发展前景。

二、高电压环境工程应用研究关键技术

（一）高电压除尘技术

我国是一个燃煤大国，烟尘大量排放，导致环境受到严重影响，污染程度提高。怎样去除工业生产中的烟尘成为当前社会发展重点思考的问题。静电除尘是一种利用静电力分离气流的除尘装置。除尘过程一般有以下几点：第一，气体电离。我们都知道，物质的原子是由一个原子核组成的，原子核由带正电的质子和不带正电的中子，以及在原子核外运动的带负电的电子组成。电子将会受到冲击或外力等因素影响，脱离原子核的束缚，成为带有负电荷的“自由电子”。其中一些电子也会附着到其他粒子或分子上，变成带负电的粒子，也就是“负离子”。在失去一个电子后，气体分子将带正电荷，并显示出带正电荷的特性，也就是“正离子”。将中性气体分子分离为正离子和负离子，这种状况也就是气体电离[1]。第二，粉尘荷电。在放电电极和集尘器之间加入一定的直流高电压时，放电电极周围区域的所有空气都被电离，并且能够看到蓝色光晕，这种现象也就是电晕放电，这种电极叫做电晕放电电极。当施加的电压不断扩大时，空气回路范畴随之扩充，使得两极之间的所有空气都被电离。在放电电极周围的电晕消除中，正离子立即被放电电极中和，自由电子和立即产生的负离子在电场力作用下转移到集尘电极，并在两级中间填充分布。当尘埃气流通过电场空间时，气流中的尘埃颗粒与自由电子或负离子相互融合，让尘埃带电。

（二）烟气脱硫脱硝技术

上世纪五十年代，脉冲电源在电除尘器中运用，高压放电技术能够在常规环境下形成高能电子，因为自身效果，被广泛运用在环境治理活动中。对于高压放电气相脱硫脱硝，在气相中，高能电子被充分激发，产生比较复杂的化学反应和自发的化学反应。在这些反应下，能够改变二氧化硫和氮氧化物实际状态，从而实现脱硫脱硝。然而，在去除氮氧化物的过程中，反向反应使得能耗不断提高。电晕放电常用于在离子体氧化反应中，这种方法分为两种放电形式，一个是流光电晕放电，另一个是辉光电晕放电。流光电晕放电的氧化性能远远大于辉光放电。辉光电晕放电主要基于离子电流。放电区域靠近高压电极，变化迅速，容易转变为其他放电形式，不利于污染物的氧化。在直流高压系统中，高压变化率低，峰值电场强度不能保证流光电晕通道的正常运行。所以，正直流电源可用作离子源，不能控制放电规模。然而，当电压扰动速度比较大时，辉光电晕能够切换到流光电源，并顺利放电。在当前工业行业发展中，可以把高压放电脱硝脱销技术应用其中。在低温等离子体脱硫脱硝过程中，所用电源分为脉冲电源和交直流叠加电源两种，不管哪种电源形式，都可以应用在气相和非均相氧化中。向高压放电反应装置中加入吸收剂，气体污染物与吸收剂充分混合，在高压放电反应装置中进行氧化。除添加吸收剂外，还可将其放置在下游，以混合清洁空气、吸收剂和烟气。然而，这种方式在使用寿命短的自由基方面比较困难，所使用的放电装置是臭氧发生器。高压放电脱硫脱硝处理通过放电改变物质价态，使其转化为更容易提取的形式。

（三）电除尘技术

静电除尘器也就是在电晕放电反应下，让带点颗粒在电场力中快速移动到集尘板上，使颗粒在气流中充分分离，展现出除尘效率高、阻力小的特点，是目前烟气除尘中广泛使用的设备。在燃煤电厂电除尘器应用中，存在的问题有以下几点：第一，设计问题。在传统电除尘器设计中，根据Deutsch公式考虑入口浓度和比收尘面积等因素[2]。为了有效提高除尘效率，适当扩大粉尘电极面积。在采用传统电除尘器过程中，细颗粒的除尘效果较差，电除尘器本体设计存在缺陷，使得放电不均匀，工作电压低。第二，技术水平低。电除尘器中采用的单相高压电源与电除尘器之间不匹配，使得负载升高，给最终放电产生一定影响，工作效率下降，在电流升高的情况下，容易给火花放电带来一定影响。

（四）臭氧发生器技术

当前，臭氧被广泛应用在医疗和食品加工等行业中，但臭氧可能会被分解成氧气，所以在保存方面难度比较大，其广泛采用的生产方法是紫外线照射和介质阻挡放电。对于放电反应器来说，在臭氧发生器结构内，放电反应器是重要部件，其电场强度与放电间隙呈现出反比。在调节放电间隙过程中，可能会影响臭氧的质量浓度和生成速率。在放电间隙中，也会影响微放电特性，并让气体流量和热流等数据产生变化。空气源中的水分会让臭氧量不断增多，通常影响臭氧生成率。因此，在添加空气源之前，应对气体净化处理。

（五）高压放电水处理技术

   在高压放电水中，虽然已经获得一定应用效果，但是在大规模处理过程中，依然会存在一些问题，具体展现在以下几个方面：第一，放电过程稳定性不高，容易因电极腐蚀而减弱放电，导致系统不能正常运行。第二，在使用大功率脉冲技术时，也会降低脉冲处理的效率，并且最终会影响脉冲处理的体积。第三，在连续水处理中，没有做到全面探究，使得水处理工艺的效果并不理想，能量转换效率有待提高。

三、结束语

总而言之，高压放电技术作为一种利用高压和电流对污染物进行氧化处理的技术。在高压放电脱硫脱硝、静电除尘、臭氧制备等方面起到了关键性作用。但是在实际应用中，依然需要加强对高压放电技术的研发，让其在环境工程中获得良好的应用效果，实现环境的有效治理，给人类生存和发展提供良好的环境。

参考文献：

[1]邹欣,李晖,赵晟凯,耿华.直驱风电场高电压穿越控制策略研究[J].电力电容器与无功补偿,2021,42(01):191-198.

[2]余浩,肖彭瑶,林勇,龚贤夫,宫大千,覃芸,张子杰,罗姝晨.大规模海上风电高电压穿越研究进展与展望[J].智慧电力,2020,48(03):30-38.

[3]马奔,赵晨如.关于高电压大容量变压器绝缘技术的应用探讨[J]. 电子世界. 2017(10)