前言

某公司5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線于2009年投產(chǎn)，窯頭電收塵器規(guī)格型號(hào)為33/12.5/3×11/0.45，設(shè)計(jì)出口含塵排放濃度50mg/m3。隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，收塵器的效果越來(lái)越差，實(shí)際排放濃度遠(yuǎn)高于國(guó)家30mg/m3的新標(biāo)準(zhǔn)，迫切需要進(jìn)行改造。經(jīng)過(guò)對(duì)比，該公司選用臨界脈沖軟穩(wěn)電源技術(shù)對(duì)電收塵器進(jìn)行了改造，改造效果良好，具體方案介紹如下。

臨界脈沖軟穩(wěn)電源技術(shù)，不同于傳統(tǒng)“火花監(jiān)測(cè)”控制方式，是將輸出電壓始終控制在瞬時(shí)工況下的火花始發(fā)點(diǎn)以下臨界處，系統(tǒng)可以根據(jù)電場(chǎng)內(nèi)部工況而變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)、動(dòng)態(tài)適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)場(chǎng)強(qiáng)最高化。該電源特性如下：

(1)臨界脈沖電源具有硬件儲(chǔ)能與限能和微脈沖式供電特性，輸出的電壓隨工況(電場(chǎng)內(nèi)溫度、濕度、壓力、粉塵濃度、粒度、比電阻以及市電波動(dòng))的變化，能自動(dòng)調(diào)節(jié)、動(dòng)態(tài)適應(yīng)，使輸出電壓值穩(wěn)定位于火花始發(fā)點(diǎn)以下臨界區(qū)。

(2)電壓無(wú)須大幅降低或關(guān)斷以熄滅火花，連續(xù)輸出臨界電壓，可實(shí)現(xiàn)最理想的，也是運(yùn)行中最高的場(chǎng)強(qiáng)(荷電場(chǎng)強(qiáng)、驅(qū)進(jìn)場(chǎng)強(qiáng))。

(3)能使電場(chǎng)保持在“二次電子崩”與“流注初期”狀態(tài)，空間自由電荷最多，荷電效率最高。二次電子崩：當(dāng)初始電子崩發(fā)展到陽(yáng)極時(shí)，初始電子崩中的電子迅速跑到陽(yáng)極上中和電量。留下來(lái)的正離子作為正空間電荷使后面的電場(chǎng)受到畸變和加強(qiáng)，同時(shí)向周?chē)派涑龃罅抗庾印＿@些光子在附近的氣體中導(dǎo)致光游離，在空間產(chǎn)生二次電子。它們?cè)谡臻g電荷所畸變和加強(qiáng)了的電場(chǎng)的作用下，又形成新的電子崩，稱(chēng)二次電子崩。

應(yīng)用流注理論描述放電過(guò)程見(jiàn)圖1。在電場(chǎng)作用下，電子崩由陰極向陽(yáng)極發(fā)展，由于氣體原子(或分子)的激勵(lì)、電離、復(fù)合等過(guò)程產(chǎn)生光電離，在電子崩附近由光電子引起新的子電子崩，電子崩接近陽(yáng)極時(shí)，電離最強(qiáng)。光電子產(chǎn)生的子電子崩匯集到由陽(yáng)極生長(zhǎng)的放電通道，并幫助它的發(fā)展，形成由陽(yáng)極向陰極前進(jìn)的流注(正流注)，流注的速度比碰撞電離快。同時(shí)，光輻射是指向各個(gè)方向的，光電子產(chǎn)生的地點(diǎn)也是隨機(jī)的，這說(shuō)明放電通道可能是曲折進(jìn)行的。正流注達(dá)到陰極時(shí)，正負(fù)電極之間形成一導(dǎo)電的通道，可以通過(guò)大的電流，使間隙擊穿。如果所加電壓超過(guò)臨界擊穿電壓(過(guò)電壓)，電子崩電離加強(qiáng)，雖然電子崩還沒(méi)有發(fā)展到陽(yáng)極附近，但在間隙中部就可能產(chǎn)生許多光電子及子電子崩，它們匯集到主電子崩，加速放電的發(fā)展，增加放電通道的電導(dǎo)率，形成由陰極發(fā)展的流注(負(fù)流注)。

圖1 不均勻電場(chǎng)流注的發(fā)展

(4)高電壓低電流。在使電壓保持在臨界區(qū)的同時(shí)，避免了大量的無(wú)效電耗，實(shí)現(xiàn)小電流供電。而且，采用高頻技術(shù)，功率因數(shù)高。

2.1 改造前電收塵器運(yùn)行情況

由于電收塵器運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，加之平時(shí)缺少必要的維護(hù)，電收塵器的運(yùn)行狀況很不理想，運(yùn)行參數(shù)偏離正常設(shè)計(jì)指標(biāo)較遠(yuǎn)，電場(chǎng)的電流、電壓均偏低，收塵效率大幅度下降。具體見(jiàn)表1。

表1 改造前運(yùn)行情況

2.2 改造內(nèi)容

2015年1月，該公司利用大修機(jī)會(huì)對(duì)窯頭電收塵器的3個(gè)電場(chǎng)電源進(jìn)行了更換，并對(duì)3個(gè)電場(chǎng)內(nèi)部進(jìn)行檢查維護(hù)，主要進(jìn)行了極板間距調(diào)整、振動(dòng)裝置檢查調(diào)整、極絲檢查調(diào)整，更換了電場(chǎng)瓷瓶，在電收塵出風(fēng)口加裝了橫向?qū)эL(fēng)槽型板。電氣控制方面，增加和更換了PLC模塊，與DCS系統(tǒng)兼容并入中控操作系統(tǒng)。

2.3 改造后運(yùn)行效果

2015年1月改造完成，經(jīng)過(guò)一周的調(diào)整，收塵器逐步運(yùn)行正常之后該公司請(qǐng)專(zhuān)業(yè)檢測(cè)單位對(duì)收塵器運(yùn)行效果進(jìn)行了多次檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明收塵器平均排放濃度在20mg/m3左右。改造后各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 改造后運(yùn)行情況

從檢測(cè)數(shù)據(jù)分析可知，電收塵器技改后粉塵排放濃度優(yōu)于國(guó)家30mg/m3的新標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了改造目標(biāo)。

三、改造后遇到的問(wèn)題

電收塵器改造后運(yùn)行過(guò)程中主要存在的問(wèn)題是余熱發(fā)電解列后粉塵排放超標(biāo)。由于電收塵器對(duì)粉塵比電阻比較敏感，余熱發(fā)電解列后廢氣溫度由原來(lái)的110℃升高到280℃左右，電場(chǎng)的電壓、電流隨之波動(dòng)較大，影響到收塵效果，造成排放濃度升高，該公司也對(duì)該工況條件下的運(yùn)行情況進(jìn)行了檢測(cè)。余熱發(fā)電解列后運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 余熱發(fā)電解列后運(yùn)行參數(shù)

為了解決余熱發(fā)電解列后排放超標(biāo)的問(wèn)題，該公司修復(fù)了篦冷機(jī)噴水系統(tǒng)，通過(guò)噴水等措施將煙氣溫度降到200℃以下，增加了煙氣濕度，有效降低了粉塵比電阻，提高了粉塵導(dǎo)電能力和荷電效率，很好地解決了余熱發(fā)電解列后排放超標(biāo)的問(wèn)題。

該公司窯頭電收塵器電源改造實(shí)踐證明，利用新型電源技術(shù)對(duì)老式電收塵器改造是可行的，而且投資僅為袋收塵器改造的30％左右。

但是也應(yīng)該注意，電收塵器本體完好程度是該技術(shù)能否改造成功的關(guān)鍵，改造企業(yè)首先應(yīng)做好這方面的工作；另外由于電收塵器本身的特性，在遇到窯系統(tǒng)塌料等工況時(shí)，窯頭粉塵排放會(huì)短時(shí)超標(biāo)。

作者：劉清元1，王衛(wèi)德2

來(lái)源：1《中材水泥有限責(zé)任公司技術(shù)中心》2《中材節(jié)能股份有限公司》

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