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水泥石(shí)除塵麵臨(lín)的形勢
目前(qián)電(diàn)除塵所用(yòng)的高壓電源一般為工頻電源、高頻電(diàn)源或恒流電源,其不僅能耗大,還產生火花放電對除塵器本體造成電腐蝕,衰減除塵效率,縮短使用壽(shòu)命。新的環保標準要求,一般地區水(shuǐ)泥窯粉塵排放要求降到30mg/Nm3以下,重點地區要求降到20mg/Nm3以下。水泥廠窯頭窯尾除塵器的提效改造勢在必行(háng)。
除塵技術方案的對比
隨著排放標準的大幅度提高,原靜電除塵器性能難以滿足環保要求,一時期曾出現由靜電除塵轉(zhuǎn)為布袋或電袋除塵方式的傾向。布袋及電袋除塵器雖然能基本滿足目前環保達標的基(jī)本需要,但由於其阻力大、電耗高、運轉費用高、故障率高、維護(hù)管理不方便、二次汙染等弱點,隻能作為一定範(fàn)圍內(nèi)的不得已的(de)選擇(zé)。
布袋、電(diàn)袋與靜電除塵的對比:


在阻力、電耗(hào)、運轉費用、故障率、維護管(guǎn)理、二次汙染等方麵,“靜(jìng)電除(chú)塵”遠優(yōu)於“布袋除塵”。 近年興起的“濕式電除塵”、“超淨電袋”、“旋轉陽極板”、“徑(jìng)流式電除塵器”、“煙氣調質或微顆粒凝聚(jù)”、“本體擴容”等技術,由於空間、成本、運行維護費用、安全穩定性、二次汙染、適用條件、實際效(xiào)果等局限,難以普及,不適合水泥行業使用。所以,除塵電源及其控製(zhì)係統的技術性能突破就成為(wéi)除塵領域期待的聚焦點。
三
除塵電源的選擇
近年,在改進電源供電方式的過程(chéng)中,設計思路不斷創新,電源性能不斷提升。市場上(shàng)除了正在淘汰的“工頻電源”及其過渡性的“三相電源”外,有“高頻”、“脈衝”、“臨界(jiè)脈(mò)衝”等新型電源。
3.1新一代臨界脈衝電源技術特點(diǎn)
3.1.1 臨界脈衝(chōng)電源的基本原理
臨界(jiè)脈衝電源采用“硬件儲能與(yǔ)限能、軟件監視電壓變化趨勢”的控製方式,從能量梯度控製入手,使工作點保持(chí)在空氣放電特性曲線的高點及其(qí)的右側很小的區域內。體現“可變內阻(zǔ)”特性,即,“限能”抑製流注生(shēng)長,避(bì)免產生火花放電。同時,“儲能”以保(bǎo)持高電壓。

3.1.2 臨界脈衝電源的技術特點:
(1)具有高效節能和長期穩定(dìng)的本質
① 臨界脈衝(柔)特性(xìng):
臨界(jiè)脈衝電源具有“硬件儲能與限能”和“微脈衝” 式供電(diàn)特性,輸出的電壓隨著工況(電場內溫度、濕度、壓力、粉(fěn)塵濃(nóng)度(dù)、粒度、比電阻以及市(shì)電波動)的變化(huà),自動調節動態適應,使輸出電(diàn)壓值穩定位於火花始發點以下臨界區。
無須大幅降壓或關斷以熄滅火花,連續輸出臨界電壓,可(kě)實現好理想的也(yě)是運行(háng)中高的場強(荷電場強、驅進場強)。
使電場保(bǎo)持在“二(èr)次電子崩”與“流注初期”狀(zhuàng)態,空間自由離子密度好,荷電效率高。

其工作電壓如下圖所示:

② 高電壓低電流:在使電壓保持在臨界區的同時(shí),避免了大量的(de)無效電耗,實現小電流供電。而且,采用高頻技術功率因數高。
③ 避免電腐蝕:由於臨界脈(mò)衝電源技(jì)術在供電過程都處於無深度火花放電(diàn)狀態,避免了(le)對除塵器本體極線、極板的電腐蝕。
臨界(jiè)脈衝電源的提效節(jiē)能示意圖如下:

(2)高效集塵
① 場強:平均輸出電壓越高,電場越強,則(zé)荷電場強和驅進(集塵(chén))場強越大。使輸出電壓一致保持在“臨界區”(靜態火花始發臨界線及其下(xià)麵的(de)3%以內(nèi)的(de)區域),可實現好理想的(de)也(yě)是運行中高(gāo)的場強。
② 空間自由離子:煙塵通過(guò)的空間,自由離子越多,則荷電時間常數越短,荷電速度越快。使電場保持在“二(èr)次電子崩”與“流(liú)注初期”狀態,可實現空(kōng)間自由電(diàn)荷好多,荷電效率高。
③ 抑製電暈封閉:高場強和高空間自由氣體離子密度,使(shǐ)電(diàn)暈放電能力保持極高狀態而且,由於電流較(jiào)小,減少了同(tóng)量大顆粒粉塵的多餘荷電量,抑(yì)製電暈封閉。
④ “Z”字型運動:低比電阻粉塵離開極板後,由於空間自由氣體離子密度高(gāo),迅速再次荷電,利於集塵。
(3)抑製反電暈
解決方案:低電流
① 平均(jun1)後續荷電電流小於荷電後的灰塵放電電流,使陽極板上粉塵積層的(de)再(zài)次(cì)荷電量小於釋放電量,降低了粉塵層在極板上的電荷積累。
② 平均再荷電電流等於(yú)或略大於荷電後的灰(huī)塵放電電流,但到下次振打為止,粉塵層電量的積累不足以產生反電暈。
(4)減少(shǎo)二次(cì)揚(yáng)塵
① 降低了粉塵層對極板的吸引力,易振打脫落,在振(zhèn)打力度可調(如電磁(cí)振打)的情況下,可(kě)適當降低(dī)振打力度,減少二次揚(yáng)塵(chén)。
② 不必斷電或減壓振打,保持高場強集塵狀態,則有效抑(yì)製二次揚塵。
③ 避免深度火花(huā)放電,減少因火花擊穿而造成的(de)擾動二次揚塵。
(5)大幅度節能(néng)
3.6 三種新型電源的對比

臨界脈衝電源,確保比工頻供(gòng)電減排70%以上,實現節能50%;在確保比高頻、三相電源減25%以上的前(qián)提下,實(shí)現70%的節能(néng);消除電腐蝕以使除(chú)塵器本體長期穩定(dìng)高效運(yùn)行。
臨(lín)界脈衝電源的應(yīng)用案例
臨界脈衝電源目前已在中聯、中材、山水(shuǐ)、中鋁等集(jí)團(tuán)完成(chéng)了多個(gè)改造工程,並已進入(rù)大(dà)規模推廣階段。
典(diǎn)型案例一:棗莊中聯水泥(220.91元/噸,0%)有限公司
棗莊中聯3#5000t/d生產線窯頭設有型號為“31/15/3×9/0.45”的靜電除塵器,電場數為三級,截麵積為215.5m2,通風(fēng)量為≤35萬m3/h。高壓供電係統采用3台1.8A/72KV的(de)常規工頻電源(yuán)。
除塵器進口濃度(dù)為8.8g/m3(10.1g/m3),煙氣溫度通常為110~130℃,高溫度為250℃,出口排(pái)放(fàng)為53.6mg/m3。
2014年9月18日、10月10日,棗莊市中區環保局進行了項(xiàng)目驗收環(huán)境檢測,測試數據(jù)為14.9mg/Nm3,,遠低於國家環保要求排放限值。

典型案例二:臨朐山水水泥(236.07元/噸,0%)有(yǒu)限責任公司(sī)
臨朐公(gōng)司一期5000t/d熟料生產線窯頭收塵器使用的是西安礦山機(jī)械廠生產的電收塵器,型號為32/12.5/3×10/0.45。處理煙氣量580000m3/h,電場有效麵(miàn)積(jī)176.1m2 ,入口含塵濃度≤20g/m3,出口(kǒu)含塵濃(nóng)度》50mg/Nm3,正常煙氣溫度餘熱發電投運時:120-165℃,餘熱發電(diàn)關閉時:230-350℃,瞬時高煙氣溫度≤400℃,設計壓力(lì)-2000Pa,壓力損失≤200Pa,電場風速0.91m/s。
2015年5月15日,臨朐縣環保局(jú)進行了項目驗收環境檢測,多點檢測數據分別(bié)為11mg/Nm3、17mg/Nm3、18mg/Nm3,遠低(dī)於國家環保要求(qiú)排(pái)放限值。

電源改造前後的輸出入功率:

改造前後的輸入功率比較,改造後比改(gǎi)造前節能49%,每小時(shí)節省(shěng)電耗50kwh;改造前(qián)後的輸出功率比較,改造後比改造前效率提高了44.7%。
技術推廣及倡議
新一代高效除塵臨界脈衝電源的問世(shì),很好的解決了工業塵源企業環保達標壓力下(xià)的除塵器改造投資及運行維護成本問題。無需新增電場、僅更換除塵電源及(jí)其控製係統,就能夠滿足環保法排放要求,而且減低除塵電耗,並極大程度地(dì)消除了由於火花放電而對除(chú)塵器本體的電腐蝕。臨界脈衝(chōng)電源(yuán)將以(yǐ)其國際領先的減排節(jiē)能性能(néng),引領電除塵技術發展方向。

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