技术 | 窖头电收尘器的改造

前言

某公司5000t/d水泥熟料生产线于2009年投产，窑头电收尘器规格型号为33/12.5/3×11/0.45，设计出口含尘排放浓度50mg/m3。随着使用时间的延长，收尘器的效果越来越差，实际排放浓度远高于国家30mg/m3的新标准，迫切需要进行改造。经过对比，该公司选用临界脉冲软稳电源技术对电收尘器进行了改造，改造效果良好，具体方案介绍如下。

临界脉冲软稳电源技术，不同于传统“火花监测”控制方式，是将输出电压始终控制在瞬时工况下的火花始发点以下临界处，系统可以根据电场内部工况而变化，自动调节、动态适应，实现了连续场强最高化。该电源特性如下：

(1)临界脉冲电源具有硬件储能与限能和微脉冲式供电特性，输出的电压随工况(电场内温度、湿度、压力、粉尘浓度、粒度、比电阻以及市电波动)的变化，能自动调节、动态适应，使输出电压值稳定位于火花始发点以下临界区。

(2)电压无须大幅降低或关断以熄灭火花，连续输出临界电压，可实现最理想的，也是运行中最高的场强(荷电场强、驱进场强)。

(3)能使电场保持在“二次电子崩”与“流注初期”状态，空间自由电荷最多，荷电效率最高。二次电子崩：当初始电子崩发展到阳极时，初始电子崩中的电子迅速跑到阳极上中和电量。留下来的正离子作为正空间电荷使后面的电场受到畸变和加强，同时向周围放射出大量光子。这些光子在附近的气体中导致光游离，在空间产生二次电子。它们在正空间电荷所畸变和加强了的电场的作用下，又形成新的电子崩，称二次电子崩。

应用流注理论描述放电过程见图1。在电场作用下，电子崩由阴极向阳极发展，由于气体原子(或分子)的激励、电离、复合等过程产生光电离，在电子崩附近由光电子引起新的子电子崩，电子崩接近阳极时，电离最强。光电子产生的子电子崩汇集到由阳极生长的放电通道，并帮助它的发展，形成由阳极向阴极前进的流注(正流注)，流注的速度比碰撞电离快。同时，光辐射是指向各个方向的，光电子产生的地点也是随机的，这说明放电通道可能是曲折进行的。正流注达到阴极时，正负电极之间形成一导电的通道，可以通过大的电流，使间隙击穿。如果所加电压超过临界击穿电压(过电压)，电子崩电离加强，虽然电子崩还没有发展到阳极附近，但在间隙中部就可能产生许多光电子及子电子崩，它们汇集到主电子崩，加速放电的发展，增加放电通道的电导率，形成由阴极发展的流注(负流注)。

图1 不均匀电场流注的发展

(4)高电压低电流。在使电压保持在临界区的同时，避免了大量的无效电耗，实现小电流供电。而且，采用高频技术，功率因数高。

2.1 改造前电收尘器运行情况

由于电收尘器运行时间较长，加之平时缺少必要的维护，电收尘器的运行状况很不理想，运行参数偏离正常设计指标较远，电场的电流、电压均偏低，收尘效率大幅度下降。具体见表1。

表1 改造前运行情况

2.2 改造内容

2015年1月，该公司利用大修机会对窑头电收尘器的3个电场电源进行了更换，并对3个电场内部进行检查维护，主要进行了极板间距调整、振动装置检查调整、极丝检查调整，更换了电场瓷瓶，在电收尘出风口加装了横向导风槽型板。电气控制方面，增加和更换了PLC模块，与DCS系统兼容并入中控操作系统。

2.3 改造后运行效果

2015年1月改造完成，经过一周的调整，收尘器逐步运行正常之后该公司请专业检测单位对收尘器运行效果进行了多次检测，检测结果表明收尘器平均排放浓度在20mg/m3左右。改造后各项运行参数见表2。

表2 改造后运行情况

从检测数据分析可知，电收尘器技改后粉尘排放浓度优于国家30mg/m3的新标准，达到了改造目标。

三、改造后遇到的问题

电收尘器改造后运行过程中主要存在的问题是余热发电解列后粉尘排放超标。由于电收尘器对粉尘比电阻比较敏感，余热发电解列后废气温度由原来的110℃升高到280℃左右，电场的电压、电流随之波动较大，影响到收尘效果，造成排放浓度升高，该公司也对该工况条件下的运行情况进行了检测。余热发电解列后运行参数见表3。

表3 余热发电解列后运行参数

为了解决余热发电解列后排放超标的问题，该公司修复了篦冷机喷水系统，通过喷水等措施将烟气温度降到200℃以下，增加了烟气湿度，有效降低了粉尘比电阻，提高了粉尘导电能力和荷电效率，很好地解决了余热发电解列后排放超标的问题。

该公司窑头电收尘器电源改造实践证明，利用新型电源技术对老式电收尘器改造是可行的，而且投资仅为袋收尘器改造的30％左右。

但是也应该注意，电收尘器本体完好程度是该技术能否改造成功的关键，改造企业首先应做好这方面的工作；另外由于电收尘器本身的特性，在遇到窑系统塌料等工况时，窑头粉尘排放会短时超标。

作者：刘清元1，王卫德2

来源：1《中材水泥有限责任公司技术中心》2《中材节能股份有限公司》

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