我公司依據水泥廠窯頭配套電除塵系統影響除塵效率的主要因素,主要采用“前電場高頻電源+后電場脈沖電源”技術,提升除塵效率,充分挖掘現有電除塵器的潛力,提升除塵效率。結合具體實例,從原理和方法兩方面展開論述,結合理論計算和實測結果分析,組合提效改造技術除塵效果穩定,顆粒物排放濃度可穩定在10mg/Nm3以下,為水泥廠窯頭電除塵器實現提標改造提供參考。
某水泥廠窯頭配套電除塵器為三電場干式電除塵器,原除塵器設計出口PM濃度<50 mg/Nm3,已不能滿足現階段PM濃度<10mg/Nm3的排放要求,需實施提效改造,做到達標排放。
水泥廠窯頭配套電除塵器改造具體實施方案說明:
1、靜電除塵器電源部分改造
電源部分改造主要采用:前電場布置高頻電源+后電場布置脈沖電源。通過雙電源系統實現前電場在高電壓下強放電,后電場在高電壓下的弱放電。
1)針對前電場PM粒徑大、、易發生火花閃絡等特點,利用高頻電源提高前電場的平均電壓、供電功率,增加前電場的二次電壓及二次電流,使粉塵充分荷電。具體方法為:采用三相交流輸入整流為直流電源,經逆變為高頻交流,醉后整流輸出直流高壓,直流供電時其二次電壓波形幾乎為一條直線,提供了幾乎無波動的直流輸出。通過提高二次電壓平均值,提高粉塵驅進速度,使得前電場粉塵能夠充分荷電并被收集下來,大幅提升除塵效率。高頻電源可在幾十微秒內關斷輸出,在很短的時間內使火花熄滅,以毫秒級恢復全功率供電,平均輸出高壓無下降。
2)針對后電場PM粒徑小、濃度低、不易發生火花閃絡的特點,實際運行中的情況通常是二次電流大、二次電壓無法提升到足夠的高電壓,而后電場的微細粉塵的捕集,需要的電場強度才能捕集,因此利用脈沖電源提高后電場的峰值電場,進而使微細顆粒物被充分收集。
脈沖電源在基礎電源上疊加的高壓脈沖電壓,二次電壓和二次電流獨立控制。疊加的脈沖電源提供微秒級瞬間高壓能量,由于脈沖電壓的上升以及持續時間很短,雖然瞬時總電壓提升很高,但供電前期間隔保持較低的電荷密度,維持了電場的絕緣,不會形成閃絡通道,了火花閃絡,峰值電壓接近電場擊穿電壓,脈沖電源瞬時高壓使電暈放電均勻,避免了反電暈的產生,可提高粉塵荷電效率和荷電量,大幅提高微細粉塵的捕集能力,除塵效率顯著提高,符合弱電流下的高電壓低排放要求。
相對于傳統直流供電,高壓脈沖電源供電脈沖電壓上升時間,提高了電場擊穿電壓,電場能獲得幾倍于傳統直流電源的峰值電壓,利于粉塵粒子荷電提效率。此外,針對常規直流電源電流用于對PM荷電以及在頻繁的火花放電過程中形成浪費,脈沖電源僅在脈沖輸出時才產生電流,脈沖寬度窄,電場中離子流和電子流間歇脈動,電場無火花。
3)電源改造說明:拆除頂部一、二電場的工頻變壓器和高壓隔離開關;拆除配電室內一、二電場用工頻電源控制柜內控制器及輔控回路、可控硅等,保留母排、斷路器等,增加小母排將工頻電源控制柜改造成高頻電源。拆除頂部三電場的工頻變壓器和高壓隔離開關;拆除配電室內三電場用工頻電源控制柜內控制器及輔控回路、可控硅等,保留母排、斷路器等,增加小母排將工頻電源控制柜改造成高頻+脈沖電源配電柜。動力電纜改造部分:利舊,將原工頻電源動力電纜改造成滿足高頻電源、高頻+脈沖電源三相供電的需求。新增信號電纜,高頻電源和高頻+脈沖電源到DCS的控制電纜、信號電纜,將改造后電源的開關量信號(運行信號、準備好信號、綜合報警信號、啟動/停止信號)和模擬量信號(二次電壓、二次電流)接入主生產系統DCS。
經慧陽改造的水泥廠窯頭配套電除塵器除塵效果穩定;除塵效率達99.,出口PM排放濃度測試值低于15mg/Nm3,通過電源的應用組合,并結合增加前電場布置高頻電源+后電場布置脈沖電源裝置等,滿足了改造目標要求。