窯頭電收塵器電改電節(jié)能減排技術(shù)改造

王宜兵，邵明珠

1 技改原因

中材株洲水泥有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)我公司）5 000t/d水泥生產(chǎn)線，窯頭配備型號(hào)34/12.5/4*9/0.45的高壓靜電收塵器，電收塵器電源為GGA?JO2-1.4/72-HW的高壓供電電源。截至2016年，窯頭電收塵器已運(yùn)行近8年時(shí)間，目前電收塵器采用的高頻高壓電源，其控制模式是以檢測(cè)火花為前提，荷電與驅(qū)進(jìn)能力較差，不能滿足大幅度減排的需求，且由于火花放電對(duì)極線和極板產(chǎn)生電腐蝕，使得電收塵器工作效率衰減加快，不僅影響除塵效果，也增加了收塵器本體維護(hù)費(fèi)用。鑒于上述情況，2016年2月，我公司利用大修時(shí)間對(duì)電收塵器進(jìn)行了技術(shù)改造。技改投入運(yùn)行后，電收塵器排放粉塵折算濃度降低至20mg/m3（標(biāo)），達(dá)到國(guó)家環(huán)保要求，電耗降低約50%，且避免了電收塵器本體電腐蝕，大幅減少了本體維修量。

2 技改方案

我公司電收塵器主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示，目前限制電收塵器除塵效率的主要原因?yàn)楣╇婋娫?，本次技改采用湖南遠(yuǎn)鵬環(huán)保科技有限公司提供的高科技產(chǎn)品GLM系列電收塵器用臨界脈沖（軟穩(wěn)）電源供電裝置替代高頻高壓電源。臨界脈沖（軟穩(wěn)）電源是先將三相交流電（380V）經(jīng)過(guò)整流變?yōu)橹绷?，然后逆變?yōu)榻涣麟姡?jīng)過(guò)變壓器升高電壓后，再經(jīng)過(guò)臨界柔性功率模塊變?yōu)椴▌?dòng)極小的直流電[1]。其主要特點(diǎn)如下：

（1）自適應(yīng)性。輸出電壓隨著工況不斷變化，始終維持在不觸發(fā)火花的臨界區(qū)，能達(dá)到理想狀況下的最高場(chǎng)強(qiáng)。

（2）柔特性。臨界脈沖（軟穩(wěn)）電源具有“微脈沖”、“硬件儲(chǔ)能與限能”特性，使電場(chǎng)能夠始終處于“流注初期”、“二次電子崩”狀態(tài)，極板之間的自由電荷最多[2]。

表1 窯頭電收塵器主要設(shè)計(jì)參數(shù)

（3）高電壓低電流。電壓始終維持在臨界區(qū)，最大限度地減少了無(wú)效電能消耗，實(shí)現(xiàn)低電流供電。

（4）避免電腐蝕。臨界脈沖（軟穩(wěn)）電源不產(chǎn)生火花，因此也就避免了火花對(duì)電收塵器極板、殼體、極線的電腐蝕。

由于電場(chǎng)煙氣瞬間溫度可達(dá)400℃以上，為提高電收塵器運(yùn)行的穩(wěn)定性，增設(shè)自動(dòng)噴霧系統(tǒng)。本次技改主要分為臨界脈沖電源與自動(dòng)噴霧系統(tǒng)兩部分。

2.1 臨界脈沖電源

采用戶外型機(jī)組，四臺(tái)臨界脈沖（軟穩(wěn)）電源高壓控制柜通過(guò)50t吊車(chē)吊裝至電收塵器第二電場(chǎng)頂部，并排安置，用地腳架固定焊接，搭設(shè)彩鋼板機(jī)房。

低壓配電柜至電源控制柜鋪設(shè)低壓電纜，電纜為50mm2三相四線銅芯電纜，從原低壓控制室通過(guò)電纜橋架內(nèi)走線（橋架外走線應(yīng)使用穿線管），布局合理，走線整齊。線槽放置在電收塵器頂部，接入單執(zhí)低壓控制箱，距離100m左右。

電源控制柜高壓端至電收塵器高壓進(jìn)線室鋪設(shè)高壓電纜，具體長(zhǎng)度依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，高壓電纜終端接口應(yīng)確保接地良好，地線截面面積必須≥10mm2，且接地裝置必須按照國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。控制柜外殼設(shè)有接地端子，與除塵器殼體連接，接地線采用多股銅芯線，其截面面積必須≥25mm2。

安裝完畢后，斷開(kāi)原電源設(shè)備的高壓輸出端，換接至新電源設(shè)備的輸出端，進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)調(diào)試。

2.2 自動(dòng)噴霧系統(tǒng)

自動(dòng)噴霧系統(tǒng)主要由自動(dòng)噴霧裝置和噴槍組成。塔頂噴槍由6支ZHSL-03G型噴槍、2個(gè)分組控制箱組成。噴槍工作氣壓、水壓保持在0.45MPa左右，噴水量為0.8～4.8t/h，平均霧化粒徑為70μm，最大霧化粒徑為110μm，確保霧化后在篦冷機(jī)內(nèi)快速蒸發(fā)（約0.5s內(nèi)）。

自動(dòng)噴霧裝置包括鋼支架、水路系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、溫度檢測(cè)系統(tǒng)。鋼支架主要作用為安裝和承載水泵調(diào)節(jié)裝置、過(guò)濾器、氣路系統(tǒng)、變頻控制器柜及其他部件。水路系統(tǒng)根據(jù)指令向噴槍供水。氣路系統(tǒng)按照噴槍的工狀向噴槍提供相應(yīng)壓力的壓縮空氣，使冷卻水完全霧化。為防止含塵的煙氣進(jìn)入噴槍?zhuān)斐蓢姌尮艿蓝氯?，系統(tǒng)不工作時(shí)，氣路系統(tǒng)采取低壓間斷吹掃的方式確保管道內(nèi)始終為低正壓。電氣控制系統(tǒng)是以軟件為主的電氣控制柜為邏輯處理中心，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴霧控制。溫度檢測(cè)系統(tǒng)是由煙氣進(jìn)口和出口溫度檢測(cè)單元組成，煙氣進(jìn)口溫度檢測(cè)主要針對(duì)煙氣溫度驟然升高時(shí)采取相應(yīng)措施，出口溫度檢測(cè)則為整個(gè)自動(dòng)噴霧系統(tǒng)提供基礎(chǔ)參數(shù)。圖1為自動(dòng)噴霧系統(tǒng)設(shè)備分解圖。

3 技改效果

圖1 自動(dòng)噴霧系統(tǒng)設(shè)備分解圖

表2 電收塵技改前后電場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)比

技改后電收塵器及相關(guān)設(shè)備運(yùn)行正常，電收塵器出口粉塵排放濃度由改造前的60～80mg/m3（標(biāo)）降低至18mg/m3（標(biāo)）以內(nèi)，達(dá)到國(guó)家環(huán)境保護(hù)規(guī)定的煙氣粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)。改造完成后，電收塵器一次電流平均值由改造前的100A左右降至目前的12.3A左右，高壓側(cè)平均電壓在6.5kV，節(jié)能達(dá)50%以上，且運(yùn)行穩(wěn)定無(wú)波動(dòng)，效果較好，達(dá)到技改預(yù)期效果。表2為改造前后電場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)比。

由表2可知，改造后電收塵器每小時(shí)節(jié)約電量為133.662kWh，電收塵器年運(yùn)行時(shí)間約7 796h，用電單價(jià)0.72元/kWh。經(jīng)計(jì)算每年可節(jié)約電費(fèi)：

133.662×7 796×0.72=750 260.845 4元

項(xiàng)目總投資152萬(wàn)元，僅計(jì)算節(jié)約電費(fèi)，兩年左右即可收回成本。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著國(guó)家環(huán)保要求愈趨嚴(yán)格，水泥窯爐電收塵節(jié)能減排改造迫在眉睫，我公司窯頭電收塵電改電節(jié)能減排改造項(xiàng)目在降低煙氣粉塵排放和節(jié)約成本方面取得了較為顯著的成效，供參考。