MPS脈沖電源電除塵新技術(shù)應(yīng)用研究

浙江菲達(dá)電氣工程有限公司 311800

摘要：以MPS脈沖電源技術(shù)工作原理為切入點(diǎn)，闡述了MPS脈沖電源的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并分析了該技術(shù)在電除塵應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)特性，旨在提高電除塵工作效率，為同行提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：MPS；脈沖電源；電除塵；技術(shù)；結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

目前，國(guó)內(nèi)大部分傳統(tǒng)電除塵器設(shè)備的除塵效率未能達(dá)到國(guó)家指定的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)高比電阻粉塵、反電暈現(xiàn)象的去除率、抑制率不高，且電能損失大。雖然，國(guó)內(nèi)外研制了大量新型電除塵改進(jìn)技術(shù)，譬如擴(kuò)大除塵面積，這種方式可有效去除電阻粉塵，但對(duì)部分高比粉塵的去除效果并不顯著，改造之后的電除塵設(shè)備存在電化學(xué)腐蝕嚴(yán)重、設(shè)備維護(hù)工作量大、二次污染較難處理、運(yùn)行費(fèi)用昂貴等問(wèn)題。基于此類現(xiàn)狀，MPS脈沖電源被研發(fā)出來(lái)，其高效、獨(dú)特地電路原理及輸出波形，極大地改善了高比粉塵問(wèn)題。

一、MPS脈沖電源電除塵的發(fā)展背景分析

以煤炭為主要能源的水泥行業(yè)、鋼鐵行業(yè)及電力行業(yè)所面臨的首要環(huán)保問(wèn)題之一為粉塵排放。最近幾年中，國(guó)家對(duì)大氣粉塵排放指標(biāo)提出了更高地要求，尤其是開(kāi)始對(duì)以水泥行業(yè)、鋼鐵行業(yè)及電力行業(yè)等實(shí)施排放實(shí)時(shí)監(jiān)控，迫使大部分粉塵排放企業(yè)意識(shí)到更新設(shè)備除塵的重要性。

我國(guó)大部分鋼鐵行業(yè)與電力行業(yè)所設(shè)計(jì)的粉塵排放指標(biāo)為150mg/m3，近年來(lái)，由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，大部分企業(yè)的生產(chǎn)能力趨于飽和，企業(yè)原有除塵設(shè)備的排放指標(biāo)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)家新出臺(tái)的粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)。一般而言，水泥行業(yè)、鋼鐵行業(yè)、電力行業(yè)等因其生產(chǎn)設(shè)備的特殊性及粉塵溫度影響，通常會(huì)選擇靜電除塵設(shè)備，然而我國(guó)目前采用的技術(shù)難以改造原有生產(chǎn)能力趨于飽和、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低的靜電除塵設(shè)備，所以使得國(guó)內(nèi)大部分水泥廠、電廠、鋼鐵廠等面臨環(huán)保問(wèn)題。

結(jié)合大部分電除塵設(shè)備的特點(diǎn)可知，其體型較為龐大，對(duì)在10m之上，重建難度相當(dāng)大，各相關(guān)企業(yè)為滿足國(guó)家對(duì)粉塵排放設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，陸續(xù)采用新建布袋除塵設(shè)備的方式處理粉塵，但該技術(shù)布袋維護(hù)費(fèi)用昂貴、占地面積大、新建時(shí)間周期長(zhǎng)。多數(shù)企業(yè)把原電除塵設(shè)備喻為“雞肋”，用之艱難，棄之可惜。基于此，MPS脈沖電源電除塵新技術(shù)被研發(fā)應(yīng)用，該技術(shù)僅需改造原靜電除塵設(shè)備內(nèi)的直流電即可，原有電塵塔則無(wú)需改動(dòng)，更不需要重新修建其它類型的除塵設(shè)備，如此即可極大地提升原電除塵設(shè)備的除塵能力，促使原排放指標(biāo)150mg/m3達(dá)到國(guó)家最新出臺(tái)的粉塵排放指標(biāo)50mg/m3。

二、MPS脈沖電源電除塵原理分析

靜電除塵器多用來(lái)清除和收集工業(yè)生產(chǎn)期間排放至大氣中的各類顆粒物。對(duì)除塵器設(shè)備施加高壓電場(chǎng)力，靜電除塵器中的放電電能夠?qū)Ψ蹓m發(fā)揮吸附作用，帶負(fù)電粒子與帶正電粒子被分別吸附在靜電除塵器的陽(yáng)極和陰極，從而經(jīng)氣流消除其中的帶電粒子，減少排放粉塵內(nèi)的顆粒濃度，最后把靜電除塵器兩級(jí)極板位置所吸附的顆粒使用機(jī)械振打裝置清除即可。

在實(shí)際應(yīng)用階段，當(dāng)高比電阻粉塵進(jìn)行處理時(shí)，很可能會(huì)降低除塵效率。因?yàn)殪o電除塵器兩級(jí)極板與高比電阻粉塵的兩級(jí)電極一致，它能夠在粉塵層的空隙間形成局部性質(zhì)的擊穿力，形成和電暈極完全不同的正離子，并逐漸向電暈級(jí)發(fā)生位移，對(duì)電暈極上的負(fù)電粒子產(chǎn)生中和作用，形成“反電離”現(xiàn)象。

MPS脈沖電源模式為雙電型，基于基礎(chǔ)電壓疊加而形成脈沖電壓，與傳統(tǒng)高頻、工頻電源相比較，MPS脈沖電源可極大地提高粉塵驅(qū)進(jìn)速度（詳見(jiàn)圖1）。這表明，相同收塵面積的靜電除塵器所采用的電源控制系統(tǒng)不同，產(chǎn)生的電除塵效果也有所差別。

增強(qiáng)系數(shù)可用如下公式表示：H=Wp Wdc，其中，Wp代表使用脈沖電源之后對(duì)粉塵的驅(qū)進(jìn)速度；Wdc代表使用常規(guī)電壓時(shí)粉塵的驅(qū)進(jìn)速度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果證實(shí)，粉塵與電阻之間的比率越高，利用脈沖電源之后的實(shí)際效果越佳，當(dāng)粉塵和電阻之比為1013Ω?cm時(shí)，其增強(qiáng)系數(shù)能夠達(dá)到2.2倍之多。

圖1 比電阻與增強(qiáng)系數(shù)關(guān)系

同時(shí)，MPS脈沖電源的電壓脈寬低于120us，脈沖電流較大，電除塵器電壓上升速率明顯提升，可達(dá)2KVus。相比于其它常規(guī)電源，MPS脈沖電源的火花電壓高幾十KV，電暈與荷電效果較為優(yōu)良，對(duì)“反電離”現(xiàn)象形成明顯的抑制作用，對(duì)收塵處理極為有效。

筆者結(jié)合多年電除塵研究經(jīng)驗(yàn)及工業(yè)應(yīng)用實(shí)踐結(jié)果分析得出，電除塵器電場(chǎng)越靠前，其粉塵比電阻越低，在除塵器后兩級(jí)電場(chǎng)粉塵的平均比電阻通常都可達(dá)到1.0*1011～1.0*1013（Ω?cm）的數(shù)量級(jí)。同時(shí)，結(jié)合公式η=1-e-w AQ能夠?qū)Σ煌入娮璺蹓m進(jìn)行計(jì)算，如表1所示，比電阻越低，脈沖電源除塵效果越差。

表1 脈沖電源與不同比電阻粉塵理論去除效率對(duì)比分析

比電阻值（Ω?cm）驅(qū)進(jìn)速度增加率理論效率理論最佳ESP出口排放理論正常ESP出口排放理論最差ESP出口排放

1010～10111.299.85544.5454.5464.54

1011～10121.699.95413.8523.8533.85

1012～10132.299.9932.0312.0322.03

三、MPS脈沖電源的組成、結(jié)構(gòu)與優(yōu)勢(shì)分析

（一）MPS脈沖電源點(diǎn)的組成、結(jié)構(gòu)

MPS脈沖電源適用于電除塵設(shè)備，且被廣泛應(yīng)用與水泥行業(yè)、鋼鐵行業(yè)、電廠行業(yè)的環(huán)保除塵中，取得了較為顯著的除塵成效。MPS電源主要由兩部分構(gòu)成，分別為高壓輸出變壓器及控制柜，且分別放置在電除塵器頂端位置及控制室內(nèi)。MPS脈沖電源系統(tǒng)通常由通訊部分、控制部分、脈沖電壓部分及基礎(chǔ)電壓產(chǎn)生部分等構(gòu)成（詳見(jiàn)圖2），下面進(jìn)行詳細(xì)論述：