窯頭電收塵器電改電節能減排技術改造

王宜兵，邵明珠

1 技改原因

中材株洲水泥有限責任公司（以下簡稱我公司）5 000t/d水泥生產線，窯頭配備型號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，窯頭電收塵器已運行近8年時間，目前電收塵器采用的高頻高壓電源，其控制模式是以檢測火花為前提，荷電與驅進能力較差，不能滿足大幅度減排的需求，且由于火花放電對極線和極板產生電腐蝕，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費用。鑒于上述情況，2016年2月，我公司利用大修時間對電收塵器進行了技術改造。技改投入運行后，電收塵器排放粉塵折算濃度降低至20mg/m3（標），達到國家環保要求，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計參數如表1所示，目前限制電收塵器除塵效率的主要原因為供電電源，本次技改采用湖南遠鵬環保科技有限公司提供的高科技產品GLM系列電收塵器用臨界脈沖（軟穩）電源供電裝置替代高頻高壓電源。臨界脈沖（軟穩）電源是先將三相交流電（380V）經過整流變為直流，然后逆變為交流電，經過變壓器升高電壓后，再經過臨界柔性功率模塊變為波動極小的直流電[1]。其主要特點如下：

（1）自適應性。輸出電壓隨著工況不斷變化，始終維持在不觸發火花的臨界區，能達到理想狀況下的最高場強。

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

表1 窯頭電收塵器主要設計參數

（3）高電壓低電流。電壓始終維持在臨界區，最大限度地減少了無效電能消耗，實現低電流供電。

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

由于電場煙氣瞬間溫度可達400℃以上，為提高電收塵器運行的穩定性，增設自動噴霧系統。本次技改主要分為臨界脈沖電源與自動噴霧系統兩部分。

2.1 臨界脈沖電源

采用戶外型機組，四臺臨界脈沖（軟穩）電源高壓控制柜通過50t吊車吊裝至電收塵器第二電場頂部，并排安置，用地腳架固定焊接，搭設彩鋼板機房。

低壓配電柜至電源控制柜鋪設低壓電纜，電纜為50mm2三相四線銅芯電纜，從原低壓控制室通過電纜橋架內走線（橋架外走線應使用穿線管），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線室鋪設高壓電纜，具體長度依據現場測量，高壓電纜終端接口應確保接地良好，地線截面面積必須≥10mm2，且接地裝置必須按照國標標準執行。控制柜外殼設有接地端子，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，斷開原電源設備的高壓輸出端，換接至新電源設備的輸出端，進行手動、自動調試。

2.2 自動噴霧系統

自動噴霧系統主要由自動噴霧裝置和噴槍組成。塔頂噴槍由6支ZHSL-03G型噴槍、2個分組控制箱組成。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內快速蒸發（約0.5s內）。

自動噴霧裝置包括鋼支架、水路系統、氣路系統、電氣控制系統、溫度檢測系統。鋼支架主要作用為安裝和承載水泵調節裝置、過濾器、氣路系統、變頻控制器柜及其他部件。水路系統根據指令向噴槍供水。氣路系統按照噴槍的工狀向噴槍提供相應壓力的壓縮空氣，使冷卻水完全霧化。為防止含塵的煙氣進入噴槍，造成噴槍管道堵塞，系統不工作時，氣路系統采取低壓間斷吹掃的方式確保管道內始終為低正壓。電氣控制系統是以軟件為主的電氣控制柜為邏輯處理中心，實現自動噴霧控制。溫度檢測系統是由煙氣進口和出口溫度檢測單元組成，煙氣進口溫度檢測主要針對煙氣溫度驟然升高時采取相應措施，出口溫度檢測則為整個自動噴霧系統提供基礎參數。圖1為自動噴霧系統設備分解圖。

3 技改效果

圖1 自動噴霧系統設備分解圖

表2 電收塵技改前后電場數據對比

技改后電收塵器及相關設備運行正常，電收塵器出口粉塵排放濃度由改造前的60～80mg/m3（標）降低至18mg/m3（標）以內，達到國家環境保護規定的煙氣粉塵排放標準。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，高壓側平均電壓在6.5kV，節能達50%以上，且運行穩定無波動，效果較好，達到技改預期效果。表2為改造前后電場數據對比。

由表2可知，改造后電收塵器每小時節約電量為133.662kWh，電收塵器年運行時間約7 796h，用電單價0.72元/kWh。經計算每年可節約電費：

133.662×7 796×0.72=750 260.845 4元

項目總投資152萬元，僅計算節約電費，兩年左右即可收回成本。

4 結語

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