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水泥廠窯頭窯尾（wěi）好新靜電除塵高壓電源（yuán）技（jì）術

臨（lín）界脈衝電源（yuán）技術特點

臨界脈衝電源（yuán）是將（jiāng）380V三相交流電經整流濾波成直（zhí）流，再逆變為高頻交（jiāo）流，經高頻變壓器升壓後，再經“臨界柔性模塊（kuài）”變（biàn）為帶有微小脈動的平穩直流。國際首次提出“空間自由離子密度對除塵效率的影響遠大於場強”的理論（lùn）並進行了量化，國際首次提出“臨界區”的概念並量（liàng）化應用。臨界脈衝電源（yuán）全麵突破了現有工頻（單相（xiàng）、三相）、高頻及脈衝除塵電源增效節能的（de）瓶頸，實現了大幅度（70%以上）減排（pái）的同（tóng）時大幅度（30～80%）節能，並避免了火花放電（diàn）產生的電腐蝕從而使本體性能長期高效穩定運行。

臨界脈（mò）衝電源的應用案例

水泥行業

我國水泥廠的窯頭窯尾除塵器後麵是沒有脫硫裝置的，靜電除（chú）塵沒有“脫離洗塵”的“兜底（dǐ）兒”，真（zhēn）實穩定減排（pái），成了不容含糊的硬指標。在行業除塵（chén）器本體（tǐ）普遍遠劣於（yú）火（huǒ）電廠的基礎上，隻改三級電源，就要使粉塵濃度從55mg/Nm3左右減為15mg/Nm3左右，穩（wěn）定在20mg/Nm3以下，其它除（chú）塵電源都望而卻步。臨界脈衝電源目前已在中（zhōng）聯、中材、山水、天山等集團完成了多個改造工程，並已進（jìn）入大規模推廣階段。

典型案例一：棗莊中聯水泥有限公司

棗莊中聯3#5000t/d生產線窯頭（tóu）設有型號（hào）為“31/15/3×9/0.45”的靜電除塵器，電場數為三級,截麵積為215.5㎡，通（tōng）風（fēng）量為≤25萬m3/h。高壓（yā）供電係統采用3台1.8A/72KV的常（cháng）規工頻電源。

除塵器進口濃度為10.1g/m3,煙氣溫度通常為110～130℃，高（gāo）溫度為250℃，出口排放為52.6mg/m3。

2014年9月18日、10月10日，棗莊市（shì）中區環保局進行了項目驗（yàn）收環境檢測，測試數據為（wéi）14.9mg/Nm3，遠低於國家（jiā）環保要求（qiú）排放限（xiàn）值。

采用“臨界脈衝電源”進行了（le）電改電，與原電除塵相比電耗減（jiǎn）少41.8KW，按運轉率300天（tiān）、0.59元/kWh計算，每年節約電費19.7萬元。與電改袋方案相比，每年節約電費（fèi）67.87萬元。

典型案（àn）例二：臨朐（qú）山水水泥有限責任公司

臨朐公司一期5000t/d熟料（liào）生產線窯（yáo）頭收（shōu）塵器（qì）使用的是（shì）西安礦山機械廠生產的電收塵器，型（xíng）號為32/12.5/3×10/0.45。處理（lǐ）煙氣量580000m3/h，電場有效麵積176.1m2，入口含塵濃度≤20g/m3，出口含塵濃度≤50mg/Nm3，正常煙氣（qì）溫度餘熱發電投（tóu）運時：120-165℃，餘熱發電關（guān）閉時：230-350℃，瞬時高煙氣溫度≤400℃，設計（jì）壓力-2000Pa，壓力損失≤200Pa，電場風速0.91m/s。

2015年5月15日，臨朐縣環保局進行了項目驗收環境檢測，多點檢測數據分別為15mg/Nm3、17mg/Nm3、18mg/Nm3，低於國家環保要求排放限值（zhí）。

采用“臨界脈衝電源”的電改電（diàn），與原電除塵（chén）相（xiàng）比電耗減少了47.54KW，節能率為49.2%。按運（yùn）轉率300天、0.59元/kWh計算，每年節約電費20.2萬元。與電改（gǎi）袋方案相比，每年節（jiē）約電費68.37萬元。

臨界脈（mò）衝電源的基本原理

臨界脈衝電源采用“硬件儲能與限（xiàn）能、軟件監視電壓變化（huà）趨勢”的控製方（fāng）式，從能量梯（tī）度控（kòng）製入手，使工作點保持在空氣放電特性曲線的高點及（jí）其的右側很小的區域內。體現“可（kě）變內阻”特性（xìng），即，“限能”抑製（zhì）流注生長，避（bì）免產生火花放電。同（tóng）時，“儲能”以（yǐ）保持高電壓。

臨界脈衝（chōng）電源的技術優點

（1）具有（yǒu）高效節能（néng）和長期穩定的本（běn）質

① 臨界脈衝（柔）特性：

臨（lín）界脈衝電源具有“硬件儲能與限能”和“微脈衝”式供電特性，輸出的（de）電壓隨著工況(電場內溫度、濕度、壓力、粉塵（chén）濃度、粒度（dù）、比電阻以及市電波動)的變化，自動調節動態適應（yīng），使輸出電壓值穩定位於火（huǒ）花始發點以下臨界（jiè）區。

無須大幅降壓或關斷以熄滅火花，連（lián）續輸出臨界電壓，可實現（xiàn）好理（lǐ）想的也是運行中高的場強（荷電（diàn）場強、驅進場強）。

使電場保持在“二次電子（zǐ）崩”與“流注初期”狀態，空間自由離（lí）子密度好，荷電效率高。

 其工（gōng）作電壓如下圖所示：

② 高電壓低電流：在使電壓保持（chí）在臨界區的同時，避免了大量的無效電耗，實現小電流供電。而且，采用高頻技術功率因數（shù）高。

③ 避免電腐蝕：由於臨界脈衝電源技術在供電過程都（dōu）處於無深度火花放電狀態，避免了對除塵器本體極線、極板的電（diàn）腐蝕。

臨界脈衝電源的（de）提效（xiào）節能示意圖如下（xià）：

（2）高效集塵

① 場強：平均輸出電（diàn）壓（yā）越高，電場越強，則荷電場強和驅進（集塵）場強越大（dà）。使（shǐ）輸出電壓一（yī）致保持在“臨界區”（靜態火花始（shǐ）發臨界線及其下麵的3%以內的區域），可實現好理想的也是運行中高的場強。

② 空間自由離子：煙塵通過的空間，自由離子越多，則荷電時間常數越短，荷電速度越快。使電場保持在“二次電子崩”與“流注（zhù）初期”狀態，可實現空間自由電荷好多，荷電效率高。

③ 抑製電暈封閉：高場強和高空間自由氣體離子密度，使電暈放電能力保持極高狀態而且，由於電流較小，減少了同（tóng）量大顆粒粉塵的多餘荷電量，抑製（zhì）電暈封閉。

④ “Z”字型運動：低比電阻粉塵離開極板後（hòu），由於空間自由（yóu）氣體離子密度高，迅速再次荷電，利於集（jí）塵。

（3）抑製反電暈

反電暈機理：當陽極板灰積到一定厚度時（shí），比電阻高的灰在荷（hé）電後的負離子向除塵器（qì）陽極板趨近過程中，其荷電不容易釋放（fàng）到陽（yáng）極板，負離子逐漸積累到陽（yáng）極板表麵，與（yǔ）陽極板形成類似電容的電場，這個電場將抵消主電場，降（jiàng）低除塵效果；如果（guǒ）電場強度進（jìn）一步加強後，這個電場將局部擊穿激發出反向正離（lí）子向陰極線遷移（yí），造成除塵器電流增大，但消耗的電（diàn）能沒有起到吸塵作用，這種現象就是反（fǎn）電暈現象。振打周期內（nèi）集塵層所帶的電荷是動態的，取決於釋（shì）放到陽極的電量與重新荷電（diàn）電量的差值，供電電（diàn）流越小，則越有利於抑製反電暈。所謂“脈衝式（shì）供電有效抑製（zhì）反電暈”，其實質就是平均電流較小（xiǎo）。

解決（jué）方案：低電流

① 平均後（hòu）續荷電電流（liú）小於荷電後的灰塵放電電流（liú），使陽極（jí）板上粉塵積層的再次荷（hé）電量小於釋放電量，降（jiàng）低了粉（fěn）塵層在極板上的電荷積累。

② 平均再（zài）荷電電流等（děng）於或略（luè）大於荷（hé）電後的灰塵放電電（diàn）流，但到下次（cì）振打（dǎ）為止，粉塵層電量的積累不足以產（chǎn）生反電暈。

（4）減少二次（cì）揚塵

① 降低了（le）粉塵層（céng）對（duì）極板的吸（xī）引力，易振打脫落，在振打力度可調（如電磁振打）的情況下，可適當降低振打力度，減少二次揚塵。

② 不必斷電或減壓振打（dǎ），保持高場強集塵狀態（tài），則有效抑製二次揚塵。

③ 避免深度火（huǒ）花放電，減少因火花（huā）擊穿而造成的擾動二次揚塵（chén）。

（5）大幅度節（jiē）能

一（yī）、二電場，粉塵濃度高，粒徑（jìng）較大，粉塵荷電（diàn）用電量也相應增加。但粉塵荷電用電量不足目前傳統電源耗電的2%，對電除（chú）塵總耗電量基本沒（méi）有（yǒu）影響。但高濃度的荷電粉塵會使電場電阻變小，其它電源，為實現較高場強，被迫輸出了較大電流。從表麵現象看，確（què）實注入（rù）了較多能量。但電流越大，造成（chéng）局部火花放電越多，通過粉（fěn）塵而傳（chuán）導（dǎo）的電（diàn）量也越大，形成浪費。火花放電，時間占比很小，但消（xiāo）耗能量巨大。火（huǒ）花放電始發點與電場（chǎng）介質相關，粉塵濃度高，更易閃落，這也（yě）是造成“一、二電場輸入很高能量”的原因。臨界（jiè）脈（mò）衝（chōng）電源避免了火花放電（全貫穿火花（huā）放電和局部火花（huā）放電（diàn）），大幅度節電。

綜上所述，臨界脈衝電（diàn）源為我國首創，但已居（jū）國際（jì）領先地位。