【升级】水泥窑头电收尘器升级改造的技术路线

    水泥窑头电收尘器升级改造的技术路线

粉尘比电阻与收尘效率关系

■任勇

根据《水泥工业大气污染物排放标准》要求，现有企业自2015年7月1日起窑头窑尾的粉尘排放浓度限值为30mg/m3，早期设计电收尘器已不能满足新标准要求。海螺集团围绕电收尘器运行特点，对电收尘器的电改电、电改袋、电袋复合等技改方案进行调研论证，组织分析研讨，将三相电源改造作为电收尘器重点技改方案之一。现将海螺集团窑头电收尘器升级改造技术路线及实施效果介绍如下：

一、电收尘器性能影响因素

电收尘器的性能除了与结构有关外，在很大程度上受烟尘性能和操作条件的影响，下面就粉尘特性、内部结构性能、电气控制系统等方面进行浅显的论述：

1.比电阻:当电收尘电阻在104ω·cm以下时，带电粉尘在到达极板的瞬间就被中和，甚至带上正电荷，很容易脱离极板而重新进入气流中，从而大大降低电收尘器效率。当比电阻在1011ω·cm以上，粉尘吸附到极板时，其所带电荷很难中和，逐渐在极板上形成“反电晕”。

如下图所示，粉尘的比电阻值在104~1011ω·cm范围内时，收尘效率高，不易出现反电晕现象，属于电收尘器运行最理想的比电阻区域。

2.粉尘浓度:为了防止电晕封闭现象的产生，应当限制进入电收尘器烟气的含尘浓度，水泥厂一般要求进入电收尘器气体的含尘浓度不超过60g/m3。当烟气的含量高于规定值时，电晕电流亦将减小到零，产生电晕封闭，此时气体净化效果显著恶化。

3.气体速度：电场风速大，致使含尘气体在电场停留时间短，部分粉尘还未到达极板，就被气流带出电收尘器。已经收集到极板的粉尘在振落时被高速气流重新带入气流。因此，气体速度大，易造成二次扬尘,导致收尘效率下降。

电收尘器结构图

4.极间距：极板排是一正一反安装，极线对应极板凹槽，相邻两个极板采用0.4~0.45m的极间距可获得最佳的效果。窑头极丝极板因安装不规范、高温、振打等原因导致两极间距局部变小，影响电场电压的升高，严重时整个电场都升不上电压，电除尘器收尘效果恶化。

5.漏风：电收尘器漏风，降低收尘器内气体的温度，有可能产生结露，尤其是在气温低的冬季。漏风还使已沉降的粉尘再次被卷入气流中，造成严重的二次扬尘，导致收尘效率降低。所以电收尘器在设计和安装使用时要保证良好密闭性，各联接处均应采取连续焊接，以减少漏风的影响。

6.供电电源：供电电源对电收尘器的驱进速度和二次电流电压起主导作用，根据电收尘效率多依奇-安德森公式，驱进速度、二次电流、二次电压与收尘效率成正比关系。前期水泥窑头电收尘器配套的电源大部分为普通工频可控硅电源，获得驱进速度、二次电流、电压偏低。

电收尘器结构图

二、窑头电收尘器不能满足新排放要求的原因分析：

1.早期窑头配套电收尘器为单相电源及控制系统，余热发电投入使用后，粉尘的比电阻属于高比电阻性质，导致电收尘器驱进速度、可控硅电源效能较低,二次电流电压偏低。

2.原设计电收尘器大部分为三电场，规格偏小。

3.电收尘器使用时间普遍较长，存在极丝断裂、极丝框架松动、极板变形、系统漏风、振打传动失效等问题，需要进行大修。

4.工艺管道布置不合理造成电收尘器的进风不均，导致收尘效果不佳。

以上四点是造成目前电收尘器不能满足新排放标准的原因，其中第一、二点是主要原因。

三、窑头电收尘器技改技术路线探讨：

2014年以来，海螺集团根据新标准要求，围绕水泥窑电收尘器应用特点，与上海柯城、惠州南大、中材环保等环保科研单位研讨论证电收尘器技改方案，解决目前电收尘器不能满足新的排放标准的问题，主要技改方案为更换高效电源、增加电场、电改袋。

四、窑头电收尘器技改技术路线的确定：

海螺集团安排相关专业部室对电改电、电改袋、电袋复合等几种电收尘器技改方案进行摸底和对国内水泥企业的电收尘器技改项目进行实地调研。经调研分析：大部分公司窑头部位预留空间较小，增加电场的方案不适合全面推广。因余热发电甩炉时窑头入收尘器的烟温较高，且大型袋收尘器在使用过程中存在不少缺点。增加电场、电改袋施工工期较长、投资较高。海螺集团综合考虑以上因素，决定将原有单相供电系统改造为三相供电系统作为海螺集团窑头电收尘器升级改造重要路线。升级改造主要内容如下：

1.子公司内部组织对电收尘器的极板、极丝、振打、漏风等问题进行维修处理，确保恢复电收尘器正常运行状态。

2.将电收尘器顶部单相的整流更换为三相变压器，加大额定输出容量，将原先的单相72kv/1000ma提升为三相80kv/1200ma。

3.将高压电控柜换为三相高压电控系统控制柜。

4.从电控柜到三相变压器之间直接使用原有电缆和备用电缆即可，由于三相输入电流较小，不用另行更换动力电缆，如果原设备没有备用电缆，只需增加一根电缆即可。

5.二次侧信号线重新放线，使用双绞屏蔽电缆。

6.保留原有低压振打加热柜。

五、窑头电收尘器技改技术路线的特点：

新型三相系统主回路是由三相可控硅构成的三相移相调压电路，高压硅整流变压器也是三相输入、三相输出、三相整流成一路直流高压接入电收尘器，与传统单相系统相比，三相电源能向电场输出接近纯直流波（波纹系数

六、窑头电收尘器技改技术路线的效果评估：

自2014年7月宣城海螺窑尾电收尘器三相电源系统改造示范项目成功之后，海螺集团将三相电源系统改造技术推广应用到窑头电收尘器，目前海螺集团已完成57台窑头电收尘器的三相电源系统升级改造，经地方环境监测站对技改项目的粉尘排放浓度进行监测，平均排放浓度为18mg/m3。

七、电收尘器升压改造后的管理要求：

为确保电收尘器长期稳定运行，海螺集团印发了《关于加强电收尘器操作维护及检修管理的通知》、《电收尘器操作维护及检修管理指导书》，指导熟料基地公司在完成技改的同时，做好以下电收尘器日常管理工作：

1.加强电收尘器的密闭堵漏，防止电场烟气中的水份结露，腐蚀壳体和极板。

2.做好设备点检记录，及时发现问题及时处理，防止设备带故障运行造成故障范围扩大。

3.每周不少于两次检查振打及卸灰传动机构的运转情况，各电场高压硅整流变压器高低压侧电流、电压值。

4.利用停窑对电场内部进行仔细检查，及时更换断裂的阴极芒刺，清理两极上的粉尘，检查极距偏差是否在规定范围内，振打锤是否移位或松脱等。

5.定期对硅整流变压器进行维护，特别是对其油位、油质、绝缘电阻以及高低压绕组对地绝缘电阻的检测，确保其指标在规定范围内。

6.岗位操作人员要经常观察仪表显示的输出电压、电流，如发现明显高于或低于标准应查找原因进行处理，中控操作员要按时认真填写电收尘器运行记录。

7.不定期组织专业技术人员对电收尘器运行进行分析，优化控制参数以达到最佳运行效果，每半年应结合设备现状和运行记录对电收尘器进行一次全面技术分析，并形成书面材料报专业管理部门，以利于进一步提高电收尘器的管理水平和收尘效率。

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