湖北鑫奧賽環(huán)境工程有限公司
針對電除塵器的達標改造幾種方案對比表
針對目前運行的各行業(yè)（水泥、鋼鐵、化工、電力、玻璃等）電除塵器的現(xiàn)狀，結合目前國內成熟技術，電除塵器達標改造（粉塵排放達到﹤20-30mg的新環(huán)保標準）改造思路可歸納為以下四個方案
方案 | 電除塵改袋除塵 | 電除塵改電袋復合除塵 | 改微分電場+脈沖電源供電 | 脈沖電源+增加面板電場 |
保證效果達標 | ﹤20-30mg/Nm3 | ﹤20-30mg/Nm3 | ﹤20-30mg/Nm3 | ﹤20-30mg/Nm3 |
設備阻力 | 1200-1500Pa | 1000-1200Pa | 300Pa | 300Pa |
運行費用 | 運行費用較高，濾袋可用1-3年 | 運行費用很高，濾袋可用1-3年 | 由于設備運行阻力小，幾乎無損耗件，所以運行費用低 | 由于設備運行阻力小，幾乎無損耗件，所以運行費用低 |
附屬設備的影響 | 設備阻力在原來基礎上增大，原風機需要更換更大功率的風機 | 設備阻力在原來基礎上增大，原風機需要更換更大功率的風機 | 原風機可保持不變 | 原風機可保持不變 |
日常維護 | 更換布袋時，需要停機，改造時間長（40天） | 更換布袋時，需要停機，，改造時間長（40天） | 日常維護工作量小，電場改造時間短（25天） | 日常維護工作量小，電場改造時間輕短（35天） |
投資成本及其它 | 濾袋化學材料制成，自然環(huán)境中不容易降解，形成2次污染，投資成本高 | 濾袋化學材料制成，自然環(huán)境中不容易降解，形成2次污染，投資成本高 | 設備易損件少，無2次污染物形成，投資成本低 | 設備易損件少，無2次污染物形成，投資成本較高 |
例：工況風量750000m3/h水泥窯頭電除塵達標改造技術經(jīng)濟分析對照表
根據(jù)項目的安全性、技術經(jīng)濟性、等方面綜合考慮，改造為微分電場加脈沖電源除塵器效果好，運行穩(wěn)定.投資省，運行費用低，工期短。
工程名稱 | 投資費用 （萬元） | 設備參數(shù) | 技術特點 | 運行費用（萬元） | 綜合分析 |
原常規(guī)電除塵器 | 原投資 | 風阻＜300Pa 系統(tǒng)風阻＜2000Pa 總運行負荷1100KW | 1×220 m2，電場電除塵 | 電耗1100kw*8000h*0.5元/kwh=440 | 小于80-100mg/Nm3 不達新標準，必須改造 |
改造為常規(guī)布袋除塵器 | 重新投資 500 另外還需更換風機100萬元 | 風阻＜1800Pa 系統(tǒng)風阻＜3500Pa 總運行負荷1550KW | 全部改為16000m2布袋除塵 | 電耗1550kw*8000h*0.5元/kwh=620布袋年耗70 | 20-30mg/Nm3 達標，但投資高，運行費用高，改造工期四十天 |
改造為前電后袋式除塵器 | 重新投資 500 另外還需更換風機100萬元 | 風阻＜1000Pa 系統(tǒng)風阻＜2800Pa 總運行負荷1350KW | 保留1電場，后電場改造為16000m2布袋除塵 | 1550kw*8000h*0.5元/kwh=540布袋年耗70 | 20-30mg/Nm3 達標，但投資高，運行費用較高改造工期四十天 |
改造為微分電場加脈沖電源除塵器 | 重新投資 340 不需要換風機 | 風阻＜300Pa 系統(tǒng)風阻＜2000Pa 總運行負荷1000KW | 第三電場改造為微分電場，一、二、（四）電場整理，全配脈沖電源 | 1000kw*8000h*0.5元/kwh=400 | 20--30mg/Nm3 達標，投資低，運行費用低，改造工期二十五天 |
改造為脈沖電源增加面板電場除塵器 | 重新投資 350 不需要換風機 | 風阻＜300Pa 系統(tǒng)風阻＜2000Pa 總運行負荷1000KW | 全電場整理，全配脈沖電源 | 1100kw*8000h*0.5元/kwh=400
| 效果較好，改造工期三十五天 |
1: 概述
在工業(yè)塵源治理的多種除塵設備中，上世紀初發(fā)展起來的靜電除塵器，由于其除塵效率較高、運行費用低、維護管理簡單方便等優(yōu)點，使其在除塵領域中得到廣泛的應用，國內外大規(guī)模的除塵設備幾乎都采用了電除塵。
隨著環(huán)境意識和排放標準的大幅度提高，原靜電除塵器性能難以滿足環(huán)保要求，一時期曾出現(xiàn)由靜電除塵轉為布袋或電袋結合除塵方式的傾向。布袋及電袋除塵器雖然能基本滿足目前環(huán)保達標的基本需要，但由于其阻力大、電耗高、運轉費用高、故障率高、維護管理不方便、二次污染等弱點，只能作為一定范圍內的不得已的選擇。而且，由于其難以濾掉微細粉塵和效果難以長期穩(wěn)定的固有缺陷，已滿足不了重點地區(qū)的≤10mg/Nm3及“超低排放”的≤5mg/Nm3的粉塵排放新要求。近年興起的“濕式電除塵”、“旋轉陽極板”、“徑流式電除塵器”、“煙氣調質或微顆粒凝聚”、“本體擴容”等技術，由于空間、成本、運行維護費用、安全穩(wěn)定性、二次污染、適用條件、實際效果等局限，難以普及。所以，除塵電源及其控制系統(tǒng)的技術性能突破就成為除塵領域期待的聚焦點。
近年，在改進電源供電方式的過程中，設計思路不斷創(chuàng)新，電源性能不斷提升。市場上除了正在淘汰的“工頻電源”及其過渡性的“三相電源”外，還有“高頻高壓”和“脈沖”等新型電源。電場技術也有突破性進展.
2: 電源技術
高頻高壓電源由于采用高頻電子技術，使電源側功率因數(shù)大幅度提高，在不考慮減排的情況下，可實現(xiàn)一定幅度節(jié)能。但由于其控制模式是以檢測火花為前提的，檢測到火花后，通過大幅度降壓或較短時間斷電的方式熄滅火花，電場的平均有效電壓要遠低于火花始發(fā)時的臨界電壓，荷電與驅進能力變差，不能滿足大幅度減排的需求。為提高平均電壓以減排，則不得不向電場輸入更多能量，不僅大幅度增加了電耗，其“反效”能量也制約了除塵效率的提高。而且，由于火花放電對極線和極板產(chǎn)生電腐蝕，使電除塵器效率衰減較快，不僅影響除塵效果，也造成除塵器本體維護費用的增加。
傳統(tǒng) 脈沖電源是混合供電模式，即在直流（工頻或高頻高壓）供電的基礎上疊加脈沖電壓。由于脈沖電壓上升沿為納秒級且脈沖持續(xù)時間極短，不易觸發(fā)電場閃絡。脈沖電壓幅值高，可提高平均場強，并產(chǎn)生“微火花”以增加空間電荷。采用間歇脈沖供電技術降低電流可以克服高比電阻粉塵引起的反電暈。由于其基礎電源和脈沖電源都沒有深度火花放電，可以節(jié)約大量電能。但由于其脈沖電壓時間占比極小，電場平均電壓與臨界點還有較大落差，除塵提效幅度有限。而且，由于其“微火花” 的要求與本體的良好匹配難以控制，且在大功率連續(xù)工作狀態(tài)下電源元器件極易損毀，其在大規(guī)模除塵領域難以應用。
我公司開發(fā)的臨界柔性電控技術，全面突破了現(xiàn)有工頻（單相、三相）、高頻及脈沖電源的增效節(jié)能的瓶頸。系統(tǒng)根據(jù)電除塵內部工況變化，自動調節(jié)動態(tài)適應，將輸出電壓始終控制在瞬時工況下的火花始發(fā)點以下臨界處，實現(xiàn)了連續(xù)場強最高化，同時，采用臨界區(qū)微脈沖荷電方式，使電場一直處于“二次電子崩”和“流注初期”的**荷電狀態(tài)。高有效電壓、低電流微脈沖供電，有效地抑制了反電暈，降低了粉塵層對極板的吸引力，容易振打脫落，拓寬了捕集粉塵比電阻的范圍，大幅度提高了除塵效率。由于采用高頻技術使其功率因數(shù)高，同時避免了火花放電所造成的能耗，實現(xiàn)了更大幅度的節(jié)能。由于其避免了火花放電產(chǎn)生的電腐蝕，使本體性能長期高效穩(wěn)定運行。
電源類型 | 新型臨界脈沖電源 | 高頻電源 | 傳統(tǒng)脈沖電源 | ||
國產(chǎn) | 進口 | 國產(chǎn) | 進口 | ||
設備 相對費用 | 中 | 低 | 中 | 中 | 高 |
維護成本 | 低 | 中 | 低 | 中 | 高 |
設備重量（KG） | 650 | 300-500 | 3200 | ||
減排效果 （以工頻電源為參照） | 50%以上 | 20%以下 | 30%左右 | 30%左右 | 40%（實踐值） |
節(jié)能效果 （以工頻電源為參照） | 30～50% （減排同時節(jié)能） | 非減排模式下節(jié)電40%； 減排模式下耗電30%～100%。 | 30%左右 | 50%（實踐值） | |
安全穩(wěn)定性 | 避免因火花放電產(chǎn)生電腐蝕，除塵器本體長期穩(wěn)定高效運行 | 由于火花放電產(chǎn)生電腐蝕，除塵效率衰減嚴重。 | 大功率連續(xù)工作狀態(tài)下，極易損毀，后續(xù)維護費用很高。 | ||
3:電場技術
我單位研制的微分凝聚電除塵器對提高細微粉塵的捕集和解決電除塵器的二次揚塵非常有效；這項技術是在吸收消化了日本新日鐵君津公司電除塵器最新結構基礎上開發(fā)了新一代的高效能靜電除塵器，既能捕捉粉塵又可將超微細粉塵凝聚變“粗”。幾乎徹底解決了電除塵現(xiàn)實難題。
常規(guī)電除塵器的煙氣在電場中流動方向是與陽極板和陰極平行前進的。若同極距450mm，那么粉塵顆粒與陽極板之間的水平距離r=225mm,而改進后的除塵器電場進口通道奇數(shù)部分為開通狀態(tài)，偶數(shù)通道為封閉狀態(tài)，電場出氣端則相反，氣流進入通道后向兩側通透型極板流動，氣流順著粉塵遷移方向擴散到微分凝聚電場，隨后進入隔壁通道再流出電場末端帶電粉塵向陽極移動的方向和氣流方向保持一致，故帶電粉塵必須經(jīng)過微分凝聚極板，而極板縫隙只有30mm，根據(jù)庫侖定律，可知庫侖力和距離的平方成反比，兩個點電荷之間的作用力跟它們的電量乘積成正比。粉塵流經(jīng)陽極板時最遠距離只有15 mm，這種遷移力的增量是驚人的；由于近20倍擴散效應（從2m/s降至0.11m/s），收塵區(qū)周圍的氣體幾乎趨于靜止，煙塵是層流狀態(tài)，此時有一定尺寸（10um以上）的粉塵基本上捕捉到微分極板上或是自然沉降。
粉塵的荷電、凝聚和收集。由于該區(qū)域風速極低振打揚塵少，即使有少量粉塵飄起來也被反面電場壓住并回到極板上。理論上二次揚塵微乎其微。
水泥行業(yè) 鋼鐵行業(yè) 化工行業(yè) 電力行業(yè) 玻璃行業(yè) |
水泥廠窯頭除塵器后面是沒有脫硫裝置（脫離洗塵），真實穩(wěn)定減排，成了不容含糊的硬指標。在行業(yè)除塵器本體普遍遠劣于火電廠的基礎上，湖北黃石成美水泥改用三級電源，兩級微分電場,就使粉塵濃度從55mg/Nm3左右減為25mg/Nm3左右，減排55%，同時節(jié)電40%以上。在水泥行業(yè)并已進入大規(guī)模推廣階段。
鋼鐵廠的燒結機頭，因煙氣高溫和粘性，除塵器不宜使用濾袋方式。由于煙氣里含有大量氧化鎂的不易除塵成分，而且煙溫高，本體狀態(tài)差，即使除塵器后面有脫硫裝置，絕大多數(shù)鋼廠的顆粒物排放都遠遠超標，普陽 鋼鐵廠265m2燒結機頭。在對本體小型改動的前提下，兩級電場更換為臨界脈沖電源，除塵器出口顆粒物排放值為30mg/Nm3
山西奧星鋼廠燒結機，90m2單室三電場除塵器，除塵器出口顆粒物排放值為122mg/Nm3，在線施工，在未對本體對任何改動的前提下，更換為“臨界脈沖電源”,兩級微分電場后，變?yōu)?8.6mg/Nm3，減排76.5%。
化工廠鍋爐，因煙氣成分復雜和粘性等因素，除塵器不宜使用濾袋方式。而且本體狀態(tài)差，即使除塵器后面有脫硫裝置，絕大多數(shù)化工廠的顆粒物排放都遠遠超標。
云夢鹽業(yè)化工有限公司#1線75噸鍋爐除塵器，采用“臨界脈沖電源”改用三級電源，壹級微分電場,除塵器出口煙塵濃度由171mg/Nm3降為26.1mg/Nm3，減排83%。
新彊宜化發(fā)電有限責任公司2號機組為330MW的燃煤機組，配置兩臺雙室四電場電除塵器。本體大修前除塵器出口煙塵濃度為72mg/Nm3，本體大修后為38～40mg/Nm3，除塵效率為99.64%。更換為“臨界脈沖電源”后，降為19.4mg/Nm3，除塵效率為99.9%，提效幅度為50%以上，同時節(jié)能40%以上。
由于窯溫高,粉塵細,只適應電除塵器除塵,傳統(tǒng)電除塵除塵效果很難達到50mg/Nm3以下的工藝要求,貴州凱里日產(chǎn)6000噸平板玻璃窯爐高溫電除塵器兩電場,采用我公司微分脈沖技術,出口煙塵濃度小于12mg/Nm3,極大地提高了后段脫硝效率,延長了設備及摧化劑的使用壽命.
在水泥、鋼鐵、化工、電力、以及玻璃領域的靜電除塵方面，“臨界脈沖電源”的有效性和可行性已經(jīng)得到了充分驗證
方案 | 傳統(tǒng)玻璃鋼濕法電除塵（霧）器 | 微分電場+脈沖電源高效濕法電除塵（霧）器 |
保證效果達標 | ﹤5-10mg/Nm3 | ﹤5-10mg/Nm3 |
投資成本 | 體積大，投資成本高 | 由于效率高，體積小，可節(jié)省30%以上投資 |
設備阻力 | 300Pa | 300Pa |
運行費用 | 運行費用高 | 由于設備運行阻力小，電源效率幾乎翻倍達95%，所以運行費用低，節(jié)省50% |
附屬設備的影響 | 由于玻璃鋼導電性能差，陽極管達六米長，清洗困難，耗氷量大，后期效果下降嚴重。 | 微分穿透型極板釆用防腐不銹鋼，陽極板導電性能好，四米長就可以了，清洗容易，耗氷量少，后期效果好。 |
日常維護 | 玻璃鋼易燃品，操作管理維護困難，時有火害事故發(fā)生。 | 不銹鋼不易燃，操作管理維護容易。 |
案例：山西交城玻璃廠玻璃窯爐電除霧一共使用了四臺套，效果好，壽命長，投資省，管理操作方便，是傳統(tǒng)電除霧的更新?lián)Q代型新產(chǎn)品，河北普陽鋼鐵燜渣復合濕式 電除塵，河北文安燒結機頭 濕式 電除塵 ，出口煙塵濃度均小于5mg/Nm3超低排放標準。
以上微分電除塵，高效脈沖可調電源，及穿透型除霧器我公司均巳申請專利保護。
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