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水泥廠窯頭窯尾好新靜電除塵高壓電源技術

臨界脈衝電源技術特（tè）點

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

臨界脈衝電源的應用案例（lì）

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（jìng）電除塵（chén）沒有（yǒu）“脫離洗塵”的“兜底兒”，真實穩定減排，成了（le）不容含糊的硬指標。在行業除塵器本體普遍遠劣（liè）於火電（diàn）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，穩定在20mg/Nm3以下，其它除塵電源都望而卻（què）步。臨界脈衝電源目前已在中聯、中材、山水（shuǐ）、天山等集團完成了多個改造工程，並已進入大規模推廣階（jiē）段。

典型案例一：棗莊中聯水（shuǐ）泥有限公司

棗莊中聯3#5000t/d生產（chǎn）線（xiàn）窯頭設有型號為“31/15/3×9/0.45”的靜電除塵器，電場數為三級,截（jié）麵積（jī）為215.5㎡，通風量（liàng）為≤25萬m3/h。高壓供電係統采用3台1.8A/72KV的常規（guī）工頻電源。

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

2014年9月18日、10月（yuè）10日，棗莊市中區環保局進行了（le）項目驗收環境檢測，測試數（shù）據為（wéi）14.9mg/Nm3，遠低於國家環保要求（qiú）排放限值。

采用“臨界脈衝（chōng）電源”進行了（le）電改電，與原電除塵相比（bǐ）電耗減少41.8KW，按運轉率300天、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（nián）節約電（diàn）費67.87萬元。

典型案例二：臨朐山水水泥有（yǒu）限責（zé）任公司

臨（lín）朐公司一期5000t/d熟料生產線窯頭收塵器使（shǐ）用的是西安礦山機械廠生產的電收塵器，型號為32/12.5/3×10/0.45。處理煙（yān）氣量580000m3/h，電場有效麵積176.1m2，入口含（hán）塵濃度≤20g/m3，出口含塵濃度≤50mg/Nm3，正常煙氣溫度餘熱發電投運時：120-165℃，餘熱發電關閉時：230-350℃，瞬時高煙氣溫度≤400℃，設計壓力-2000Pa，壓力損失≤200Pa，電場風速0.91m/s。

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

采用“臨界脈衝（chōng）電源”的電改電（diàn），與原電除塵相比電耗減少（shǎo）了47.54KW，節能率為49.2%。按運轉率300天、0.59元/kWh計算，每年節約電費20.2萬元。與電改袋方案相比（bǐ），每年節約電費68.37萬元。

臨界脈衝電源的基（jī）本原理

臨界脈衝電源采用“硬件儲能（néng）與限能、軟件監視電壓變（biàn）化趨勢”的控製方式，從能量梯度控製入手，使工作點保持在空（kōng）氣放電特性曲線的高點及其的右側很（hěn）小的區域內。體現“可（kě）變內阻”特性（xìng），即，“限能”抑製流注生（shēng）長，避（bì）免產生火花放電。同時，“儲能”以保持高電壓。

臨界脈衝電源的技術優點

（1）具有高效節能和長期穩定的本質

① 臨界脈衝（柔）特性：

臨界脈衝電源具有“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、粉塵濃度、粒度、比電阻（zǔ）以及市電（diàn）波動)的變化，自（zì）動調節動態適應，使輸出電（diàn）壓值穩（wěn）定位於火花始發點以下臨（lín）界區。

無須大幅降壓或關斷以熄滅火花，連續輸（shū）出（chū）臨界電壓，可實現好理想的也是運行（háng）中高的場強（荷（hé）電（diàn）場強、驅進場強）。

使電場保持在“二次電子崩”與“流注初期”狀態，空間（jiān）自由離子密度好（hǎo），荷電效率高。

 其工作電壓如下圖所示（shì）：

② 高（gāo）電壓低電流：在（zài）使電壓保（bǎo）持在臨界區（qū）的同時，避免了大量（liàng）的無效電（diàn）耗，實現小電流供電。而且，采用高頻技術功率因數高。

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

臨（lín）界脈衝（chōng）電源的提效節能示意圖（tú）如下：

（2）高效集塵

① 場強：平均輸出電壓越高，電場（chǎng）越（yuè）強，則（zé）荷電場強和驅（qū）進（集塵）場強（qiáng）越大。使輸出電壓（yā）一致保持在“臨界區”（靜態火花始發臨界線及其下麵的3%以內的區域），可實現好（hǎo）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（jiān），自由離子越多，則荷電時間常數越短，荷電速度越（yuè）快（kuài）。使電場保持在“二次（cì）電（diàn）子崩（bēng）”與“流注初期”狀態，可實現空間（jiān）自由電荷好多，荷電效率高。

③ 抑製電暈封閉（bì）：高場強和高空間自由氣體離子密度（dù），使電暈放電（diàn）能力保持極高狀（zhuàng）態而且，由於電流較小，減少了同量大（dà）顆粒粉塵（chén）的多（duō）餘荷電量，抑製電暈封（fēng）閉。

④ “Z”字型運動：低比電阻粉塵離開（kāi）極板後，由於空間自由氣體離子密度高，迅速再次荷（hé）電，利於集塵。

（3）抑製反電（diàn）暈（yūn）

反電暈機理：當陽極（jí）板灰積到一定厚度時，比電阻高的灰在荷電後的負離子向除塵器陽極板趨（qū）近過程中，其荷電不容易釋放到陽極板，負離子逐漸積累到陽極板表麵，與陽極板形成（chéng）類似電容的電場，這個電場將抵消主電場，降低除塵效果；如（rú）果電場強度進一步加強（qiáng）後，這個電場將局部擊穿激發出反向正離子向陰極線遷移，造（zào）成除塵器電流增大，但（dàn）消（xiāo）耗的電能沒有起（qǐ）到吸（xī）塵作用，這種現象就是反電（diàn）暈現象。振打周期內集塵層所帶的電（diàn）荷（hé）是動態的，取決於釋放到陽極的電（diàn）量與重新荷電電量的差值，供電電流越小，則越有利於抑製反電暈。所謂“脈衝式供電（diàn）有效抑製反電暈”，其實質就是平均電流較（jiào）小（xiǎo）。

解（jiě）決方案：低電流

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

② 平均再荷電電流等於或略大於荷電後的灰塵放電電流，但（dàn）到下次振打為止，粉塵層電量的積累不足（zú）以產生反電暈。

（4）減少二次揚塵

① 降低了（le）粉塵層對極板的吸（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（dī）振打力度，減少二次揚塵。

② 不必斷電或減壓振（zhèn）打，保持高場強集塵狀態，則有效抑（yì）製二次揚塵。

③ 避免深度火花（huā）放電，減少因火花擊穿而造成的擾動二次揚塵。

（5）大幅度節（jiē）能

一、二電場，粉塵濃度高，粒徑較大（dà），粉塵荷電用電量也相應增加。但粉塵荷電用電（diàn）量不足目前傳統電源耗電的2%，對電除塵總耗電量基本沒有影響（xiǎng）。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（chǎng）強（qiáng），被迫輸出了較大電流。從表麵現（xiàn）象看，確實注入了較多能量。但電流越大，造（zào）成局部火花放電（diàn）越多，通過粉塵而傳導的電量也越大，形成浪（làng）費。火花放電，時間占（zhàn）比很小，但（dàn）消耗能量巨大。火花放電始發點與電場介質相關，粉塵濃度高，更易閃落，這也是（shì）造成“一、二電場輸入很高能量”的原因。臨界脈衝（chōng）電源避免了火花放電（全貫穿火花放電和局部（bù）火花放電），大幅度節電。

綜上（shàng）所述（shù），臨界脈衝（chōng）電源為我國首創，但已居國際領先地位（wèi）。