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水泥廠窯頭窯尾好新靜電除塵高壓電（diàn）源技術

臨界脈衝電源技術特點

臨界脈衝（chōng）電源是將380V三相交流電（diàn）經整流濾波成直流（liú），再逆變為高（gāo）頻（pín）交流，經高頻變壓（yā）器升（shēng）壓後，再經“臨界柔性模塊”變為（wéi）帶有微小脈動（dòng）的平穩直流。國際首次（cì）提出“空間（jiān）自由離子密度對除塵效率的影響遠大於場強”的（de）理論並進行了量（liàng）化，國際首次提出“臨界區”的概念並（bìng）量化（huà）應用。臨界脈衝電源全麵突破了現有工頻（單相、三相（xiàng））、高（gāo）頻及脈衝除塵電（diàn）源增效節能（néng）的瓶頸，實現了大幅度（70%以上）減排的同時大幅度（30～80%）節能，並避免了火花放電產（chǎn）生的電（diàn）腐蝕從（cóng）而使本體性能長期（qī）高效穩定運行。

臨（lín）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（chén）器後麵是沒有脫硫裝置的，靜電除塵沒有“脫離洗塵”的“兜底兒”，真實穩定（dìng）減排，成了不容含糊的硬指標。在行業除塵器本體普遍遠劣於火電廠的基礎上，隻改三級電源（yuán），就（jiù）要使（shǐ）粉塵濃度從55mg/Nm3左右減（jiǎn）為15mg/Nm3左右，穩定在20mg/Nm3以下，其它除塵電源都望而卻步。臨界（jiè）脈衝電源目前已在中聯、中材、山水、天山（shān）等集團完成了多個改造工程，並（bìng）已進入大規模推廣階段。

典型案例一：棗莊中聯水泥有限公司

棗莊中（zhōng）聯3#5000t/d生產線窯頭（tóu）設有型號為“31/15/3×9/0.45”的（de）靜電（diàn）除塵器，電場（chǎng）數為三級,截麵積為215.5㎡，通風量為≤25萬m3/h。高壓供電係統采用3台1.8A/72KV的常規工頻電源。

除塵器（qì）進口濃（nóng）度為10.1g/m3,煙氣溫度通常為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（zhuāng）市中區環保局進行了項目（mù）驗（yàn）收環境檢測，測試數據為14.9mg/Nm3，遠低於國家環保要求排放（fàng）限值。

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

典型案例二：臨朐山水水泥有限責任公司

臨朐公司（sī）一期5000t/d熟料（liào）生（shēng）產線窯頭收塵器使用的是西安礦山機械（xiè）廠生產（chǎn）的電收（shōu）塵器，型號（hào）為32/12.5/3×10/0.45。處理煙氣量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，正常煙氣溫度餘熱發（fā）電（diàn）投運時：120-165℃，餘熱發電關閉時（shí）：230-350℃，瞬時高煙氣溫度≤400℃，設（shè）計壓力-2000Pa，壓力損失≤200Pa，電場風速0.91m/s。

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

采用“臨界脈衝電源”的電改電，與原電除塵相比電耗減少了47.54KW，節能率為49.2%。按運（yùn）轉率300天、0.59元（yuán）/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。

臨界脈衝電源的基本原理

臨界脈衝電源采用“硬件儲能（néng）與（yǔ）限能（néng）、軟件監視電壓變化趨（qū）勢”的控製方式（shì），從能量梯度控製入手，使工作點保持（chí）在空氣放（fàng）電特性曲線的高（gāo）點及其的右側很小的區域內。體現“可變內阻”特性，即，“限能”抑製流注生長，避免（miǎn）產生火花放電。同時（shí），“儲能”以保持高電壓。

臨界（jiè）脈衝（chōng）電源的技術優點

（1）具有高效節（jiē）能和長期穩定的本質

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，輸出的電壓隨著工況（kuàng）(電場內溫度、濕度、壓力（lì）、粉塵濃度（dù）、粒度、比（bǐ）電阻以及市電波動)的變化，自動調節動態適應，使輸出電壓值穩定位於（yú）火花始發（fā）點以下臨界區。

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

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

 其工作電壓如下圖所（suǒ）示：

② 高電壓低電流：在使電壓保持（chí）在（zài）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高。

③ 避（bì）免電腐蝕：由於臨界脈（mò）衝電源技術在（zài）供（gòng）電過程都處於無深度火花放電狀態，避免了對除塵器本體極線、極板的電腐蝕。

臨界脈衝電（diàn）源（yuán）的提效節能示意圖如下：

（2）高效（xiào）集（jí）塵

① 場強：平均輸出電壓越（yuè）高，電場越強（qiáng），則荷電場強和驅進（集塵）場強越大。使輸出電壓一致保持在“臨界區”（靜態火花（huā）始發臨界線（xiàn）及其下麵的3%以內的區域），可實現（xiàn）好理想的也是運行中高的場強。

② 空間自由離子：煙塵（chén）通過的空間，自由離子越多，則荷電時間常數越短（duǎn），荷電速度越快。使電場保持在“二（èr）次電子崩”與“流注初期”狀態（tài），可實現空間自由電荷好多，荷電效率高。

③ 抑製電暈（yūn）封閉：高場強和高（gāo）空間自由氣體離子密度，使（shǐ）電暈（yūn）放電能力保持極高狀態而且，由於電流較小，減少了同量（liàng）大顆粒粉（fěn）塵（chén）的多餘荷電量，抑製電暈封閉。

④ “Z”字型（xíng）運動：低比電阻粉塵離開極板後，由於空（kōng）間（jiān）自（zì）由氣體離子密度高，迅速再（zài）次（cì）荷電，利於集塵。

（3）抑製反電暈

反電暈機理：當陽極板灰積到一定厚度時，比電阻高的（de）灰在（zài）荷（hé）電後的（de）負離子向除塵器陽極板趨近過程中，其荷電不容（róng）易釋放到陽極板（bǎn），負離子逐漸積累到陽極板表麵，與陽極板形成類似電容的電場，這（zhè）個電場將抵消主電場，降低除塵效果；如果電場強度進一步加強後，這（zhè）個電（diàn）場將局部擊穿激發出反向正離（lí）子向陰極線遷（qiān）移，造成除塵器電流增（zēng）大，但消耗的電能沒有起到吸塵作用，這種現象就是（shì）反電暈（yūn）現（xiàn）象（xiàng）。振打周期內集塵層所（suǒ）帶的電荷是動態的，取決於釋放（fàng）到（dào）陽極的電量（liàng）與重新荷電電量的差值，供電電流越（yuè）小，則越有利於抑製（zhì）反電暈。所謂“脈衝式供（gòng）電有效抑製反電暈”，其實質就是（shì）平均電流較小。

解決方案（àn）：低電流

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

② 平均（jun1）再荷電電流等於（yú）或略大於荷電後的灰塵放電電流，但到下次振打為止，粉塵層電量的積累不足以產生反電（diàn）暈。

（4）減少二次揚塵

① 降低了粉塵層對極板的吸（xī）引力，易振打脫落（luò），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（bì）斷電或減壓振打，保持高場強集塵狀態，則有效抑製二次（cì）揚塵。

③ 避免深（shēn）度火花放電，減少因火花擊穿而造成的擾動二次揚塵。

（5）大幅度節能

一、二電場，粉塵濃度高，粒徑（jìng）較大，粉塵荷（hé）電用電量也相應增加。但粉塵荷（hé）電用電量不足目前傳統電源耗電的2%，對電除塵總（zǒng）耗電量基本沒有（yǒu）影響。但高濃度的荷電粉（fěn）塵會使電場電阻變小，其它（tā）電源（yuán），為實現較高場強，被（bèi）迫輸（shū）出了較（jiào）大電流。從表麵現象（xiàng）看，確實注入了較多能量。但電流（liú）越大，造成局部（bù）火花放電越多，通過粉塵而傳導的電量也越大，形成浪費。火花放電（diàn），時間占比很小，但消耗能量巨大。火花放（fàng）電始發（fā）點與（yǔ）電場（chǎng）介（jiè）質相關，粉塵濃度高，更易閃落，這也是造成“一（yī）、二電場（chǎng）輸入很高能量”的原因。臨界脈衝電源避免了火花放電（全（quán）貫穿火（huǒ）花放電和（hé）局部火花放電），大幅度（dù）節電。

綜（zōng）上所（suǒ）述，臨界脈衝電源（yuán）為我國首創，但（dàn）已居國際領先地位。