防水之家讯：一、 简述

多年来电收尘器（ESP）广泛应用于电力、水泥、钢铁等各个工业收尘领域，取得了有目共睹的成果。但随着国家环保要求的提高，大量设备已不能满足新颁布的大气污染物排放标准，正面临着升级改造的抉择。

作为国际上技术领先的电收尘技术专业团队，美国Babcock & Wilcox公司（巴威、B&W）电收尘业务部在从业几十年来累计了大量电收尘运行和改造经验。巴威与国内知名的上海苏瑞机电有限公司（上海柯城节能环保科技有限公司）携手，首先对国内各行业使用的电收尘进行了设备及工艺评估，认为国内大多数电收尘的机械设计完全有能力达到10~30mg/m3的排放水平。据此针对性的提供了在维持现有工艺及机械运行条件不变的基础上进行单纯供电及控制系统改造的方案。

近年来我们实施完成的超过50个国内电收尘改造项目，实际排放检测全部小于30mg/m3，完全满足国家GB4915-2013的最新标准。且单台电收尘的改造周期仅为3-7天。

二、 技术概要

众所周知，现有的单相可控硅电源由于其原理的局限性以及某些产品性能的不足，具有以下缺点，从而导致了电收尘效率低下：

a. 平均电压低 - 传统单相电源的供电特性决定了负载的二次平均电压与峰值电压之间存在25-35%的脉动，而ESP实际瞬间最高电压又被火花放电所限制，所以往往运行时的平均电压很低。系统阻抗不匹配，容易产生火花击穿，容易出现低电流/低电压运行状态，影响整体的除尘效率；

b. 电能转换效率比较低 - 理论计算效率只有70%，实际为50~66%左右。超过30%的电能无法转换为有用功；

c. 不平衡供电 - 在四电场或十电场实际应用中，配电时其中必然有一个电场的高压电源，单相380VAC/50HZ输入，一相工作，另两相处于空载。电除尘器选用的电源规格越大，不平衡问题就越严重，无法保证电网的功率因数指标。对于一台1000mA/72KV的设备就有271A的电流无法平衡；

d. 电控系统功能不全，动态反应能力差。

B&W巴威的新型三相系统主回路（见下图）是由三组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加到电除尘器，如下图所示。与传统单相系统相比，三相电源无论从电收尘效率提升还是节能降耗来说都具有明显的优势。



对于电收尘器而言，当风量（V）和收尘面积（A）确定下来后，收尘效率与驱进速度ω成正比，而ω的大小取决于供电质量的优劣，即输出电压平均值和峰值的大小。三相电源的输出电压接近纯直流波（波纹系数<1.05），即平均电压几乎等于峰值电压，从而有效地提高粉尘的荷电能力，大幅度提升除尘效率。其收尘效果远好于单相电源

三相电源功率因素（输入/输出电能转换效率）可达到95.2%，而传统单相电源最高只能只有70.7%，实际负载运行时还会更低。以1200mA/72kV变压器为例，单相电源的输入电流为325安培，而三相电源只需138安培

三相电源各相电压，电流，磁通的大小相等，相位上依次相差120°。任何时候电网都是平衡的，是最科学合理的用电模式

因为电能转换效率比单相电源提高25%，三相完全平衡输入，单台额定输入电流可减小55%以上，输出二次平均电压比单相电源提高15%左右，有效提高除尘效率。这些因素都直接转化成节能的效果。可通过安装电度表的方式实测节电效果和投资回报率

巴威SQ300i_3ph电控系统领先的电火花响应（美国专利），能在检测到发生火花的同一个半波内迅速停止导通可控硅。这样可大大减少由于需要在下一个过零点熄灭火花，而产生破坏电晕功率的电弧。每次火花发生后，B&W电控系统能自动重新计算慢上升率，以维持在任何工况下能稳定地运行。投入使用后，全自动运行，始终检测并调整到最佳工况点，无需人为修改参数

三相电源的设备成套性、制造工艺、安装使用方式都与单相电源类此，用户无需任何额外培训即可直接操作和维护

三相电源的接地系统可按单相电源的现有标准来执行，这在电收尘改造中具有实际意义，将使施工量大幅降低，同时保证了设备长期运行稳定性

三、 热电行业改造项目

江苏省内建有许多热电厂为纺织行业配套供热，其中常州广源热电有限公司共4台为75t/h循环流化床锅炉。

循环流化床锅炉除常规燃煤外，同时添加3~7%的石灰石CaO作为炉内脱硫的脱硫剂。另外广源热电同时还掺烧废弃污泥，这是一项高效低硫的燃烧技术。但这种烟尘特性给电收尘带来了不利影响 - 粉尘粘度变大、粉尘比电阻升高、进口粉尘浓度增加…

厂方曾就电袋一体复合式除尘器等多种改造方案做过技术调研。电袋一体复合式除尘器因其压差可能逐渐升高、后期维护费用高、引风机可能需增容改造、需要一定停机施工周期等原因暂不采纳。

最终厂方采用了B&W专利的闪络自动控制技术和直流补偿技术，首先对3号炉电收尘实施了改造。电收尘器改造前设计及运行参数如下：



从比收尘面积来看，该收尘器原始设计偏小。如按常规机械本体改造进行，需要增加近30%的收尘面积，即增加一个电场。这将使改造成本和施工周期大幅度上升。

改造于2014年2月上旬完成施工及调试并投入使用。2014年4月常州市环境监测中心对该电收尘进口及出口进行了粉尘排放测试，并出具正式监测报告，结果如下。随后几次测试结果也进一步证实了本次改造成果的真实性和持续性





超出用户预计的改造结果起到了良好的示范带头作用，2014年内我们有陆续完成了该厂2号炉和4号炉，以及省内长江热能和广达热电的电收尘改造，排放均满足国家最新环保要求。



四、 水泥行业改造项目

“世界水泥看中国，中国水泥看海螺”! 海螺水泥集团作为世界最大的水泥生产企业也承担了更多的环保社会责任，面临着性能提效和环保达标的压力。

近年海螺超过30条的新建5000吨及12000吨生产线均使用B&W公司的SQ300i自动电压控制器作为电收尘核心控制系统，并取得了满意的效果。

从2014年开始，为满足国家最新环保要求（2015年7月1日起执行，窑头、窑尾收尘器粉尘排放浓度限定在30mg/Nm3以内），巴威和上海苏瑞配合海螺集团开始对旧线的电收尘器进行排放达标改造，将原有的单相供电系统改造为B&W三相供电及控制系统。

以宣城海螺1线（5000吨）窑尾为例，为典型的三风机系统并同时运行余热发电装置，有“联合操作”和“直接操作”两种工艺模式，存在工艺条件变化大的特点。



这种复合工艺使电收尘电控系统面临着及其严重的挑战。为保证较高以及长期稳定的收尘效率，电控系统必须具备全新的低波纹纯直流电的供电特性，根据工况动态变化而实时调整参数的全自动运行能力，以及精度速率要求极高的电火花检测响应功能。



三相电源改造改造于2014年7月中旬完成施工及调试并于投入使用。以下为改造前后参数对比以及实际运行数据。该电收尘运行至今，经过多次正式监测，排放始终维持在20mg/m3以下



随后海螺集团又对窑尾双风机高浓度电收尘器以及窑头电收尘器提出了改造要求。

双风机系统生产线是水泥行业比较早期的设计，电收尘特点是：1）高浓度 - 无旋风筒，因此在生料磨关闭时电收尘进口浓度可达400~600g/m3甚至更高；2） 高负压 - 尾排风机压头一般在10000~12000PA左右

窑头电收尘器的工作环境近年来也发生了较大的变化。随着水泥工艺的革新大量生产线安装了了余热发电装置，对节能降耗起到了巨大的作用，但同时也使窑头收尘变得更加困难。余热锅炉运行之后，电收尘器工作温度为100℃左右，且湿度很低，造成了粉尘比电阻极高 - 大于1012ohm-cm，是影响电收尘效果的主要因素。

我们也针对性的提供了提效方案，并在包括南京、杭州等排放重点监控地区在内的多个分厂完成了改造，排放均长期保持在20mg/m3左右。

目前上海苏瑞机电有限公司（上海柯城节能环保科技有限公司）携手巴威为海螺水泥已完成和即将进行改造的已有100多台电收尘器,更换三相电源530多套，其高效性、可靠性和经济性得到了厂方的一致好评。

五、 结论

通过大量改造实例可以看出，一个设计合理且运行正常的电收尘器配合先进的供电和电控系统可以使出口粉尘排放降低至10~30mg/m3甚至更低，完全有能力达到国家最新环保要求。

  B&W 三相电源系统及电容补偿技术对于国内现有窑尾电收尘改造有着较好的适应性和普遍性。对于无明显设计缺陷的老旧电收尘器来说，可以通过电源及控制系统的改造实现达标排放，性价比较高且改造周期最短。

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