蜂窩管濕式電除塵器配套不同高壓電源試驗(yàn)
2016-02-03 11:43:02
作者：李兵成 翁林鋼 陳洪劍 葉懷永
摘 要 本文通過導(dǎo)電玻璃鋼蜂窩式濕法電除塵器試驗(yàn)臺(tái)，采用不同的高壓電源供電應(yīng)用案例，給出了濕式除塵器在空載、負(fù)載和噴淋沖洗狀態(tài)下的電氣運(yùn)行參數(shù)。
1前言
目前，日趨嚴(yán)格的環(huán)保排放促進(jìn)了煙氣凈化技術(shù)的發(fā)展。經(jīng)脫硝、除塵、脫硫后煙氣中殘留細(xì)微顆粒的逃逸和液霧挾帶對(duì)環(huán)境的影響，已成為關(guān)注的對(duì)象，濕法除塵器能有效收集此類細(xì)小粉塵和氣溶膠，將成為煙氣深度處理的首選設(shè)備。
濕式電除塵器基本原理與常規(guī)干式電除塵器相同，但其克服了干式電除塵有粉塵比電阻的適用范圍的缺點(diǎn)，用水清灰避免了二次揚(yáng)塵，具有很高的除塵效率。目前其結(jié)構(gòu)主要有臥式和立式兩種模式。其中管式濕式除塵器與電除霧器很相似，其構(gòu)造更接近于化工系統(tǒng)硫酸生產(chǎn)過程中使用的電除霧器，主要特征是高流速、飽和濕煙氣、耐腐蝕和超低排放。
濕式電除塵器的清灰采用噴淋清洗的方式，導(dǎo)致在工作狀態(tài)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)和短路，由于大部分的管式濕式除塵器陽極是用導(dǎo)電玻璃鋼制作， 它的導(dǎo)電性能上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于金屬材質(zhì)的電除塵器， 耐受火花放電和弧光放電的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于金屬材質(zhì)的電除塵器。
濕式電除塵器性能上的變化，給高壓電源供電技術(shù)提出了特殊及更高的要求。
2濕式電除塵器試驗(yàn)臺(tái)
2.1 試驗(yàn)臺(tái)概況
濕式電除塵器試驗(yàn)臺(tái)陽極收塵極采用正六邊形內(nèi)切圓直徑Φ300mm的導(dǎo)電玻璃鋼，有效長(zhǎng)度為4.5m ，37根管束組成一個(gè)模塊，收塵面積173m2，陰極線采用鉛銻合金鋸齒線，上下氣室采用碳鋼加玻璃鋼防腐處理工藝制作。噴淋沖洗清灰設(shè)定為每天一次，每次用水量0.5噸。
為配合試驗(yàn)臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)，配套兩臺(tái)不同型式的高壓電源，分別是100mA/72kV工頻恒流源和200mA/72kV調(diào)幅調(diào)頻式高頻電源。
2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)
應(yīng)用場(chǎng)合：脫硝催化劑生產(chǎn)窯爐煙氣深
度治理
煙氣成分: 粉塵、氣溶膠、霧滴
煙 氣 量: 10000 m3 /h
煙氣溫度: 50-70 °C
入口濃度: 55 mg/ Nm3
出口濃度：小于5 mg/ Nm3
除塵效率：90%
2.3 測(cè)試結(jié)果
排放濃度：4.3 mg/ Nm3
設(shè)備阻力：185Pa
霧滴去除率：78.7%
3濕式電除塵器運(yùn)行數(shù)據(jù)
3.1工頻恒流源
工頻恒流源高壓直流電源的控制過程是通過對(duì)運(yùn)行電壓變化趨勢(shì)的反饋與預(yù)置值進(jìn)行比較，以決定L-C投入數(shù)量。自身沒有過多的電子元器件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高;抗沖擊能力強(qiáng)，能承受瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)短路，輸入輸出電壓為完整的正弦波，為調(diào)幅控制方式，轉(zhuǎn)換效率高，不干擾電網(wǎng)。
工頻恒流源早期在化工行業(yè)電除霧器上應(yīng)用較多，濕式電除塵器也有應(yīng)用案例。
3.1.1空載運(yùn)行
表1工頻恒流源空載升壓數(shù)據(jù)
工頻恒流源最多允許過載20%。二次電流可以運(yùn)行在120mA。
從表1中只能看到5組數(shù)據(jù)，這是因?yàn)?/span>
100 mA的電源設(shè)有5個(gè)檔位，也就是說電源運(yùn)行時(shí)只有5個(gè)狀態(tài)選擇。大容量電源檔位多達(dá)數(shù)十個(gè)。
表1中所示全部投入時(shí)，二次電壓45kV，二次電流108mA。
圖1工頻恒流源空載V/I曲線
3.1.2 帶負(fù)載
表2工頻恒流源帶負(fù)載升壓數(shù)據(jù)
表1和表2中可以看出兩者運(yùn)行數(shù)據(jù)很接近，說明濕式電除塵器在冷態(tài)和熱態(tài)運(yùn)行時(shí)負(fù)載特性很接近。驗(yàn)證了濕式電除塵器線電流密度的選擇普遍都在0.6mA以上 。
3.1.3 噴淋沖洗
如圖3圖4所示，開啟噴淋沖洗，管道壓力設(shè)定為0.2-0.25mPa，約5秒后電場(chǎng)出現(xiàn)閃絡(luò)放電，電源檢測(cè)到放電后，逐級(jí)下調(diào)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)，電壓穩(wěn)定在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，在此期間電場(chǎng)仍有零星放電發(fā)生。
噴淋沖洗結(jié)束后，電源自動(dòng)回復(fù)到原設(shè)定的參數(shù)上運(yùn)行。
噴淋沖洗期間二次電壓可維持在25kV左右運(yùn)行。
圖3噴淋清洗時(shí)二次電流
圖4噴淋清洗時(shí)二次電壓
3.2高頻電源
為了與恒流源調(diào)幅模式做比較，特意選擇調(diào)幅模式的高頻電源進(jìn)行比對(duì)。調(diào)幅高頻電源與常規(guī)高頻電源不同在于采用母線電壓調(diào)節(jié)模式控制輸入變壓器一次電壓，其電流波形是連續(xù)的，僅是幅度的變化，與工頻恒流源相似，有別于常規(guī)調(diào)頻高頻電源。這有利于濕式電除塵器對(duì)大電流的需求。
圖5高頻電源空載V/I曲線
3.2.1空載運(yùn)行
表3高頻電源空載升壓數(shù)據(jù)
注：表3和表4僅列出與工頻恒流源同等容量時(shí)的數(shù)據(jù)。
在額定容量放開運(yùn)行時(shí)，二次電流可達(dá)300mA ，二次電壓可達(dá)61kV。
表3和表4中再次可以看出兩者運(yùn)行數(shù)據(jù)很接近，說明濕式電除塵器在冷態(tài)和熱態(tài)運(yùn)行時(shí)無論用何種高壓電源，其負(fù)載特性都很接近。
3.2.2 帶負(fù)載
表4高頻電源帶負(fù)載升壓數(shù)據(jù)
圖6高頻電源帶負(fù)載V/I曲線
3.2.3 噴淋沖洗
圖7噴淋清洗時(shí)二次電流
如圖7圖8所示，開啟噴淋沖洗后， 出現(xiàn)閃絡(luò)放電，高頻電源檢測(cè)到放電后，也采用逐級(jí)下調(diào)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的辦法來規(guī)避電場(chǎng)放電。
噴淋沖洗結(jié)束后，高頻電源也是自動(dòng)回復(fù)到原設(shè)定的參數(shù)上運(yùn)行。其回復(fù)過程的曲線相對(duì)工頻恒流源相對(duì)平滑。
噴淋沖洗期間二次電壓可維持在25kV左右運(yùn)行。
圖8噴淋清洗時(shí)二次電壓
4濕式電除塵器運(yùn)行試驗(yàn)小結(jié)
4.1濕式電除塵由于運(yùn)行于飽和水汽狀態(tài)下，其導(dǎo)電介質(zhì)是水分子，因此其運(yùn)行電流很大，與電除塵空載電流幾乎一致。所以選擇高壓電源應(yīng)選擇易出電流的電源，工頻恒流源和調(diào)幅高頻電源就屬于此類電源。
4.2 濕式電除塵電源選擇應(yīng)以電流為主導(dǎo)，本試驗(yàn)臺(tái)極配方式其線電流密度達(dá)0.7mA/m，高頻電源甚至還可高達(dá)1.5mA/m以上。
4.3 濕式電除塵器由于存在噴淋及水汽的影響，導(dǎo)致運(yùn)行過程中較易出現(xiàn)閃絡(luò)和瞬時(shí)短路現(xiàn)象，因此其配套高壓電源應(yīng)具備較強(qiáng)的抗短路沖擊能力，工頻恒流源和高頻電源相對(duì)其它電源具有較好優(yōu)勢(shì)。
4.4 同等條件下可以看出，調(diào)幅高頻電源較工頻恒流源更易出電流，同等電壓下是工頻恒流源的1.2倍。這對(duì)于提高收塵效率是有益的。
4.5 工頻恒流源相對(duì)于高頻電源而言，其對(duì)于閃絡(luò)控制能力明顯弱于高頻電源，對(duì)于工況要求較高的場(chǎng)合其火花控制方式有一定的局限性。
4.6 濕式電除塵器高壓電源應(yīng)充分考慮水噴淋系統(tǒng)對(duì)高壓的影響，盡量減小噴淋電壓對(duì)除塵效率的影響，對(duì)于閃絡(luò)恢復(fù)時(shí)間和恢復(fù)電壓與干法電除塵不同，應(yīng)盡量避免連閃和跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。
5結(jié)束語
通過濕法除塵器試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)，對(duì)其配套高壓電源特性有了初步的定性認(rèn)識(shí);對(duì)于管式濕式除塵器極配方式的選擇和線電流密度的選擇有了較準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí);試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)于在大型濕法電除塵器的運(yùn)用有一定的借鑒作用。至于濕法電除塵應(yīng)采用多大電流容量的高壓電源還有待進(jìn)一步的試驗(yàn)和摸索才能滿足高效收塵和兼顧節(jié)能的目的。
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