蜂窩管濕式電除塵器配套不同高壓電源試驗
2016-02-03 11:43:02
作者：李兵成 翁林鋼 陳洪劍 葉懷永
摘 要 本文通過導電玻璃鋼蜂窩式濕法電除塵器試驗臺，采用不同的高壓電源供電應用案例，給出了濕式除塵器在空載、負載和噴淋沖洗狀態(tài)下的電氣運行參數。
1前言
目前，日趨嚴格的環(huán)保排放促進了煙氣凈化技術的發(fā)展。經脫硝、除塵、脫硫后煙氣中殘留細微顆粒的逃逸和液霧挾帶對環(huán)境的影響，已成為關注的對象，濕法除塵器能有效收集此類細小粉塵和氣溶膠，將成為煙氣深度處理的首選設備。
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，用水清灰避免了二次揚塵，具有很高的除塵效率。目前其結構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，其構造更接近于化工系統(tǒng)硫酸生產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，導致在工作狀態(tài)中經常會出現閃絡和短路，由于大部分的管式濕式除塵器陽極是用導電玻璃鋼制作， 它的導電性能上要遠遠弱于金屬材質的電除塵器， 耐受火花放電和弧光放電的能力遠遠弱于金屬材質的電除塵器。
濕式電除塵器性能上的變化，給高壓電源供電技術提出了特殊及更高的要求。
2濕式電除塵器試驗臺
2.1 試驗臺概況
濕式電除塵器試驗臺陽極收塵極采用正六邊形內切圓直徑Φ300mm的導電玻璃鋼，有效長度為4.5m ，37根管束組成一個模塊，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。噴淋沖洗清灰設定為每天一次，每次用水量0.5噸。
為配合試驗臺對比試驗，配套兩臺不同型式的高壓電源，分別是100mA/72kV工頻恒流源和200mA/72kV調幅調頻式高頻電源。
2.2 設計參數
應用場合：脫硝催化劑生產窯爐煙氣深
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 測試結果
排放濃度：4.3 mg/ Nm3
設備阻力：185Pa
霧滴去除率：78.7%
3濕式電除塵器運行數據
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運行電壓變化趨勢的反饋與預置值進行比較，以決定L-C投入數量。自身沒有過多的電子元器件，結構簡單，可靠性高;抗沖擊能力強，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，為調幅控制方式，轉換效率高，不干擾電網。
工頻恒流源早期在化工行業(yè)電除霧器上應用較多，濕式電除塵器也有應用案例。
3.1.1空載運行
表1工頻恒流源空載升壓數據
工頻恒流源最多允許過載20%。二次電流可以運行在120mA。
從表1中只能看到5組數據，這是因為
100 mA的電源設有5個檔位，也就是說電源運行時只有5個狀態(tài)選擇。大容量電源檔位多達數十個。
表1中所示全部投入時，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 帶負載
表2工頻恒流源帶負載升壓數據
表1和表2中可以看出兩者運行數據很接近，說明濕式電除塵器在冷態(tài)和熱態(tài)運行時負載特性很接近。驗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，管道壓力設定為0.2-0.25mPa，約5秒后電場出現閃絡放電，電源檢測到放電后，逐級下調電場運行參數，電壓穩(wěn)定在一個區(qū)域內，在此期間電場仍有零星放電發(fā)生。
噴淋沖洗結束后，電源自動回復到原設定的參數上運行。
噴淋沖洗期間二次電壓可維持在25kV左右運行。
圖3噴淋清洗時二次電流
圖4噴淋清洗時二次電壓
3.2高頻電源
為了與恒流源調幅模式做比較，特意選擇調幅模式的高頻電源進行比對。調幅高頻電源與常規(guī)高頻電源不同在于采用母線電壓調節(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)調頻高頻電源。這有利于濕式電除塵器對大電流的需求。
圖5高頻電源空載V/I曲線
3.2.1空載運行
表3高頻電源空載升壓數據
注：表3和表4僅列出與工頻恒流源同等容量時的數據。
在額定容量放開運行時，二次電流可達300mA ，二次電壓可達61kV。
表3和表4中再次可以看出兩者運行數據很接近，說明濕式電除塵器在冷態(tài)和熱態(tài)運行時無論用何種高壓電源，其負載特性都很接近。
3.2.2 帶負載
表4高頻電源帶負載升壓數據
圖6高頻電源帶負載V/I曲線
3.2.3 噴淋沖洗
圖7噴淋清洗時二次電流
如圖7圖8所示，開啟噴淋沖洗后， 出現閃絡放電，高頻電源檢測到放電后，也采用逐級下調電場運行參數的辦法來規(guī)避電場放電。
噴淋沖洗結束后，高頻電源也是自動回復到原設定的參數上運行。其回復過程的曲線相對工頻恒流源相對平滑。
噴淋沖洗期間二次電壓可維持在25kV左右運行。
圖8噴淋清洗時二次電壓
4濕式電除塵器運行試驗小結
4.1濕式電除塵由于運行于飽和水汽狀態(tài)下，其導電介質是水分子，因此其運行電流很大，與電除塵空載電流幾乎一致。所以選擇高壓電源應選擇易出電流的電源，工頻恒流源和調幅高頻電源就屬于此類電源。
4.2 濕式電除塵電源選擇應以電流為主導，本試驗臺極配方式其線電流密度達0.7mA/m，高頻電源甚至還可高達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，導致運行過程中較易出現閃絡和瞬時短路現象，因此其配套高壓電源應具備較強的抗短路沖擊能力，工頻恒流源和高頻電源相對其它電源具有較好優(yōu)勢。
4.4 同等條件下可以看出，調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。這對于提高收塵效率是有益的。
4.5 工頻恒流源相對于高頻電源而言，其對于閃絡控制能力明顯弱于高頻電源，對于工況要求較高的場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充分考慮水噴淋系統(tǒng)對高壓的影響，盡量減小噴淋電壓對除塵效率的影響，對于閃絡恢復時間和恢復電壓與干法電除塵不同，應盡量避免連閃和跳閘現象的發(fā)生。
5結束語
通過濕法除塵器試驗臺的試驗，對其配套高壓電源特性有了初步的定性認識;對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確的認識;試驗數據對于在大型濕法電除塵器的運用有一定的借鑒作用。至于濕法電除塵應采用多大電流容量的高壓電源還有待進一步的試驗和摸索才能滿足高效收塵和兼顧節(jié)能的目的。
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