提高静电除尘器性能的新技术(1)

提高静电除尘器性能的新技术Rodney John Truce Wade ReibeltEngingeering Mananger Field Operation ManangerBaltec Systems Pty Ltd Baltec Systems P ty LtdP.O.Box 3107,Stafford DC P.O.Box 3107,Stafford DCBrisbane,Queensland,4053 Brisbane,Queensland,4053Australia Australia摘要：来自工业处理如熔炉，精炼厂，窑炉和锅炉中的粉尘排放减少的立法需要，已经导致了巨大的投资成本。

许多这些工艺使用经典除尘器来控制粉尘排放到环境中。

操作问题可能使静电除尘器的性能降低导致粉尘排放增高。

Baltec系统已经发展出了一些能被选择的，依靠实用的，减少操作问题的影响并且提高性能以满足减少排放需要的技术。

这些新技术包括使用SO3或对气体加湿调节，使用机械预收集进行进口负载控制，机械提高气体流动和清灰，使用最新科技电气系统和高性能电极提高电气系统。

1.0简介静电除尘器被用于去除来自像发电，水泥制造和金属精炼或熔炼的加工制造业的废气。

除尘设备的效率依靠操作条件例如粉尘尺寸，浓度，组成，和分布加气体组成，温度，体积和流量分布。

改版工艺会影响这些条件并且可能艰难少粉尘收集量。

改变这些条件也可能是粉尘收集量增加。

影响静电除尘器粉尘收集效率的三个关键因素：停留时间—收集粉尘颗粒的有效时间。

荷电—收集粉尘的有效荷电。

电极清灰—除尘设备的效率来自静电除尘器中的电极。

减少停留时间的一系列的操作条件包括：增加气体流量—被升高气体温度和增加空气或水来冷却气体影响。

增加颗粒运动路径—通常是被在它上下的大量绕过电极气体所影响。

不良的气体分布—被气流变化影响，尤其是经过静电除尘器进口的气流。

限制电气功能的大量操作条件包括：电火花—被峰值电压限制，并且被电极清灰，粉尘浓度，气体温度和组成影响。

因为能量浪费在形成电弧和能量必须反过来熄灭电弧，导致能耗增加但粉尘收集量却在减少。

反电晕—被平均电流限制并且被粉尘电阻电阻率和气体组成影响。

由于妨碍粉尘收集的反电极离子的产生，大量增加了粉尘排放，能耗再次增加。

设备性能—被峰值电压和平均电流所限制，主要被变压整流器功率影响。

电极清灰影响除尘设备效率和集尘设备，使粉尘重新进入气流，二者都依赖的操作条件包括：粉尘浓度—决定了集尘极上的堆积粉尘率的因素。

清灰间隔—决定了电极上粉尘允许堆积的厚度。

清灰能量—决定了粉尘去除量和集尘重新回到气流中的百分率。

粉尘性能提高和粉尘排放的减少的措施：增加没被收集粉尘的停留时间。

消除电火花和反电晕改善电气性能。

维护最适宜的电极清灰能量以使集尘的再飞散最小化。

降低除尘器性能的操作条件，能通过使用适当的技术最小化其影响和提高粉尘收集来克服。

通过优化静电除尘器的电气性能，在不用增加粉尘排放的前提下减少污染和费用是有可能的。

本文最列举了目前静电除尘器存在的普遍的操作问题和解决方案。

下面通过使用新技术使性能提高分成为可能。

2.0操作问题在大范围的操作工厂Baltec系统遇到的最普遍的操作问题，将会和他们引起的不利影响和判断方式一并被概述。

针对操作缺点所给出的通常最好的解决方案也一并概述。

粉尘问题包括高负荷入口粉尘，高比电阻粉尘，发射电极累积和集尘再飞扬。

工厂问题包括高集尘再飞扬，不良的气体分布和不良的电器清灰。

用来诊断问题的关键工具之一是静电除尘器的电气特性。

特性包括在绘制的静电除尘器的电压电流图中正常静电除尘器特性的附录细节和由操作问题引起的变化。

2.1高入口粉尘负荷这是在降低电压增大电流（见附录A），和粉尘累积在发射电极（见2.3发射电极累积）时引起的普遍问题。

增加气体温度或者降低气体流量的工艺变化可能引起工艺问题。

自然地工艺变化是普通的，例如在水泥制造业和铝精炼中。

高比电阻粉尘引起的现象称为反电晕，阻止粉尘收集甚至电流增大（见参考1）的。

在大功率的静电除尘器的结合部中这会导致很高的粉尘排放量。

解决这个问题的通常方案SO3调节—假如粉尘组成是适宜的，在静电除尘器前注入SO3将会降低粉尘比电阻和阻止反电晕。

加湿—使用特殊的雾化喷嘴在静电除尘器前注入细微水滴会降低气体温度并且增大气体的蒸汽容量。

二者都会降低粉尘比电阻和阻止反电晕。

这个方案需要合适的注入点确保水在进入静电除尘器前全部雾化。

电气控制—使用Baltec系统的Opticpower电反电晕的存在,然后改变电气以控制反电晕,使粉尘收集在当前水平粉尘比电阻最大化。

这项技术用微型计算机来实现在各种粉尘比电阻条件下反电晕检测和形状因子控制，提供的最佳静电除尘器性能的算法。

2.3发射电极的粉尘累积在静电除尘器受影响的区域中增加电压和增加火花率而引起电流减小（见附录A），这是明显的。

反电晕，不良的电极清灰和粘湿的粉尘条件可能引起操纵问题，如可能发生在工厂启动阶段。

由于电晕抑制和大量的粉尘排放可能导致耗能增加。

这个问题的解决方案依赖于下列因素：反电晕—合适的电气操作会确保反电晕不会发生，因此发射点累积将会被阻止（见2.2高粉组比）。

不良的发射电极清灰—一个加强的电极清灰系统能排除大部分不利因素，包括：稀少的清灰间隔。

不充足的清灰能量。

不牢固的电极和连接。

粘湿的粉尘—在气体进入静电除尘器前用机械预处理和合适的电气控制进行气体预处理，从而确保适宜的条件会使粉尘累积量最小。

一旦这种情况发生不脱线清洗电极通常是很困难的。

2.4高水平的粉尘再飞扬在集尘电极清灰时有很高的排放量，这是另一个明显的普遍问题，因此当电极清灰停止时意味着粉尘排放下降。

粉尘颗粒的性质如低浓度，低比电阻和松散的凝聚性，或者集尘极清灰问题如太高的清灰率，过多的能量或者高负荷的电极运转都会引起操作问题。

这些问题的解决方案依赖于下列因素：粉尘性质—通过增大凝聚颗粒的尺寸增强粉尘的凝聚性将会使粉尘再飞扬最小化，这也使得那些再飞扬的粉尘容易被收集。

在静电除尘器前注入氨气能达到这样的目的。

不良的集尘极清灰—Baltec系统已经发展出了增强的清灰控制系统，这个系统连同Optipower电气控制一起确保了良好的电极清灰，使得集尘在飞扬的最小化。

机械设计和清灰系统的条件也是重要的。

额外的能量或低频率，高振幅的电极变化可能引起粉尘组成的变形破碎，从而重新进入气流中。

在对清灰系统的较小的修改后，这些能被降低。

2.5减少电气清灰电火花降低电压（见附录A）已经被证明是最普遍的操作问题。

由于过多的电火花导致高能耗，而且事实上很大地减少电能用于集尘，导致了高水平的粉尘排放。

这个问题的解决方案很简单，去除起因。

困难的部分是识别起因和找出消除它的最好的方法。

一些起因如下：不良的和松散的发射电极—去除问题电极。

不一致的和弯曲的集尘电极—调节电极系统并确保充分的间隙为为扩张。

接地配合间隙—静电除尘器外壳和配件由于安全原因都必须正确的接地以防止任何稀少的清灰将会限制静电除尘器的性能。

3.0性能增强随着操作条件的完善来自除尘器的排放量可能减少，且运行费用也会减低，通过有效技术的运用当工厂建造时。

只要短时期的关闭进行小的重建，许多这些创新能在目前的工厂中被改造。

Bltec系统用的四个提高技术是skewed气体，来自工厂的电气控制，能量协调和电风提高电极。

这些技术被合并在Baltec系统系列设备中，能够单独或者综合降低粉尘排放量和能耗。

3.1倾斜气流技术这项技术包含下列三个基本方面：大部分的粉尘被收集在静电除尘器的前部。

大部分的粉尘从静电除尘器的底部离开。

粉尘收集依赖于停留时间。

在静电除尘器前端和尾部的气流分布需要被调整，从而通过整个静电除尘器除去在前段的从顶部到底部的增加和尾部从顶部到底部的减少。

这个改变会增加已经从静电除尘器底部逃离出去的粉尘的停留时间，减少集尘再扩散。

这两者都会有利于增加集尘，减少粉尘排放30%到60%。

这项专利技术的成功实施的关键是前端和尾部气流分布的分析和合适的设计。

Baltec 系统是加拿大的Stothert 公司持有这项专利技术的澳大利亚执照，并且他门是安装启用的主要专家（见参考2）。

3.2电流形状因子控制这项技术基于下列事实：当峰值电压超过绝缘电压时电火花会产生。

当平均电流超过反电晕冲击限制时反电晕会发生。

在没有电火花和反电晕时，提供给静电除尘器的电量增多时粉尘收集增加。

电压脉动因子是峰值电压除以最小电压，且随着平稳直流电供应降低到1。

在没有反电晕时，随着低于击穿电压的直流电供应集尘量将会达到最大值。

当比电阻低于106cm /Ω时，使用低于电压脉动因子三相电供应，粉尘将会以最大效率被收集。

根据下面方程电流形状因子是电流波形的不稳定度量：CFF=(1/T dt I ⎰2)5.0/ I 平均值当T>10，电流脉冲周期这个因子也会减小到1随着稳定直电的供应。

当粉尘比电阻增加时粉尘收集最大化所需的电流形状因子也增大。

当粉尘比电阻为107-1010cm /Ω的高比电阻粉尘是采用间歇脉冲供电，能让粉尘收集最大化。

对于低电阻粉尘，当增大电流形状因子仅增加5%-10%的排放量是能耗降低超过60%。

颗粒排放微小的增加能使温室气体排放和节能有巨大的降低。

包含在Optipower 中的新技术控制软件能使静电除尘器中的每一区域的电流形状因子最优。

高压绝缘栅双极晶体管的优势已经允许除尘器的供电在毫秒见开关。

这使得Optipower 控制电流形状因子并为静电除尘器的供电提供保护。

3.3环境协调这项技术协调供电和清洁所有的静电除尘器的区域确保粉尘排放保持在可接受范围并且使能耗最小。

控制系统软件最新的发展，例如模糊逻辑和实时模型，已经允许复杂多变的系统，例如静电除尘器，得到控制以至于在多变操作条件下使最佳状况得到保持。

先进的算法允许在不同的操作条件下模拟静电除尘器的性能以至于当条件改变算法自动调节供电控制参数达到最佳的性能。

由于温室气体排放依赖于电能消耗，通过减少静电除尘器的能耗温室气体排放将被降低。

环境协调运行操作使能耗最小化，因此减少温室气体排放，同时维持颗粒物的排放在限制范围内。

为了达到这种结果静电除尘器中的每一区域必须保持最优工艺条件。

在必需的水平下保持粉尘排放能量减少到90%是有可能的。

环境协调器连同建立在Optipower控制器上的最优算法确保了能耗最小以及最快的反应堆任何粉尘排放的增加。

它也监视静电除尘器中的每一区域的性能从而能监测，分析和通知操作员。

这项技术确保了来自昂贵静电除尘设备最好的操作一直被保持。

3.4电风提高电极直径低于0.5微米的细微颗粒的收集主要产生了一种叫电风的现像。

在气体中由于高压电能的应用产生的负离子在发射电极上形成了电晕。