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水泥厂窑头窑尾好新（xīn）静电（diàn）除尘高压电源技术

临界（jiè）脉冲电源技术特点

临界脉冲电（diàn）源是将380V三相交（jiāo）流电经整流滤波成直流，再逆变为高频交流（liú），经高频变压器升压后，再经“临界柔性模块”变为带（dài）有微小脉（mò）动的平稳直流。国际首次提出“空间自由离子密度（dù）对除尘效率的影响远大于场（chǎng）强”的理论并进（jìn）行了量化，国际首次提出“临界区”的概念并量化应用。临界脉冲电源（yuán）全面突破了现有工频（单相、三相）、高频及脉冲除尘电源增效节能的（de）瓶（píng）颈，实现了大幅度（70%以上）减（jiǎn）排的同时大幅度（30～80%）节能，并避免了火花放（fàng）电产生（shēng）的电腐（fǔ）蚀从而使本体（tǐ）性能长期高效稳定运行。

临界脉冲电源的应（yīng）用案例

水泥行业

我国水泥厂的窑头窑（yáo）尾除尘（chén）器后面是没有（yǒu）脱硫装置的，静电除尘没有（yǒu）“脱（tuō）离洗尘”的“兜（dōu）底儿”，真（zhēn）实稳定减排，成了不容（róng）含糊的硬（yìng）指标。在行业除尘（chén）器本体普遍（biàn）远劣于火电厂的（de）基础上，只改三级电源，就要使粉尘浓度从55mg/Nm3左右减为15mg/Nm3左（zuǒ）右，稳定（dìng）在20mg/Nm3以（yǐ）下，其它（tā）除尘电源都望而却步。临界脉冲电源目前已在中联、中（zhōng）材、山水（shuǐ）、天山等集团完成了多个改造（zào）工程（chéng），并（bìng）已进（jìn）入大（dà）规模推广阶段。

典型案例一：枣庄中联水泥有限公司

枣庄中联3#5000t/d生产线窑头设有（yǒu）型号为（wéi）“31/15/3×9/0.45”的静电除尘器，电场数为三（sān）级,截面积为215.5㎡，通风量为≤25万m3/h。高压（yā）供（gòng）电系统采用3台1.8A/72KV的常（cháng）规工频电源。

除尘器进口浓度为10.1g/m3,烟气温度通常为110～130℃，高（gāo）温度为（wéi）250℃，出口排放为52.6mg/m3。

2014年9月18日、10月10日（rì），枣庄市中区环保局进行了项目验（yàn）收环境检测，测试数据为（wéi）14.9mg/Nm3，远低于国家环保要求排（pái）放限值。

采用“临界脉冲电源”进行了电（diàn）改电，与原电除尘相比电耗减少41.8KW，按运转率300天、0.59元/kWh计算，每年节约电费19.7万（wàn）元。与电改袋方案相比，每年节约电费67.87万元。

典型案例二：临朐山水水泥有限责任公司

临朐公司一期5000t/d熟料生产线窑头收尘器使用的是西安（ān）矿山机械厂生产的电收尘器，型号为32/12.5/3×10/0.45。处理烟气量580000m3/h，电场（chǎng）有效面积176.1m2，入口含尘浓度（dù）≤20g/m3，出口含尘浓（nóng）度≤50mg/Nm3，正常烟气温度余热发电投运时：120-165℃，余热发电（diàn）关闭时：230-350℃，瞬时高烟气温（wēn）度≤400℃，设计压力-2000Pa，压力损失≤200Pa，电场风速0.91m/s。

2015年5月15日，临朐县环保局进行了项（xiàng）目（mù）验收环境检测，多点检测数（shù）据分（fèn）别为15mg/Nm3、17mg/Nm3、18mg/Nm3，低于国家环保要求排放限值。

采用“临界脉冲电源（yuán）”的电改电，与原电除尘相比电耗减少了47.54KW，节（jiē）能率为49.2%。按运转率300天、0.59元/kWh计算，每年（nián）节约电费20.2万元。与电改袋方案相比，每年节（jiē）约电费68.37万元。

临界脉冲电源的基本原理

临界脉冲电源采用“硬件储能与限能、软件监视电压变化趋势”的控制方式，从能量梯（tī）度控制入手，使工作点保持（chí）在空气放电特（tè）性曲线的高点及其的（de）右侧很小的区域内。体（tǐ）现（xiàn）“可变内阻”特性，即，“限（xiàn）能”抑制流（liú）注（zhù）生长，避免产生（shēng）火花放电。同时，“储（chǔ）能（néng）”以保持高电压。

临（lín）界脉（mò）冲电源的技（jì）术优点

（1）具有高效节能和长期稳（wěn）定（dìng）的本质

① 临界脉冲（柔）特性：

临界脉冲电源具有“硬件储能与限能”和“微脉冲”式供电特性，输出的电压随着工况(电场内（nèi）温度、湿度、压力、粉尘浓（nóng）度、粒度、比电阻以及市电波（bō）动)的变化，自动调节动态适应，使输出电压值稳定位于火（huǒ）花始发点以下临界区（qū）。

无须大幅降压或关断以熄灭火花，连续输出临界电压（yā），可实现好理想的也是运行中高的场强（荷电场强、驱进场强）。

使电场保持在“二次电子崩”与“流注初期”状态，空间（jiān）自由离子密度好，荷电效率高。

 其工作电压如下图所（suǒ）示：

② 高电压低电流（liú）：在使电压保持在（zài）临界区的同时，避（bì）免（miǎn）了大量的无效电耗，实现小电流供电。而且，采用高频技术功率因数高。

③ 避免电腐蚀：由（yóu）于临（lín）界脉冲电源技术在供电过程都处于无深（shēn）度火花放电状态，避（bì）免了对除尘器本体极线、极板的电腐蚀。

临界脉冲电源的提效节能示意图（tú）如下：

（2）高效集尘

① 场强：平均输出电压越高，电场越强，则荷电场强和驱进（集尘）场强越大。使输出电压一致保（bǎo）持在“临界（jiè）区”（静态火（huǒ）花始发临界线及其下（xià）面的3%以内的区域），可实现好理想的也是运（yùn）行中高的场强。

② 空间自由离（lí）子：烟尘通过的空间，自由离子越（yuè）多，则荷电时间常（cháng）数越短，荷（hé）电（diàn）速（sù）度越（yuè）快。使电场保（bǎo）持在“二次电子崩”与“流注初期”状态，可实现空间自由电荷好多，荷电效（xiào）率高。

③ 抑制电晕封闭：高场强和高空间（jiān）自由气体离子密度，使电晕（yūn）放电能力保持极（jí）高状态而且，由于电流较（jiào）小，减少了同量大颗粒粉尘的多余荷电量，抑制电晕封闭。

④ “Z”字型运动：低比电阻（zǔ）粉尘离开极板后，由于空间自由（yóu）气体离子密度高，迅速再次荷电，利于集尘。

（3）抑制反电晕

反电晕机理：当阳极板灰积到一定厚度时，比电阻（zǔ）高的灰在荷电后的负离子向除尘器阳极板趋近过程中，其荷电不容易释放到阳极板，负离子逐渐积累到阳极板表（biǎo）面，与阳极板形（xíng）成类似电容的电场，这个电场将抵消主电场，降低除尘效果；如果电场强度进一步加强后，这个电场将局部击（jī）穿激发出反向正离子向阴极线迁移，造（zào）成除尘器电流增大（dà），但消耗的电（diàn）能没有起到吸尘作用，这种现象就是反电晕现（xiàn）象。振打周期内集（jí）尘层所带的电荷是动（dòng）态的，取决于释放到阳（yáng）极的电量与重新荷电电量的差（chà）值，供电电流越小，则越有利于抑制反电晕。所谓“脉（mò）冲式供电（diàn）有效（xiào）抑（yì）制反电晕（yūn）”，其实质就是平均电流较小。

解决方案：低电流

① 平均后续荷电（diàn）电流小于荷电后的灰尘放电（diàn）电流，使阳极板上粉尘积（jī）层的再次荷电量小于释放电量，降低了粉尘层在极板上的（de）电荷积累。

② 平均再荷电电流（liú）等于或略大于荷电（diàn）后的灰尘放电电流，但到下次振（zhèn）打为止，粉尘层电量的积累（lèi）不足以（yǐ）产生反电晕。

（4）减少二次扬尘

① 降低了粉尘层对极板的吸引力，易振打（dǎ）脱落，在振打（dǎ）力度可调（如电磁振打）的情况下，可适当降（jiàng）低振打力度，减（jiǎn）少二次扬（yáng）尘。

② 不必（bì）断（duàn）电或（huò）减压振打，保持高（gāo）场（chǎng）强（qiáng）集尘状态（tài），则有效抑制二次扬尘。

③ 避免深度火花放电，减少因火花击穿而造（zào）成的扰动二次扬尘。

（5）大幅度（dù）节能

一（yī）、二电场，粉尘浓度（dù）高，粒径较大，粉尘荷电用电量也相应增（zēng）加。但粉尘荷（hé）电（diàn）用电量不足目（mù）前传统电源耗电的2%，对电除尘总耗电量基本没有影响。但（dàn）高浓度的（de）荷电粉尘（chén）会使电场电阻变小，其它电源，为实现较高场强，被迫输出了较大电流。从表（biǎo）面现象（xiàng）看，确实（shí）注入了较（jiào）多能量。但电流越大（dà），造成局部（bù）火花放电越多，通过粉尘而传导的电量也越大（dà），形成浪费。火花放电，时间占比很小，但消耗能量巨大。火（huǒ）花（huā）放电始发点（diǎn）与电场介（jiè）质相关，粉尘浓度高，更易闪落，这也（yě）是造成“一（yī）、二电场输入很高能量”的原因。临界脉（mò）冲电源避免了火花放电（全贯穿火花放电和局部（bù）火花放（fàng）电），大幅度节（jiē）电。

综上所述（shù），临界脉冲（chōng）电源为我国首创，但已居国际领先（xiān）地位。