引言

某公司2500t/d生產線于2006年7月投產，該生產線窯頭收塵設備配置的是電收塵器，設計排放標準<50mg/Nm3，符合當時國家標準要求。但窯頭電收塵器排放濃度高達約30mg/Nm3，已無法適應新標準規定煙塵排放濃度為<20mg/Nm3的要求。因此公司在2017年6月對窯頭電收塵器進行升級改造。通過近幾年的使用，窯頭煙囪排放濃度徘徊在10mg/Nm3左右，運行效果良好，已達到國家環保排放要求。

(1)一電場中間部分極板、極絲和框架磨損嚴重。極板的磨損、變形造成電場電壓和電流低，極絲經常脫落造成接地現象，電場開不起來，致使收塵效率下降。

熟料斜拉鏈收塵風管安裝在一電場進風口下部，高速的熟料顆粒很快就將氣流分布板磨穿，然后加快對電收塵器一電場進風口附近的極板、極絲和框架磨損(見圖1)，雖然停窯必修，但效果一直不好。

圖1 改造前一電場中間部分極板極絲磨損情況

(2)一電場極板變形嚴重，造成電壓低且波動大。回轉窯運行初期，由于種種原因溫度掌控不到位，導致部分極板變形嚴重，一直沒有進行恢復。

(3)陰極極線芒刺包球嚴重。由于電收塵器拉鏈機鎖風閥和斜拉鏈收塵管道磨損造成漏風，另外有時AQC 鍋爐換熱管道磨透漏水，導致熟料粉和水蒸氣凝結在芒刺上，十分堅硬，造成電場電壓僅在40000V左右。

(4)清灰控制裝置損壞。有時電收塵器的陰陽極積灰非常嚴重，甚至陰極極絲被粉塵包成圓柱狀，造成這種現象的主要原因為就是振打裝置失效，從外面看振打機構在工作，實際沒有振打力或根本就沒有振打。常見的主要原因是陰極振打銷子折斷脫落、陽極振打桿錯位等現象。

(5)比電阻升高，收塵效率下降。余熱發電投運后溫度降低，使得熟料粉塵比電阻大幅升高，不利于粉塵有效捕集。主要表現在粉塵被收下之后，電荷難以釋放。電荷在陽極板表面累積，形成反電暈，產生大量正離子，抵消電場正常放電，阻礙后續粉塵荷電與捕集。

對窯頭電除塵器而言，當煙氣溫度在180~200℃以上時，粉塵的導電性尚可，在設備狀態完好情況下可獲得預期的收塵效率。經過余熱發電，雖然煙氣溫度降低使工況煙氣量有所減少，含塵濃度也有一定程度降低，但粉塵導電性降低使實際收塵效率下降，粉塵逃逸量大幅增加。

正常情況下，水泥窯頭廢氣濕度都在2%以下，窯頭電除塵器在余熱發電不投入使用時，氣體的溫度在200~250℃，此時粉塵比電阻還是適合電除塵器收塵需要的。而當余熱發電投入使用時，進電除塵器煙氣溫度大部分都在100~120℃之間，此時粉塵比電阻比較高，電除塵器很難達到理想的收塵效果。

(1)第一套方案：“電改袋”方案。此方案由國內某知名大型環保公司設計，包括電收塵器改為純袋式收塵器，更換降溫系統及窯頭排風機和電機，造價約360萬元左右。其中電機需要從280kW改為560kW，噸熟料裝機電耗將直接增加2kWh左右。

(2)第二套方案：電收塵器升級改造。此方案由北京信實德電氣設備有限公司設計實施，包括電收塵器大修、高頻電源和振打控制的改造和電塵器出風口部位的改造，造價140萬元左右。

綜合以上兩種方案，經公司研究決定按第二種方案實施改造，并進行局部優化。

3.1 電收塵器本體大修

(1)一電場陽極極板全部更換，二、三電場陽極板檢修，更換損壞部分；三個電場陰極線全部進行更換。值得注意的是陰極線必須在外部組裝合格后再進行安裝，因為陰極線數量太多，安裝要求高，在里面安裝焊接難度大，且質量也難以保證。2017年2月在一電場更換250根極絲后出現多次極絲折斷而接地的現象，到2017年6月大修時檢查，發現脫焊28根，脫焊率高達10%以上。

(2)對陰陽極振打系統進行檢修，主要包括陽極振打機構和陰陽極振打錘、振打承擊砧等設備進行檢查調整或更換，保證達到正常運行要求。而對于經常折斷或脫落的陽極振打銷子，將其更換為高強螺栓并將螺母焊死，減少其損壞幾率。

3.2 高頻電源和振打控制改造

(1)更換電場電源和控制柜。目前窯頭電收塵器使用的電源為可控硅高壓工頻電源，高低壓合一、節能優化和遠程控制方面存在一些技術不足和缺陷，對一些特殊工況特別是高比電阻粉塵就無能為力。電場強度對驅進速度起主導作用，驅進速度與電場強度的平方成正比。電收塵器的電場強度取決于供電電源的特性，不同的供電電源產生不同電場強度。因為余熱發電投運后電除塵器入口溫度降低、粉塵比電阻升高，故將三個電場的可控硅高壓工頻電源更換為HFR-II高頻電源，將原高壓控制柜改造為電源配電柜，為高頻電源供電。HFR-III高頻電源采用直升式工作原理，能量轉變形式為工頻交流一直流一逆變交流—升壓整流—高頻直流，供給電場一系列高頻率的脈沖。高頻電源在純直流供電方式時，電壓波動小，電暈電壓高，電暈電流大，從而增加電暈功率，從根本上解決了煙塵荷電效率低的難題(尤其是比電阻較低煙塵)，可顯著提高除塵效率。

(2)振打控制柜改造。陰陽極振打控制由原控制器改為對應電場的高頻電源進行控制，實現振打控制的協調控制和斷電振打。

3.3 電收塵器出風口部位改造

(1)在三電場末端加裝徑流收塵裝置(見圖2)。徑流式多孔收塵板設置有電磁振打裝置，能有效降低風速和捕集粉塵，減少粉塵含量。

圖2 三電場末端徑流多孔板

(2)在徑流多孔板后面又安裝迷宮式槽形板，進一步降低風速和收集粉塵，增加收塵效率。

3.4 電收塵器進風管道上安裝蒸汽增濕裝置

每逢開窯初期，窯頭電收塵器入口溫度較高，比電阻升高，收塵效果變差，煙塵排放濃度超標，故將AQC鍋爐蒸汽通過一根φ40mm鋼管接至窯頭電收塵器入口附近，用φ20mm鋼管分4路進入電收塵器入口管道進行對稱布置，用閥門控制進汽量大小，有效降低煙塵比電阻，解決了開窯初期窯頭粉塵排放超標現象。

3.5 熟料斜拉鏈收塵裝置改造

在熟料輸送機地坑上面加裝一個袋式收塵器，去除原來的斜拉鏈至電收塵器的收塵管道，徹底杜絕熟料輸送機粉塵對電收塵器入口的磨損，也減少了漏風，確保電收塵器穩定運行。

3.6 控制合理的清灰機制

清灰造成二次揚塵也是影響超標排放的重要因素。而造成二次揚塵的原因是清灰機制設計不合理，特別是最后一個電場，沒有多少粉塵，頻繁地清灰造成二次揚塵嚴重，進而排放超標。故在實際運行中根據工況對各電場振打間隔時間進行調整，減少各電場同時振打現象，以最大可能地提高清灰效果，減少二次揚塵，節省能源消耗和延長振打裝置使用壽命。

3.7 加強漏風治理

電除塵器漏風主要有兩個部位：一個是本體漏風；另一個是灰斗下料口漏風。本體漏風不但造成工作負載增大，還會增加內部結露和粉塵逃逸幾率；灰斗及拉鏈機漏風會造成二次揚塵。故更換拉鏈機鎖風閥，并密封檢修門、拉鏈機等部位，減少漏風對收塵效率造成的影響。

2017年7月1日開窯至今，運行效果良好，電壓和電流分別上升至45000V和400mA以上，窯頭電收塵器煙塵排放濃度穩定在10mg/Nm3左右，達到了設計要求。只是由于徑流式收塵裝置和裝迷宮式槽形板的安裝，使電收塵器壓差由原來300Pa上升到700Pa，排風機變頻器由原來42Hz上升為46Hz，窯頭排風機所造成的噸熟料電耗僅上升0.13kWh。電收塵器改造前后數據對比見表1。

在環保形勢日趨嚴峻的情況下，原來的收塵器大部分達不到新標準要求，水泥行業競爭也日趨激烈，環保和成本都是水泥行業的重要指標，收塵器改造路徑很多，企業應該根據實際情況制定合理的改造方案。此次本公司通過電收塵器升級改造達到預期效果，為水泥行業電除塵器改造提供了一定的經驗。

作者：鄭占鋒，王淑霞

企業：《大連天瑞水泥有限公司》

來源：《中國水泥》

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