自2014年3月1日《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》對粉塵排放限值提高到30 mg/Nm3后，對現(xiàn)有企業(yè)設(shè)置一年半的寬限期，也正是在這期間，國內(nèi)水泥廠掀起了一次水泥窯爐電除塵器提效改造的小高潮。作者參與了大量水泥廠的改造工作，每個水泥廠的工藝系統(tǒng)、生產(chǎn)模式、企業(yè)文化以及管理水平都存在較大的差異，所以在綜合考慮業(yè)主意見的情況下，形成了基本路線相同但具體措施各異的改造方案，改造方向總的來說早期是電改袋，用戶在總結(jié)改造的經(jīng)驗教訓后，后期逐漸轉(zhuǎn)向電改電。本文對幾種常見改造方案進行簡述，并結(jié)合一個電改電的改造實例進行討論。

1　電除塵器的改造方案

1.1　電除塵器改造為袋除塵器 ??

　　在新標準發(fā)布前投運的電除塵器都具有排放不能達標的情形，好簡單的方法就是拆除電除塵器的頂蓋和內(nèi)部極板極線，保留灰斗、進出氣口和側(cè)墻。重新制作包含花板的頂部凈氣室，加裝出氣煙道把凈化后的煙氣重新引到電除塵器的出氣口中。這樣改造后除塵器能夠輕松達到＜20 mg/Nm3的排放要求[1]。但是電除塵器改造為袋除塵器后，由于是使用濾袋進行物理過濾粉塵，所以除塵器阻力在原電除塵器基礎(chǔ)上會增加800~1200 Pa，這就使得排風機需要進行增加全壓的改造。為了縮短工期，一般都是更換風機葉輪和更換大功率電動機，保留風機殼體不動，這樣不牽涉風機基礎(chǔ)的改動，能夠在除塵器改造的同時進行風機的改造。電改袋的優(yōu)點是排放效果有保證，對水泥工藝系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)要求低，技術(shù)實力差一些的環(huán)保企業(yè)就能夠?qū)嵤┻@樣的改造。缺點是投資相對較大，濾袋袋籠、脈沖閥等配套件價格昂貴。風機功率變大，能源消耗與改造前相比基本翻倍。濾袋的價值能占到整臺袋除塵器價值的三分之一，而且濾袋每三年就需要更換一次，均攤到運行成本中時，袋除塵器的日常運行成本要遠高于電除塵器的運行成本[2]。

1.2　電除塵器擴容改造

　　在新標準發(fā)布前好多水泥廠正在使用的電除塵器會出現(xiàn)按照老標準也不能達標的情況，出現(xiàn)這種情況的原因有電除塵器的選型設(shè)計偏??；實際煙氣量超過設(shè)計煙氣量；有的水泥廠只是把除塵器當做輔助機械，沒有加以重視；除塵器的制造以及安裝不合格；除塵器有缺陷；高壓電源性能沒有達到要求；沒有充分利用增濕塔的煙氣調(diào)質(zhì)作用等等[3]。

　　造成電除塵器收塵效果差的原因多種多樣，本文對多個工廠實例分析研究，有針對性地提出了不進行電改袋而是采用電除塵器擴容改造來提升除塵器性能的方案。在一個工程中可以是一種改造方法，也可以是多個改造方法并用，總的目的是以改造后除塵器的排放濃度達標為前提，盡量節(jié)約工期和資金。以下就幾種能夠有效改造電除塵器的方法進行介紹。

2　電除塵器擴容改造的具體方法

2.1　在進氣口內(nèi)增加氣流反射裝置

　　大多數(shù)的電除塵器進氣煙道沒有垂直于電除塵器進氣口法蘭，見圖1。這就造成氣流沒有垂直進入除塵器，降低了進氣口內(nèi)氣體分布板對氣流的均布效果，使電場內(nèi)負荷不均勻，降低電除塵器總的效率。為了降低氣流沒有垂直進入除塵器帶來的影響，可以增加氣流反射板來達到整流的作用。每個進氣口中一般是安裝兩排反射板，每個反射板上均布6~15個反射單元。具體結(jié)構(gòu)見圖2。

圖1　不合理的進氣管道

圖2　進氣口氣流反射板

　　反射板主要是把斜向進入進氣口的氣流進行重新分配，打亂不均勻的氣流，保證通過反射板之后的氣流更加均勻地進入后面的氣體分布板。另外，煙氣中的一部分大顆粒粉塵在機械碰撞的作用下，能夠沉降下來，所以反射板還有一定的預(yù)除塵作用[4]。

2.2　增加蒸汽煙氣調(diào)質(zhì)裝置

　　近幾年水泥廠窯頭窯尾都新增了低溫余熱發(fā)電鍋爐，即回收了熱能，又補充了工廠部分用電。但是余熱發(fā)電后的煙氣粉塵比電阻是上升的，這是一個不利于電除塵器工作的因素。以前通過噴水調(diào)質(zhì)，能夠有效地降低煙氣粉塵比電阻。現(xiàn)在通過余熱發(fā)電后，煙氣溫度已經(jīng)降低到不能夠再進行噴水調(diào)質(zhì)的地步。因為再噴水會進一步降低煙氣的溫度，當溫度降低到煙氣露點附近時容易造成除塵器殼體的結(jié)露腐蝕。這時，采用從余熱鍋爐中引出一小股蒸汽對煙氣粉塵進行調(diào)質(zhì)的方法可以有效地降低粉塵的比電阻，并且噴蒸汽不會降低煙氣的溫度。引自余熱鍋爐的蒸汽也不會增加額外的成本。經(jīng)過工程驗證，在電除塵器前部的煙道內(nèi)噴入蒸汽是一個有效提升電除塵器除塵效率的方法[4]。

2.3　增加收塵面積

　　新標準投運前電除塵器選型一般采用3個電場的居多，因為受到經(jīng)濟成本的限制，工業(yè)應(yīng)用的電除塵器都是以滿足業(yè)主指標為準，不會增加很大的富余量。而電除塵器的選型是根據(jù)業(yè)主提供的需要處理的煙氣量以及進出口粉塵濃度通過計算確定除塵器的好小規(guī)格，也就是確定除塵器的總收塵面積、電場風速、電場長度和電場數(shù)等。通過在原電除塵器后部增加1~2個電場是增加收塵面積好常用的辦法。一般除塵器的后部都會有加大的空間，改變出氣口的出氣方向就可以在不改變排風機位置的前提下增加電場[5]。

2.4　采用先進的高壓電源

　　近年來電除塵器在本體結(jié)構(gòu)上的理論研究達到一定程度后，一直沒有本質(zhì)性的技術(shù)突破。這就使得國內(nèi)外對電除塵器的研發(fā)工作改變方向，著重點放到了改進電源上來，也確實開發(fā)了不少成果。三相電源、高頻電源、高頻恒流電源以及脈沖電源等紛紛投入使用。在所使用的電源中，GE公司的SQ300i控制器具有專家控制軟件，能夠自動跟蹤煙氣條件的變化，并且根據(jù)變化能自動地調(diào)整高壓電源的控制參數(shù)和控制方式，使電除塵器能夠工作在不錯狀態(tài)，提高除塵器的收塵效率[5]。

3　電除塵器的改造實例

3.1　現(xiàn)場概況

　　2014年接到安徽某水泥廠提出的電除塵器提效改造的要求。通過現(xiàn)場勘查，電除塵器是2003年建成投產(chǎn)的8000 ?t/d生產(chǎn)線，經(jīng)過十多年的使用，除塵器性能逐步老化下降，粉塵排放指標已經(jīng)遠遠不能滿足國家環(huán)保要求，改造前用肉眼能夠清晰看到煙囪口有煙塵排出，說明粉塵排放至少在150 mg/Nm3以上。

3.2　窯頭電除塵器的改造方案

　　窯頭電除塵器具體規(guī)格型號按照魯奇型除塵器的規(guī)格表示方法折算后為：窯頭規(guī)格：2×31/10.973/3×4.36/0.4 m，改造后規(guī)格：2×31/11/3×6+12/0.4 m。

　　改造內(nèi)容為原除塵器更換改造為魯奇型內(nèi)部結(jié)構(gòu)，后部增加一個12條帶的電場，見圖3。

圖3　窯頭電除塵器增加電場

　　具體步驟如下：

　　1）拆除并更換原進出風口分布板，原設(shè)計分布板只是斜向放置的網(wǎng)格板，垮塌后進行了簡單的支撐，所以這次改造時完全拆除更換為魯奇型的百葉窗分布板。

　　2）原除塵器殼體和灰斗保留，拆除電除塵器頂蓋，頂部增加1　600 mm寬的頂梁。拆除及更換電除塵器所有內(nèi)部件，陰陽極系統(tǒng)改造為魯奇的頂部吊掛結(jié)構(gòu)。原設(shè)計采用電磁振打，由于振打器年久失修，動作不靈活，造成振打力嚴重不足，極板極線積灰嚴重，同時業(yè)主反映電磁振打檢修和調(diào)整振打力度比較困難，所以內(nèi)部件的振打機構(gòu)改造為機械錘振打。

　　3）在出風口位置增加一個12條帶的電場，將原雙室三電場電除塵器改為雙室四電場電除塵器，使收塵面積在原來18　164 m2的基礎(chǔ)上增加到20445m2。

　　4）把原單相工頻可控硅高壓電源改造為三相電源，同時采用GE-SQ300i控制器進行除塵器的控制，在同等電場條件下相比較于普通控制器，SQ300i通?？商岣呤諌m效率15%～30%左右[1]。

　　5）電力室至控制柜及設(shè)備本體所需的電纜、橋架全部更新。

　　6）新增電場采用鋼支架支撐，延長灰斗檢修平臺并加長拉鏈機。

　　7）原窯頭風機及電動機、煙囪拆除并且后移，修復非標風管。 ? ??

4　電除塵器的改造效果

　　本次電除塵器改造充分克服了原有電除塵器結(jié)構(gòu)上的不利因素，在仔細核對圖紙以及現(xiàn)場測繪本體結(jié)構(gòu)后，好可能地利用了原電除塵器的殼體、灰斗以及進出氣口，在主體結(jié)構(gòu)不改動的前提下，既節(jié)省了工期、資金，又保證了運行效果。電除塵器改造前后的數(shù)據(jù)對比見表1。

表1　窯頭電除塵器改造前后參數(shù)對比

　　前面介紹的多種改造方法中，在本項目上實施了更換先進電源和增加收塵面積這兩項即達到了電除塵器粉塵濃度達標排放的效果，與業(yè)主討論后確定作為預(yù)備方案的增加余熱蒸汽調(diào)質(zhì)的方案暫時擱置，留待后期電除塵器進一步改造時增加。

　　改造完成投運后，通過2015年12月到2016年8月之間的多次檢測。煙囪中粉塵排放濃度穩(wěn)定在20~27 mg/Nm3，達到了本次改造的目的。

5　結(jié)束語

　　水泥廠電除塵器在使用過程中，影響其使用效率的因素有很多，并且這些因素都是互相作用共同影響的，從選型、設(shè)計、制作、安裝、操作、維護等各個環(huán)節(jié)都是環(huán)環(huán)相扣的。因此每一家水泥廠在改造電除塵器時都不是一成不變的，要根據(jù)現(xiàn)場具體情況具體分析，制定有針對性的方案才能確保改造成功。

作者：趙　剛，馬文鎖

作者單位：河南科技大學

文章摘自《水泥》雜志2017年第2期