高频高压电源在日用玻璃窑炉烟气高温电除尘器中的应用

3 四川某项目概况

四川某玻璃制造有限公司日用玻璃窑炉, 窑炉熔量：158t/d；采用燃料：天然气；产品：白酒玻璃瓶。生产过程中产生含NOx、烟尘、氟化物等污染物的烟气, 未经脱硝、除尘和脱氟治理, 直接排放大气, 烟气中NO_x、烟尘和氟化物均不能达标排放, 净化前的排放状况详见表2。

为了达到相关尾气排放标准，业主拟进行烟气除尘脱硝治理，采用工艺路线如图2所示。玻璃窑炉出口烟气温度约320℃，先经过烟气加热器，将烟气温度提升到约400℃, 再进行高温电除尘+SCR脱硝处理，经除尘脱硝处理后，由引风机引至烟囱，排到大气。经高温电除尘、SCR脱硝处理后, 烟囱出口NO_x、烟尘、尘氟排放浓度分别是≤50mg/Nm³、≤20mg/Nm³、≤2mg/Nm³。

表2 处理前烟气参数

图2 烟气高温电除尘脱硝流程图

4 节能提效分析

4.1 节能指标分析

电除尘器的电能消耗设备包括高压电源设备和低压控制设备，低压控制设备是包括高压电源以外的所有用电设施，主要包括电极振打、卸灰、输灰、绝缘子恒温加热等设备。该项目电除尘器的电能消耗3639.6kW·h/d，其中，高压电源设备电能消耗2928 kW·h/d, 占整个电除尘系统能耗的80.4%，而振打、卸灰、输灰、绝缘子恒温加热等电除尘设备电能消耗是711.6kW·h/d，所占份额较小。而且，为了保证设备正常运行, 振打、卸灰、输灰、绝缘子恒温加热等设备能耗是必须的，因此降耗空间很小。因此， 降低电除尘器能耗的关键在于降低高压电源设备能耗。

高压电源设备能耗与玻璃窑炉烟气烟尘比电阻有关，玻璃窑炉烟气烟尘比电阻较高，当带离子电荷的高比电阻烟尘在运行过程中粘附在集尘极，会造成反电晕现象，导致除尘效率下降，由此可见，高压电源设备运行的能耗并不是与除尘效率遵循正比例线性关系，因此，根据烟尘的性质选择合适的高压电源设备就尤为重要。

该项目电除尘器所选择的高频高压电源，不仅能提高电除尘器的除尘效率，还能降低高压电源能耗。高压供电设备转换效率是直接影响电除尘器能耗的因素，采用的高频电源转换效率是0.94，而一般工频电源设备转换效率只有0.7，较高的转换效率使高频电源增加了电量的有功功率, 减少了电量的无功功率, 而且经过电除尘器本体优化设计, 将工频电源改为高频电源后，电除尘器电场数量由3个变为2个，节约电除尘器建设成本近70万元，还减少1个电场的能耗。该项目高频电源与工频电源能耗对比见表3。

表3 高频电源与工频电源能耗分析

据表3计算, 采用高频电源后, 每台电除尘器输入功率减少126kW, 节约电除尘器供电电能50%, 电除尘器节约电能108.14kW·h, 节约运行成本74.08万元/年。由此可见, 高频电源能量的损耗相对工频电源要小很多, 投资成本也相对较少, 对节能减排工作有巨大的贡献, 其高效优良的技术性能, 让技术优势转化为经济效益。

4.2 提效指标分析

影响除尘效率的主要因素有3个:电除尘器的比集尘面积、电除尘器的处理烟气量及带电粒子在电场中的驱进速度。

电除尘效率的计算一直是沿用多依奇公式:

式中:h—电除尘器的效率;

A—电除尘器的比集尘面积;

Q—电除尘器的处理烟气量;

w—带电粒子在电场中的驱进速度。

高频电源的供电电流由一系列高频脉冲构成, 脉冲宽度为20~50kHz, 不同工况下的高频电源电除尘器脉冲幅度、宽度及频率均可以自动调整，可根据不同工况选择最适合的电压波形， 可以提高烟尘荷电量, 增加烟尘驱动力，加快驱进速度, 提高除尘效率。工频电源电除尘器捕集高比电阻烟尘, 将在电场内产生“反电晕”现象, 会导致除尘效率下降。而使用高频电源是纯直流供电方式， 具有电压波动小、电晕电压高、电晕电流大等特点，能够抑制“反电晕”现象的产生, 拓宽捕集高比电阻范围， 设备在运行过程中, 都处于无火花放电高效状态中, 确保除尘器出口排放浓度≤20mg/Nm³。

延伸阅读：

水泥行业超低排放电除尘器电源改造

烟气调质及高频电源技术在电除尘改造中综合应用探讨

脉冲电源与高频电源技术在静电除尘中的组合运用

除尘器小知识之电除尘高频电源简介