電除塵器本體完好性是實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放的基礎(chǔ)
§1 概述
一個(gè)除塵系統(tǒng)的運(yùn)行效果，受到很多因素的影響：工藝操作因素，系統(tǒng)布置因素，設(shè)備構(gòu)造因素（選型和設(shè)計(jì)）和電氣因素等，而電除塵器的合理構(gòu)造及狀態(tài)完好是長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。
當(dāng)前，窯尾余熱利用成為水泥企業(yè)節(jié)能增效的亮點(diǎn)，大型水泥生產(chǎn)線紛紛投建余熱發(fā)電鍋爐。然而， SP爐的投運(yùn)對(duì)窯尾電除塵器來(lái)說(shuō)，意味著本已使用效果欠佳的出口粉塵排放濃度進(jìn)一步惡化。對(duì)此，不少水泥企業(yè)已將窯尾電除塵改為袋收塵，雖然滿(mǎn)足了環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，但增加了的改造投資和運(yùn)行成本。
那么，有沒(méi)有一種方法，僅通過(guò)對(duì)原有電除塵器的改造就能滿(mǎn)足新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)呢？
答案是肯定的。實(shí)例證明：通過(guò)對(duì)除塵系統(tǒng)內(nèi)機(jī)械、電氣、煙氣條件三位一體優(yōu)化改造，SP爐窯尾電除塵器的確能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。而且達(dá)標(biāo)治理的費(fèi)用和運(yùn)行成本均低于電改袋。
§2 電除塵工作過(guò)程
電除塵器的工作是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。
如圖1，通有高壓直流電的陰極產(chǎn)生電暈使電場(chǎng)內(nèi)的空氣電離并產(chǎn)生大量的正、負(fù)離子，電暈區(qū)域很小，正離子很快被陰極吸附，負(fù)離子在電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)下向陽(yáng)極［集塵極］遷移；含塵廢氣通過(guò)電場(chǎng)時(shí)，廢氣中的固體顆粒［粉塵］捕獲離子從而荷電，荷電粉塵在紊流氣流的作用下隨機(jī)進(jìn)入集塵極附近的層流區(qū)并在靜電力的驅(qū)動(dòng)下向極板遷移最終吸附于極板表面，極板表面的粉塵積聚到一定厚度之后再通過(guò)清灰使粉塵層從極板表面剝離落入灰斗，最后通過(guò)排灰機(jī)械輸送到指定位置。
圖1.電除塵原理圖
不難理解，電場(chǎng)工作過(guò)程的每一步如果不能順利完成，最終的除塵效果都會(huì)受到很大影響。電場(chǎng)工作過(guò)程的有效進(jìn)行，要求電除塵器本體構(gòu)造合理并且完好保持，粉塵必須在較好工作條件下荷電和遷移，并能順利被清除、落入灰斗和排出。
除塵效率的高低，在一定程度上取決于除塵空間的大小。但是，如果殼體漏風(fēng)嚴(yán)重、極板極線大量變形或偏移錯(cuò)位、氣流分布很不均勻、電場(chǎng)周?chē)鷵躏L(fēng)阻流失落、清灰失效、排灰不暢、絕緣性能下降等，就不可能獲得期望的除塵效果。此外，除塵效率同時(shí)還受到煙氣條件、供電質(zhì)量的影響。
收塵（把粉塵從煙氣中分離出來(lái)）是電場(chǎng)工作的目標(biāo)，但只是電場(chǎng)內(nèi)部發(fā)生的一個(gè)事件。電場(chǎng)內(nèi)發(fā)生的另一個(gè)事件是：被收集到極板表面的粉塵在氣流吹掃下重又返回氣流；極板表面的粉塵層在清灰剝離下落過(guò)程中，總有一部分散落后重又被氣流揚(yáng)起；殼體并非完全密閉空間，總有一定的漏風(fēng)，外部空氣通過(guò)這些縫隙或孔隙進(jìn)入殼體內(nèi)部，不單增大電除塵負(fù)荷（煙氣量增大），還由于漏進(jìn)來(lái)的空氣流速極高（可達(dá)每秒數(shù)十米），使正在落入灰斗的粉塵再度揚(yáng)起并直接帶到電場(chǎng)出端。上述被已被收集的粉塵重新回到氣流中的現(xiàn)象稱(chēng)二次揚(yáng)塵。電場(chǎng)四周的非收塵區(qū)域總有少量氣流通過(guò)，這部分煙氣不經(jīng)過(guò)收塵區(qū)域直接到達(dá)電場(chǎng)出端，形成煙氣短路或旁路。氣流短路和二次揚(yáng)塵都使除塵效率降低，這是與收塵功能相背離的事件。
§3 本體形位缺陷對(duì)收塵效率的影響分析
如前所述，電除塵器機(jī)械［本體］狀況的好壞直接影響除塵效率，是基礎(chǔ)基本的因素，因?yàn)槌龎m的全過(guò)程都在本體內(nèi)部完成。
由于歷史的原因，實(shí)際的電除塵器在本體構(gòu)造上都存在一定的缺陷；經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，電除塵器不可避免地會(huì)出現(xiàn)形位上的變化。這些，都不利于收塵效率的保持。
電除塵器可能存在的主要缺陷及其對(duì)除塵效率的影響如下：
§3.1氣流分布不均——煙氣在各個(gè)通道內(nèi)的流動(dòng)速度不一致，則在電場(chǎng)內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)短不一，引起每股氣流的收塵效率不相同。收塵效率與進(jìn)口濃度呈指數(shù)關(guān)系：
η=1-e-ωA/Q=1-e-2ωL/av
式中，收塵效率η，驅(qū)進(jìn)速度ω，集塵極總面積A，煙氣流量Q，電場(chǎng)長(zhǎng)度L，同極間距a，煙氣在電場(chǎng)內(nèi)的流速v。
可以推算：流速不均造成的綜合結(jié)果，是總的收塵效率降低。
引起流速分布不均的原因有設(shè)計(jì)因素，也有維護(hù)方面的因素。設(shè)計(jì)因素包括：系統(tǒng)布置未考慮電除塵器入口前的煙氣導(dǎo)流，或氣流均布裝置設(shè)計(jì)不合理。使用維護(hù)因素有：工藝系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)煙氣溫度過(guò)高的情況，使分布板發(fā)生變形甚至燒壞但沒(méi)有及時(shí)有效地給予恰當(dāng)處理，或煙氣腐蝕性強(qiáng)，使分布板銹蝕損壞，或粉塵粘性大、發(fā)生堵塞。
§3.2極間距不均——直接影響放電效果。極間距不均勻時(shí)，有些放電點(diǎn)持續(xù)放電，而有些放電點(diǎn)始終形不成電暈。觀察運(yùn)行狀況，工作電壓電流偏低，收塵效率下降。
粉塵向極板的驅(qū)近速度與電場(chǎng)強(qiáng)度直接相關(guān)，電場(chǎng)強(qiáng)度又與極間距離相關(guān)。一個(gè)電場(chǎng)由若干個(gè)通道組成，電場(chǎng)理論最佳工作電壓由設(shè)計(jì)異極間距決定，而實(shí)際運(yùn)行電壓由最小異極間距決定。電場(chǎng)工作電壓U（kV）與異極間距d（cm）的關(guān)系是：U=（2～3）d。
可見(jiàn)，假如一個(gè)電場(chǎng)內(nèi)存在一個(gè)通道或一個(gè)點(diǎn)極間距縮小3cm，該電場(chǎng)運(yùn)行電壓則降低6～9kV。我們知道，在電場(chǎng)伏安特性曲線工作段，工作電壓的較小改變引起工作電流很大的變化。顯然，這時(shí)整個(gè)電場(chǎng)的電暈功率很低，收塵效率大大降低。因?yàn)檎麄€(gè)電場(chǎng)只有這一個(gè)通道或一個(gè)點(diǎn)有效放電，電場(chǎng)其他部位形不成足夠強(qiáng)度的電暈電流，這種兩極間距遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值的部位我們稱(chēng)之為放電近點(diǎn)。放電近點(diǎn)對(duì)電場(chǎng)的有效工作極為不利。極端情況下，電場(chǎng)欠壓短路、工作失效。
引起極間距不均的原因，一是陰極陽(yáng)極安裝位置未找準(zhǔn)，二是陰極就位安裝方法不當(dāng)、造成兩極相對(duì)位置偏差、將錯(cuò)就錯(cuò)調(diào)整極間距所帶來(lái)的后遺癥，三是人員進(jìn)入電場(chǎng)內(nèi)無(wú)意推拉引起。此外，兩極變形也會(huì)造成局部極距不均，這種情況另行論述。
§3.3兩極變形——極板、線框或電暈線變形嚴(yán)重時(shí)，局部極間距變小、形成放電近點(diǎn)，其對(duì)電場(chǎng)工作的影響與極間距不均相似。不同的是，個(gè)別點(diǎn)的板、線嚴(yán)重變形影響的是整個(gè)電場(chǎng)的運(yùn)行，致使該電場(chǎng)工作電壓工作電流都很低、并出現(xiàn)局部閃絡(luò)擊穿，嚴(yán)重影響運(yùn)行參數(shù)和收塵效率。
引起兩極變形的原因有制造方面的原因［軋制內(nèi)應(yīng)力沒(méi)有消除］，也有安裝方面的原因［安裝時(shí)未按規(guī)定的要求組裝、吊裝和調(diào)整］。
當(dāng)電場(chǎng)工作電壓偏低時(shí)，應(yīng)檢查是否存在極板、線框和電暈線變形嚴(yán)重并予以處理。處理兩極變形需聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)實(shí)施隊(duì)伍完成。
§3.4振打桿前后竄位——振打桿前后竄位首先造成錘擊位置偏移，陽(yáng)極清灰效果不佳，極板積灰嚴(yán)重。振打桿竄位還引起放電點(diǎn)與極板的相對(duì)位置，造成放電效果的惡化，影響電場(chǎng)工作參數(shù)。
振打桿竄位是由于極板與振打桿聯(lián)結(jié)螺栓強(qiáng)度等級(jí)不足或安裝時(shí)螺栓擰緊力矩不夠，還可能由于聯(lián)結(jié)螺栓未能點(diǎn)焊牢固而松脫、長(zhǎng)期振打引起竄位。
§3.5斷線——電場(chǎng)內(nèi)如有一根極線斷掉，整個(gè)電場(chǎng)都不能投入運(yùn)行。有斷線時(shí)，臨時(shí)處理方法是將斷線去除。斷線較多時(shí)，形成極線缺失。極線缺失使電場(chǎng)空間得不到充分利用。
極線缺失常因極線上下聯(lián)接不牢固引起，腐蝕性煙氣在滯流區(qū)域和有漏風(fēng)點(diǎn)的位置，極線因腐蝕而銹斷（又：此部位極板也會(huì)銹蝕嚴(yán)重甚至銹穿）。制作極線的材料有缺陷也可能產(chǎn)生斷線。
§3.6極板極線嚴(yán)重積灰——極板嚴(yán)重積灰引起低電壓低電流運(yùn)行，收塵效率下降。極線嚴(yán)重積灰使工作電壓上升而工作電流下降甚至為0，電暈放電不暢，粉塵菏電不充分，收塵效率降低。
窯尾電收塵內(nèi)部嚴(yán)重積灰常因振打失效引起，煙氣水分含量高、煙氣溫度低發(fā)生結(jié)露、粉塵粘性大也會(huì)使用清灰效果不佳形成極板積灰很厚和電暈線肥大。
§3.7殼體漏風(fēng)——漏風(fēng)將增加電收塵的負(fù)荷，漏風(fēng)量大時(shí)，這種影響不可忽略。漏風(fēng)還產(chǎn)生二次揚(yáng)塵、增大粉塵逸出。檢修門(mén)周?chē)?、法蘭聯(lián)接處應(yīng)作重點(diǎn)檢查。
造成漏風(fēng)的原因是檢查門(mén)密封不嚴(yán)，安裝過(guò)程中，氣密焊焊縫質(zhì)量檢查不細(xì)致。焊縫高度不足，運(yùn)行中焊縫開(kāi)裂也形成漏風(fēng)。煙氣潮濕時(shí)，漏風(fēng)部位產(chǎn)生結(jié)露并使殼體壁板大面積銹蝕爛穿、形成嚴(yán)重漏風(fēng)。
§3.8絕緣部件附灰或損壞——絕緣部件包括陰極吊掛絕緣套管和陰極振打絕緣桿，清掃附灰是日常檢修維護(hù)事項(xiàng)。絕緣部件附灰嚴(yán)重時(shí)，會(huì)出現(xiàn)爬電漏電，運(yùn)行電壓偏低。絕緣部件損壞有則使機(jī)械承載能力喪失，還可能使絕緣性能失效。
絕緣部件附灰是由于帶電粉塵吸附引起。在絕緣套管蓋上設(shè)有清掃孔，若未按安裝要求打開(kāi)清掃孔，套管內(nèi)部附灰會(huì)比較嚴(yán)重。
§3.9 卸灰輸灰——窯運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，卸灰輸灰裝置如出現(xiàn)長(zhǎng)期停運(yùn)，會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的問(wèn)題：灰斗越積越滿(mǎn)，最后滿(mǎn)過(guò)走臺(tái)，使陰陽(yáng)極形成灰短路，電場(chǎng)不能有效投入運(yùn)行。
§4 SP爐窯尾電除塵器超標(biāo)排放的原因分析
幾乎所有水泥熟料生產(chǎn)線在投產(chǎn)之后都會(huì)通過(guò)工藝手段提高熟料產(chǎn)量，對(duì)新型干法窯，產(chǎn)量提高的幅度一般在10～20%，對(duì)老式干法窯，產(chǎn)量的提高甚至翻番。熟料產(chǎn)量提高后，電除塵器的處理能力已顯得不足。再經(jīng)過(guò)多年的使用，其內(nèi)部狀況也會(huì)趨于惡化，電場(chǎng)工作條件發(fā)生了改變，除塵效率隨之降低并遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)指標(biāo)殊屬正常。
SP爐的投運(yùn)更加劇了窯尾電除塵器除塵效果的惡化。這是因?yàn)殡姵龎m器處理的煙氣和粉塵性質(zhì)發(fā)生變化：直接操作時(shí)的煙氣溫度為200℃左右，這是窯尾粉塵比電阻有極大值的溫度范圍；SP爐運(yùn)行時(shí)，煙氣不經(jīng)增濕塔，SP爐出口煙氣的含水率很低，粉塵比電阻曲線上移。綜合煙氣溫度和含水率，粉塵比電阻高于電除塵器適用范圍，收塵效率大幅下降，排放濃度嚴(yán)重超標(biāo)