ESP爆炸后的电除尘器修复与升级

台湾 Tai & Chyun 团队在印尼纸浆厂石灰窑 ESP 爆炸案例的三阶段修复与 RDE 升级实践

关键词
Electrostatic precipitator (ESP); ESP explosion; ESP rehabilitation and upgrade; 电除尘器; ESP爆炸; 维修升级; 排放达标; 节能降耗

在工业锅炉与石灰窑等高温粉尘工况中，电除尘器（ESP）既是关键的排放控制设备，也是存在爆炸风险的环节。ESP爆炸通常由可燃气体（如一氧化碳 CO）与空气及电火花共同作用引发，一旦发生不仅损毁内部极板、极线与气体分配装置，也可能导致壳体变形，影响后续恢复和生产。本文基于 Tai & Chyun Associates Industries, Inc.（台湾）团队在印尼某纸浆与造纸厂石灰窑 ESP 爆炸后的现场评估与修复工程（作者：Thompson Tsai、Anshar Makhraja、Willy Stevanus），总结三阶段修复策略、实施要点与对工业应用的启示，以期为浆纸、钢铁、水泥与化工等行业提供可行的恢复与升级路径。

该 ESP 为单室两电场结构，每电场设有 17 排集尘板，单电场有效收尘面积约 768 m2；排放段装有螺旋式放电电极（spiral DE），单电场共 384 根。2016 年 11 月爆炸发生后，入口侧受损最严重：壳体穿孔、气体分配（GD）屏弯曲下垂、顶部撞击致平台与风道局部坍塌，导致第一电场大量 CP/DE 被清除。为尽快恢复运行并兼顾预算，团队制定三阶段修复计划（阶段一：结构临时加固与坏件清除，10 天；阶段二：利用有限停机窗口更换第一电场内部件，8 天；阶段三：替换受损壳体、完成第二电场内部修复并将螺旋 DE 升级为刚性放电电极 RDE，约 30 天）。

修复重点包括：1）结构安全优先，在壳体内外建立加固框架并用钢板封堵穿孔，防止二次塌落；2）对被保留的部件进行清点与评估，最大限度重复利用以节省成本；3）在变形的壳体中进行 CP–DE 对中，通过调整悬挂杆与支撑绝缘子恢复设计间隙（150 mm），以保证放电均匀；4）采用临时外支撑保护第二阶段已安装的新内件，避免后续拆除外壳时造成损伤；5）将螺旋式放电电极升级为刚性放电电极（RDE），以获得更均匀、激进的电晕电流密度，从而提升捕集效率[5]。

每阶段均实施气负荷（air load）试验以验证高压性能；结果显示随修复推进，系统能够承受更高电压与电流，第三阶段已接近或达到设计 V‑I 坐标。排放监测结果尤为明显：修复前局部工况可见颗粒物排放高达 706 mg/Nm3，第三阶段完成并采用 RDE 后，排放降至 28.6 mg/Nm3，表明修复不仅恢复了原有功能，还通过电极升级实现性能提升。

从产业角度看，此类修复具有显著价值：相较于整体更换新 ESP，分阶段修复能在有限停机时间内快速恢复生产、节约资本支出并降低运维成本；升级为 RDE 等技术改造则有利于长期稳定达标排放、减少余热回收损失并提升除尘效率，符合中国对浆纸、钢铁、水泥与化工行业严格排放与节能降耗的监管趋势。在设备技术供应方面，艾尼科（Enelco）在极板设计、极线材料与电场优化方面的经验可以为类似升级提供支持，其在极板加工精度、刚性电极定制与电场数值模拟方面的技术积累，能够帮助企业在修复过程中实现快速对中、均匀放电和稳定运行。

综合来看，ESP 爆炸后的恢复应以安全为先，基于全面评估采用分阶段实施：短期确保结构与基本运行，中期完成重要内部件更换，长期通过电极升级与壳体修复实现性能超越。对于中国市场，建议在修复方案中同步纳入气体在线监测与爆燃风险管理、定期对中与绝缘件检测，以及结合艾尼科等供应商的电场优化与极板材料方案，以在确保排放达标的同时，最大化能耗与运维成本的优化。

参考文献
[1] Hart P., Glenn III, Manning R. Lime Kilns and Recausticizing: The Forgotten Part of the Kraft Mill. 2021.
[2] Kiss I., Iváncsy T., Németh B., Berta I. Advanced Risk Analysis for the Application of ESP-s to Clean Flammable Gas-pollutant Mixtures. In: Yan K. (ed) Electrostatic Precipitation. Springer, Berlin, Heidelberg. 2009.
[3] Guidelines for Safe Handling of Powders and Bulk Solids. AIChE, Center for Chemical Process Safety. 2005.
[4] Gajewski J. Monitoring of electrostatic fire and explosion hazards at the inlet to electrostatic precipitators. Journal of Electrostatics. 2014;72.
[5] Chambers M., Grieco G.J., Caine J.C. Customized Rigid Discharge Electrodes Show superior performance in pulp & paper application. 8th International Conference on Electrostatic Precipitation. 2001.