再论烧结机头电除尘器的应用及其特点.doc

再论烧结机头电除尘器的应用及其特点康进花 丁秀清摘要 本文通过对烧结机头的特点和烧结用料的成分的分析，探讨了机头电除尘器在应用中应注意的几个问题，并采取相应的措施，以满足排放标准、烧结工艺要求，最终达到净化烟气的目的，从而保护人类赖以生存的环境。关键词 高效率 高负压 高比电阻 二次飞扬1、 前言机头电除尘器作为除尘设备，起着处理废弃粉尘，净化空气的作用，同时作为一种重要的工艺设备，对烧结生产和工艺起着重要的配套作用。宣化冶金环保设备制造（安装）有限责任公司作为主要研究冶金系统除尘设备设计制造厂家，仅机头电除尘器就设计和成功运行了上百台，积累了丰富的设计和维护经验。但随着高碱度烧结工艺的广泛应用，烧结机容量的加大，烧结料层的不断加厚，机头电除尘器的烟气、烟尘成分、高负压操作也变得更加复杂，对除尘器收尘非常不利，这给机头电除尘器设计带来许多困难。我们在第十一届全国电除尘器学术会议上主要对烧结机机头烟气、烟尘特点和机头电除尘器的造型特点进行了探讨。本文对机头电除尘器作了进一步的阐述，针对烧结工艺的变化及实际使用中的问题，作出了相应的改进和提高。2、 机头电除尘器的基本原理、特点2.1 基本原理利用负高压尖端放电，释放出电子，电子吸附在中性的粉尘上，使其带负电荷，然后在电场力的作用下，带负电荷的粉尘向正极移动并吸附，带正电荷的粉尘向负极移动并吸附，从而完成收尘。通过振打，使灰落入下部的灰斗中并定期排出。2.2 机头电除尘器的特点 2.21 高负压：16000Pa23000Pa；常规电除尘器，如烧结机机尾、整粒、配料、熔剂以及电厂锅炉等配置的电除尘器，烟气负压均为40007000Pa之间。机头除尘器则不同，随着高碱度烧结工艺的广泛应用，烧结机容量的加大，烧结机的料层也在普遍加厚，而且采用国外进口大风量风机，高负压操作，所以烟气负压相当高，一般均在1600023000Pa，这就对烧结机机头除尘器的强度和刚度提出更高的要求。2.2.2 高比电阻：10111013Cm，不易收尘；表1 对武钢机头粉尘比电阻测试结果温度驱进速度（Cm）一电场二电场三电场803106110113.71010135110111.11011510101502.810123.710111.810111703.310121.510113.71011实践表明：烟气中粉尘比电阻值维持在10451010Cm时，最有得电除尘器对粉尘的捕食，并能取得理想的除尘效果。当比电阻小于1104Cm时，除尘效率随着比电阻的降低而大幅降低，造成二次飞扬；当比电阻大于51010Cm时，造成反电晕现象，电除尘器的性能却随着比电阻的增高而下降。2.2.3 粉尘细：氧化钾、氧化钠含量高，且粒径小，比重轻，易产生二次飞扬；表2 对武钢各类除尘灰分检验报告项目TfeK2ONa2O铁部干法除尘21.47%5.06%1.93%铁部炉前除尘40.75%1.74%2.83%钢区二次除尘20.5%0.57%0.33%烧结机头电除尘48.44%6.3%13.13%烧结机尾电除尘52.04%0.17%0.38%烧结联合除尘33.71%0.14%0.23%铁合金散除尘1.04%0.26%0.05%烁铁联合料仓53.24%0.1%0.33%烁铁重力除尘34.62%0.23%0.39%表3 武钢机头电除尘器灰分检验报告项目第一电场第二电场第三电场TFe/10E-254.35%39.5%22.5%FeO5.8%4.47%0.73%Fe2O371.3%51.5%31.4%CaO6.51%4.44%3.55%MgO1.63%0.3%0.51%Al2O31.54%1.43%1.46%SiO24.6%2.78%1.66%K2O2%9.45%17.5%Na2O1.3%6.25%11.5% 从表中可以看出：烧结机头除尘中K2O、Na2O含量明显高于其它各类除尘；且后置电场更高。3 排放超标的原因分析3.1国内烧结用料分析 3.1.1 国内各大钢铁公司烧结厂采用的烧结原料除部分采用国产矿外，大多数厂家不同程度地采用外矿，如：澳大利亚矿、巴西矿、南非矿、印度矿等。 3.1.2 由于外矿从产地经过海上运输到国内各码头，浸入了部分海水。因此，除了自身含的K2O、Na2O外，还增加了海水中的NaCL、MgCL2等成分。 3.1.3 机头电除尘器处理的烧结粉尘的成分、比电阻、堆积比重存在着很大的差异。即使相同规格的烧结机，也会因为烧结矿的产地、烧结工艺不同而采用不同截面、电场数不同的电除尘器。 3.1.4 浸入部分海水的烧结矿在烧结过程中额外增加了K2O、Na2O的含量，而且在后面电场中的含量更高。粉尘的规程密度小于0.3t/m3；粉尘荷电困难；在极板上吸附后不易振打清灰，脱落后不易沉降，造成很大的二次飞扬，达不到设计的排放要求。3.2 电场风速过高计算公式为：V=Q/F式中：Q烟气量；F电除尘器断面积。目前一般烟气除尘器电场风速都在0.6-1.5m/s之间，从多依奇公式可以看到，电场风速与收尘效率无关，但对于确定的收尘板面积而言，过高的电场风速，不仅使电场长度增长，使电除尘器整体显得细长，占地面积增大，而且会引起粉尘的二次飞扬，降低除尘效率；反之，在一定的处理烟气量条件下，过低的电场风速必然需要大的电场断面，这就使得电除尘器结构庞大，气流沿断面的分部不均匀。因此，应选取满足除尘效率的最经济的电场风速。同时电场风速还与烟气特性、粉尘特性有关，当粉尘粒径大、粉尘量大、粉尘比阻低的烟气粉尘，电场风速可适当降低。因此针对机头烟气粉尘特点及近两年机头电除尘器运行的情况，电场风速V一般取0.81.0m/s之间。3.3 漏风的影响机头电除尘器为高负压运行，本体构件连接处、人孔门处、阴阳极振打穿轴处、进出口法兰、管道与膨胀节（补偿器）的连接处的漏风，会造成烟气量的增大和温度的降低，严重时烟气的结露，造成电晕极肥大，绝缘件的爬电和设备内部的腐蚀。灰斗储灰及卸灰制度的影响，若采用手动定期卸灰，会造成卸空，一定时间内，卸灰阀处的漏风，使灰斗上部局部的烟气温度降低，阴阳极下部的粉尘潮湿，对振打清灰造成不良影响，同时灰斗受潮，造成蓬灰现象。实验表明，当灰斗漏气量为5%时，除尘效率下降50%；当灰斗漏气量为15%时，除尘效率下降为零。3.4 粉尘的回收工艺从表一可以看出：后置电场主要含的是轻质絮状粉尘，这种粉尘比电阻值高，堆积比重小，不易捕集，而且其利用价值不高。返矿后，相当一部分又返回到烟气中，其富集的结果造成除尘器的效果恶化。从表二、表三可以看出：碱金属含量高，这样会使高炉炉身部位结瘤，风口烧坏，焦炭粉化，经常悬料，焦化增高，产量降低。4 经过对排行超标原因的分析，机头除尘器需从设计和烧结工艺两方面作出改进：4.1 机头除尘器在设计中作出的改进 4.1.1 机头除尘器预荷电技术经验得知，在第一电场每通道的第一块极板附灰量很小。这是由于在粉尘进入除尘器后，当经过第一块极板里根本没来得及荷电就进入电场，所以第一块极板没有达到除尘作用。为改变这一缺陷，采取预荷电技术，在电除尘器第一电场前设置一排预荷电装置，（供电装置与一电场的供电装置共用），以使进入电场的粉尘提前荷电，减少机头除尘器在电场中需要荷电的数量和荷电时间，使粉尘更好的吸附在阳极板上，提高机头除尘器的收尘效率。该项技术已成功应用于多台冶金行业机头电除尘器。 4.1.2 电晕线的选取机头除尘器粉尘粒径小、粘性大、比电阻高，因此电晕线的选取有四个要求：适应高比电阻粉尘、适应高含尘量、极线放电时电风强烈，放电点不粘灰、检修的间隔周期长。前置电场采用BS管状芒刺线，其特点是：起晕电压低，电晕电流大，电流密度均匀，电风强，刚度大，使用寿命长，可使前几个电场粉尘充分荷电后吸附在阳极板上。后置电场粉尘则由于前置电场阳极板的收集，比前置电场粉尘变细变轻，不易收集，需提高电场强度、提高电场运行电压，因此后置电场采用防粘层BS芒刺线。 4.1.3 增设阳极振打根据烧结机粉尘的性质，每个电场收尘极下部设有振打机构，采用侧部挠臂锤振打。但对于机头粉尘的特点且具有较高的极板时，则在顶部增加一套阳极振打装置，即对每排阳极板的上下分别进行振打，使阳极板上部的粉尘获得足够的振打加速度，使阴极线振打力加速度值由大于50g增大80g，阳极板振打加速度值由大于150g增大到200g，此种技术已在唐钢机头280m2等多台除尘器上使用，取得了很好的效果。 4.1.4 科学设置振打制度根据电除尘器振打理论和机头电除尘器粉尘的特点，选择科学合理的振打制度，保证阳极不同时振打，减小粉尘的二次飞扬。同时保证阴极小框架的有效振打，使放电尖端不结球，并避免电晕线肥大等不利现象，保证放电性能持续稳定，以确保除尘效率。 4.1.5 独特的阴极振打传动技术当烟气由进口管道进入除尘器进口，流速很高，而且气流不是均布通过，严重影响除尘器的收尘效果，因此在进风口内设计导流板和多气流分布板，通过实验确定分布板的导数和开孔率，均布气流通过电场，使气流分布的均方根差小于0.25。必要时在进口管道和进风口内设计导流板，控制大颗粒粉尘不均匀通过，使大颗粒粉尘在极板上的分布上移，进一步降低粉尘的二次飞扬。 4.1.6 进风口气流均布设置技术对灰斗、进出口法兰连接处，采用特殊密封材料密封，在人孔门处采用硅橡胶材料密封，对阴阳极振打穿轴处采用密封填料压盖装置，并采用四氟板材料进行密封，从而减少转运区域可能造成的漏风。现场安装时对易漏风处采用密封焊接。 4.1.7 减少漏风点，降低漏风率对灰斗、进出口法兰连接处，采用特殊密封材料密封，在人孔门处采用硅橡胶材料密封，对阴阳极振打穿轴处采用密封填料压盖装置，并采用四氟板材料进行密封，从而养活转运区域可能造成的漏风。现场安装时对易漏风处采用密封焊接。4.2 烧结工艺的改进 4.2.1 稳定电场内烟气温度，保证进入除尘器的温度达到露点温度以上为宜。 4.2.2 表1表明：机头电除尘器粉尘比电阻高，且后置电场更高；表2表明：烧结机头除尘器收集的粉尘中K2O、Na2O的含量竟高达近20%，而且K2O、Na2O成分属于碱性氧化物，而这样的成分使灰的粘度增大，吸湿性强、粉尘粒径细、比重轻，对于后置电场阳极板线来说，极易造成粘灰现象，造成振打清灰困难。灰斗内粉尘则处于溢尘状态，容易随气流飞走，产生二次飞扬；表3表明：后置电场K2O、Na2O含量高而含Fe少内排出，不返烧循环，直接排掉，以保证进入电除尘器的粉尘不会有过多的轻细粉