玻璃窑炉电除尘器的设计与应用

玻璃窑炉电除尘器的设计与应用

0玻璃污染物治理玻璃行业作为中国工业污染控制领域的主要行业之一，目前平板行业每年新增约1.2万吨木材。污染排放已成为一个必须解决的问题。随着国家对烟尘和氮氧化物控制的日益严格以及平板玻璃行业新标准的颁布,势必对玻璃污染物治理提出新的更高的要求。由于氮氧化物脱除主流技术SCR脱硝技术需要在320~420℃才能有效脱除烟气中的氮氧化物,而且SCR脱硝装置中的催化剂不易有过多的粉尘通过,玻璃窑的烟气中含有碱金属,会降低催化剂的寿命,除尘器最好布置在脱硝装置的前端。在耐温450℃的滤料还没有真正市场化的情况下,电除尘器也就成为目前最佳选择。电除尘器如何长期在320~450℃温度下稳定达标运行,这也给众多除尘工作者提出了新的课题。1电除尘器当前,绝大多数的平板玻璃熔窑采用重油、天燃气、石油焦粉等作为燃料,粉尘排放浓度一般在150~1000mg/Nm3。同时,玻璃窑炉生成的烟气颗粒小,粉尘细,具有黏性,含有部分碱金属,也给烟气中的粉尘收集带来一定难度。2011年4月2日颁布的平板玻璃排放标准中,要求粉尘的排放浓度必须小于50mg/Nm3,湿法脱硫除尘一体化已不能达标排放,而电除尘器作为一种高效的的除尘设备,只要选型合理、结构设计科学,完全可以满足50mg/Nm3的排放要求。因电除尘器长期在320~450℃温度下运行,需要克服因高温热膨胀而导致的除尘器壳体及内部阴阳极的变形的困难,需要克服在烟气温度高的情况下粉尘比电阻的变化的现象。2电脑积分器的技术和特点2.1含尘气体从极间电极的作用电除尘器是利用强电场,使悬浮粉尘颗粒与气体分离的一个电气系统。在它的阴极系统中通上高压直流电,利用阴阳极的几何形状不同,在极间产生强大的不均匀电场,使周围的气体发生电离,并产生大量的电子和正负离子。当含尘气体进入电场后,粉尘在这些电子和离子的作用下,以极快的速度荷电并在电场力的作用下迅速向与其极性相反的电极移动,最后放出电荷并吸附到阳极板上。通过振打装置的打击,这些粉尘脱落到下部灰斗,经排灰装置排出。而被净化了的气体通过出气口排入大气。电除尘器工作原理图见图1。2.2在封头作用的气体组分本除尘器由进出口封头、气流分布装置、壳体、灰斗、阳极系统、阴极系统、阴阳极振打系统、高压电源装置、排灰装置、电气控制系统等部分组成。(1)进出口封头进出口封头的作用是将处理的气体均匀地导入和导出电场区。进口一般设计成中心水平进气形式,也可设计成上进气或下进气形式。其中中心水平进气和上进气还可设计成带预灰斗形式,以适应特殊的工艺要求。出口封头一般设计成中心水平出气形式,同样也可设计成上出气或下出气形式。(2)气流分布装置气流分布均匀性是提高除尘效率的先决条件。气流分布装置一般安装在进口喇叭内,其作用是使进入电场横断面的气体均匀分布。气流分布板有圆孔型、方孔型、X型、折页型和百叶窗型等,可根据进口封头的形式和工艺条件进行选用。(3)壳体壳体的作用是诱导含尘气体进入高压电场减少热损失,支撑阴阳极系统及振打装置,形成与外界环境隔离的独立收尘空间。它一般由立柱、底梁、顶梁、侧板、端板、管撑、内部走台、人孔门、活动支承等组成。对于特殊应用场合,壳体还带有防爆卸压装置。(4)灰斗灰斗主要具有承接积灰的作用。它主要由立柱、灰斗、检修门、膨胀节、加热装置、振打装置、密封装置等组成。(5)阳极系统阳极板是电除尘器的主要部件,承担电除尘器的粉尘收集,对电除尘器的性能有较大影响。它主要由阳极悬挂装置、阳极板、撞击杆等部件组成。(6)阴极系统阴极系统是电除尘器的核心部件之一,是电晕放电的部件,因此也称为电晕极或放电极,又因其呈阴极负电压,俗称阴极。它主要由阴极吊挂、上横梁、竖梁、上、中、下部框架、阴极线等零部件组成。(7)阴阳极振打装置阴阳极振打装置主要负责将阴极系统和阳极系统上附着的粉尘振打下来。它主要由阴极振打装置、阳极振打装置、阴极振打传动装置、阳极振打传动装置等组成。(8)高压电源装置高压电源装置是高效除尘的根本保证,它的作用是将已产生的高压直流电不断向电极系统供电,主要由高压硅整流电源、高压控制柜、隔离开关、阻尼电阻等部分组成。(9)排灰装置排灰装置是负责将电除尘器收集下来的粉尘集中输送,一般采用链运机或螺旋输送机,由于玻璃行业的粉尘量小,正常采用插板阀和人工小推车处理。(10)电气控制系统电气控制系统是电除尘器的大脑,控制着电除尘器的收尘、振打、排灰等工作程序。一般是PLC控制。它主要由低压控制柜、机旁控制箱等组成。2.3玻璃碗的高温电离失败技术的特点针对玻璃窑烟气以上所述的特点,需要采取一系列相应措施,以满足日益严格的烟气粉尘排放要求。2.3.1烟气温度对结构力学的影响温度对钢材性能有着极其重要的影响,钢材及焊缝的强度会随着温度的上升而下降。当烟气温度达到350~400℃时,壳体在强度设计时要乘以相应的温度折减系数,并从整体上对所要设计的电除尘器进行详细的结构力学分析,确保电除尘器部件在高温环境下不变形。对钢号为Q235、Q345而言,其温度折减系数见表1。2.3.2采用最佳振打方式玻璃窑烟气温度高,粉尘颗粒细,灰的黏性较大,阴阳极振打清灰困难,易产生电晕封闭现象,使除尘效率降低。除尘器在设计时需要经过详细的理论分析并进行大量的试验,找出最佳的振打方式。而侧部振打方式在经过多年的工程实践已被公认为最可靠的振打方式,可以保证阴极线最小振打加速度≥100g,阳极板最小振打加速度≥150g。2.3.3电场振打时玻璃窑粉尘颗粒细,粉尘颗粒大部分在0.5μm左右,在电场振打后如果电场的风速过高,粉尘极易飘浮在电场内而不易沉降下来,所以在电除尘器选型时,尤其要注意对电场风速的控制,减少电场内二次扬尘的现象。2.3.4热应内变形及变形控制电除尘器属于体积较大的设备,其在400℃工作温度下与常温不工作时相比热膨胀较大,如果没有相应的缓减热膨胀的措施,会使电除尘器产生较大的热应内变形。此时可将电除尘器的钢支座制作成滑动支座,以确保电除尘器的整体随温度的变化而自由伸缩。另外,阴极系统需要采用分段框架式悬挂,避免阴极线产生热变形。振打轴的轴向伸长也应引起足够的重视。2.3.5采用阳极板来吸尘C480阳极板板面压有多道沟槽,极板整体钢度高,可耐450℃高温而不变形。另外C形的阳极板有利于吸尘与清灰,有效集尘面积可提高10%左右。在阳极板的材料选择上需要采用SPCC材料,该材料在耐高温变形及抗振打方面性能优于普通冷轧板,这样可以有效控制阳极板的高温变形,从而延长阳极板的使用寿命。2.3.6新型“bs”型面临的问题当前电除尘器的阴极线有多种,在绝大多数烟气除尘场合都能有很好的使用效果。新型“BS”型管状芒刺线整体呈管状,抗拉强度高,易张紧,不断线,在高温烟气下工作而不变形。另外,该阴极线起晕电压低,电晕性能好,放电均匀,电流密度大,与C480型阳极板配合使用可以提高阳极板的有效利用率。2.3.7采用降压振打方式玻璃窑烟气粉尘的颗粒细,在电场内不易沉降,粉尘从脱离阴阳极系统至完全沉降到灰斗内需要有足够的时间。在粉尘缓慢沉降过程中,又会被荷电、电离子的带动下向阳极板移动,最终再次被吸附到阳极板上,导致除尘效率下降。实践证明,采取降压振打方式则能很好地解决,即在粉尘沉降过程中,电场降低了工作电压,待粉尘基本沉降到灰斗内后,电场也恢复正常电压状态,从而保证了阴阳极系统的清灰效率。玻璃窑烟气的另一个特点是粉尘浓度小,阳极板上吸附的粉尘不多,可以延长振打清灰间隔,减少清灰次数。这样不仅可以减轻振打机构的工作负荷,更有利于减少因振打清灰引起的二次扬尘。3海水淡化工程为一体的玻璃窑余热锅炉发电系统南玻集团的吴江南玻公司有600t/d和900t/d2条特种浮法玻璃生产线,窑炉采用天然气为燃料。配套建设高温电除尘器除尘系统、SCR烟气脱硝系统和余热锅炉发电系统,是集选择性催化还原脱硝(SCR)、高温电除尘器和余热发电为一体的玻璃窑炉烟气综合治理工程。电除尘器、脱硝系统由江苏科行环保科技有限公司总承包建设,采用低尘布置(见图2),并预留调质接口,适应玻璃窑不同燃料和烟气的特性。其中,电除尘器是科行