论文部分内容阅读
摘要：电除尘器具有除尘效率高、阻力损失小、处理烟气量大且耐高温和耐腐蚀等优点,被广泛应用于各行各业的烟气除尘中。而对于具有粉尘比电阻较高、 黏度大、含湿量大、烟温高、化学成分复杂等特点的烧结机头烟气,在电除尘器技术上有相当难度。本文作者针对钢铁工业烧结机机头烟气特点，结合烧结烟尘排放标准，从电除尘电场特性、清灰技术等方面，讨论了烧结机电除尘相关技术问题，并给出应用实例。
关键词：钢铁工业；烧结烟尘；电除尘技术
Pick to: electric precipitator has higher dust removal efficiency, resistance losses small, processing smoke gas large and high temperature resistance and corrosion resistance, and other advantages, is widely used in all walks of life in flue gas dust removal. And to have dust resistivity is higher, viscosity, moisture content, smoke temperature is high, the chemical composition characteristics of complex of the sintering flue gas, the electric dust collector in the technology has quite a difficulty. This paper based on the iron and steel industry sintering machine head flue gas characteristics, combined with sintering dust emission standard, the electric dust removal from the electric field characteristics, soot cleaning technology, discussed the sintering machine electric precipitation related technical problems, and gives examples of application.
Keywords: iron and steel industry; Sintering dust; Electric precipitation technology
中图分类号：[F287.2] 文献标识码：A 文章编号：
引言
在钢铁工业烧结生产过程中产生的主要污染物是粉尘，粉尘治理以电除尘器为主要净化设备，电除尘器具有运行费用低、阻力小、处理烟气量大、除尘效率较高的特点 随着环保要求日益严格，污染排放实行总量控制及节能减排要求，寻求更优良的除尘效果是大势所趋。
1 烧结机头的烟气特性
目前烧结行业普遍采用低温、厚料层的烧结工艺, 使机头的烟气处理、 除尘系统的维护与日常运行管理更加困难。烧结机机头烟气特点主要有以下几点: 粉尘成分复杂, 而且K2O、 Na2O 粒径细,密度小, 极易产生二次飞扬;烟气负压大,一般在1.5 ×104~ 2. 6×104Pa之间,易使设备漏风,易产生电晕封闭现象；粉尘比电阻高,一般在1010~1012Ω·cm,使粉尘荷电后在极板上不易放电而产生反电晕现象；含湿量较高,一般在 10%左右,并含有较高的 SO2成分,使烟气具有较高的露点温度；烟气温度波动幅度大,温度变化在 100~180；粉尘中氧化钙、钾、钠含量高, 粉尘黏度大, 易出现结块现象。
2烧结烟尘电除尘技术途径
2.1 电场特性
电除尘器的性能受尘粒荷电和电场支配，故电流、电压必需匹配得当，才具有良好的伏安特性。因此，在考虑粉尘比电阻的情况下，可从板线配置、高压供电控制两个方面改善电场特性，尤其是板线配置。
高比电阻粉尘电荷后到达极板时不易释放所携带的电荷，易形成反电晕。相关实验研究表明，起晕电压高、电场中纯静电部分场强较大且电流密度分布均匀性较好的配置，如锯齿线等“圆线”，能有效抑制反电晕现象和二次扬尘，提高高比电阻粉尘的除尘效率。也可适当加宽极间距，以改善极间电流密度的分布，如试验中采用加辅助电极的三电极电除尘器。目前常用的C一480型和ZT一24型板，其板电流密度分布比较均匀，尤其是ZT一24型板与新开发的十字形放电线相配能获得更为均匀的板电流密度分布，可尝试在烧结机电除尘器中采用此类的板線配置方式。
“圆线”的配置对处理高比电阻粉尘较为有效，但在处理烧结机黏附性较强的粉尘时容易导致电晕线肥大，因此在前段电场多采用“芒刺”类电晕线，其放电点集中在芒刺的尖端，电晕强且稳定。研究表明，在板线配置陛能试验中，同极距并非越大越好，如放电性能较好的RS线，极距以350～400 mm为宜。
选择烧结机头电除尘器阳极板与阴极线的材质时，在考虑防腐问题的前提下，宜采用不锈钢或耐腐蚀的低合金钢制作，也可采用管极式电极或采用普通钢外涂导电防腐材料；对于烧结机机尾电除尘器，可适当考虑防腐，宜采用管极式或芒刺类电晕线，板间距适当放宽，同时考虑高压供电装置电流、电压的匹配。
2.2电源技术
从上世纪八十年代至今，环保领域电除尘器所使用的高压电源基本上都采用输入为两相的可控硅工频相控电源，并不断对其进行改进，但是依然存在其客观局限性，其核心问题在于电源的工作频率是50Hz，造成电源的功率变压器和滤波电感器电容器体积庞大，耗能耗材，耗费空间，并影响除尘器效率的提高。
根据上述可控硅工频电源的局限性，再结合现代电力电子技术、数字控制技术等开发的高频高压电源作为新一代静电除尘器的供电电源。与低压工频电源相比，具有下列优点：
1）高频电源的转换效率高
单相直流电源的输出功率与输入功率之比的转换效率小于70%，三相高频高压直流电源输出功率与输入功率之比的转换效率达到95%，可提高转换效率25%，大大减少电网供电的负荷空损率，有利于节约能源。
2）输入供电平衡
三相高频直流电源输入采用三相供电，每相输入的电流相等，输入供电平衡，输入的电流小；单相高压直流电源采用单相供电，相对输入的电流较大，无法保证三相供电的平衡。
3）输出的直流平均电压高
单像电源输出的电压脉动范围大于25%，线性度差，容易出现阻抗不匹配，极易触发火花放电，造成电晕电流低，难以提高除尘效率；三相高频电源输出的电压脉动范围小于5%，其直流平均电压值接近峰值电压，线性度好，施加到电除尘器上的直流电压比单相电源要高的多，从而提高除尘效率。
如某钢厂烧结主抽电除尘器采用三台1200Ma/72KV的可控硅电源供电，长期检测的烟尘出口浓度为80~100mg/Nm3，根据最新的环保排放指标已经不能满足要求，现对除尘器进行整改，仅仅将三台供电电源更换为高频高压电源，在除尘器平稳运行的一个月内两次实测排放浓度分别为 25mg/Nm3和23mg/Nm3，效果十分明显。
4）高频电源体积小、重量轻，安装维护方便，具有很高的性价比，电源采用电压峰值和平均值独立控制，能满足不同的工况需求。
2.3 清灰技术
目前国际上振打清灰方式有两大主流，以美国GE、EEC、洛奇—科特雷尔等为代表的顶部电磁锤振打，以欧洲LFAKT、LUCRI、SMLDTH为代表的侧向底部挠臂锤振打，两种方式各有优劣(如表1)。
表1 侧部和顶部振打特点
声波清灰是近年来出现的一种新的清灰技术，它是将一定能量的强声波馈人电除尘器电场空间，到达极板、极线后转化为机械能，与粉尘层形成高频振荡，抵消粉尘层中的聚积力(表面粘附力)，使已结块的尘层疏松脱落，达到清灰目的，目前已投人工业应用。声波清灰技术与机械式振打清灰装置联合使用，可在一定程度上提高电除尘器的操作性能。烧结机头粉尘浓度偏低，粒度小，且成分复杂，具有较大的粘结性和腐蚀性，因此适宜选择以振打力度较强的侧向底部挠臂锤振打为主，同时也可辅以声波清灰，以解决粉尘粘结问题。当然，振打制度是烧结机电除尘器清灰另一个不可忽视的因素，改善电除尘器的低压控制，能够保证振打时序合理化，使清灰效果最佳。
2.4 控制技术
电除尘器的控制系统一般由四个分系统组成：高低压控制系统，含高压整流、加热控制、电极振打、输灰控制以及除尘风机5部分；模拟量控制系统包括整流电流电压、保温箱上下温度、灰斗高低料位、风机轴承温度、风道阀门开关等；操作系统和通迅系统。整个控制系统的精度直接与除尘效果及故障排除有关，尤其是高低压控制系统的完善，可提高电除尘器对粉尘及运行工况的适应性，改善收尘效果。
2.5 其它技术
根据烧结机机头粉尘特性，可采用能提高微细粉尘除尘效率的粒子凝聚技术和改善电除尘器灰斗放灰控制，以提高除尘效率。粒子凝聚技术是利用电的聚合特性收集微细粉尘。如前几年提出的预荷电器，是在常规电除尘器上加一级预荷电器，使颗粒荷电和收尘过程分開，可使高浓度的微细颗粒产生更显著的凝并效果。澳大利亚Indigo技术公司采用的双极聚合器，在烟道内对烟气进行预荷电，然后在一个混合器内使细粉尘黏附于大颗粒上以减小微细粉尘的浓度，目前已用于美国Watson及Vales point电站。灰斗放灰程序的控制，应保证灰仓内有一定灰封高度的前提下，尽快将灰放出，并保证定时放灰，加强灰斗要保温，使之不结露。
3 应用实例
某钢厂对214 m2烧结机尾电除尘器进行了技术改造，改造前与改造后的情况对比见表2。
表2214 m2烧结机尾电除尘器
以上电除尘器改造主要基于三点：①优化板线配置方式。一是将板间距从原来的300mm适当增至395 mm，二是将原来扁钢芒刺线换成放电特性较好的RS(70)线；②调整气流分布装置。由于原设备进口喇叭与气流分布板设计不合理，因此通过优化进口喇叭气流分布板的位置和开孔率，保证气流分布的均匀性。③凹陷振打定位。由于改造前的顶部脱钩振打改造成了侧部回转振打，采用此振打方式满足了振打清灰要求。该设备改造在2008年大修期间实施，运行后进行除尘性能实测，6次，测试平均值在27 rng/Nm3，证明了所改进三项技术措施的可行性。
结束语
电除尘器在实际运行中要考虑诸多因素, 尤其要重视生产工艺的特殊性, 针对烟气中粉尘自身的特性, 合理地选择电除尘器的本体结构和电气控制特性及行之有效的技术措施,同时也要有一支业务水平高、 管理制度健全的专业运行管理团队, 来加强日常的运行维护与管理,减少故障率,保障除尘器稳定、 高效地运行。
参考文献
[1]赵红光,卢静.莱钢105m2烧结机头电除尘器提效改造[J]．山东冶金，2010,32(1) ．
[2]邵志勇，孟宪声，胡承岭．烧结机头电除尘器运行和维护[J]．冶金能源，2004，(1)．
[3]刘永民，任滨，艾易．静电除尘在烧结机头烟尘治理中的应用[J]．工业安全与环保，2002，(8) ．
关键词：钢铁工业；烧结烟尘；电除尘技术
Pick to: electric precipitator has higher dust removal efficiency, resistance losses small, processing smoke gas large and high temperature resistance and corrosion resistance, and other advantages, is widely used in all walks of life in flue gas dust removal. And to have dust resistivity is higher, viscosity, moisture content, smoke temperature is high, the chemical composition characteristics of complex of the sintering flue gas, the electric dust collector in the technology has quite a difficulty. This paper based on the iron and steel industry sintering machine head flue gas characteristics, combined with sintering dust emission standard, the electric dust removal from the electric field characteristics, soot cleaning technology, discussed the sintering machine electric precipitation related technical problems, and gives examples of application.
Keywords: iron and steel industry; Sintering dust; Electric precipitation technology
中图分类号：[F287.2] 文献标识码：A 文章编号：
引言
在钢铁工业烧结生产过程中产生的主要污染物是粉尘，粉尘治理以电除尘器为主要净化设备，电除尘器具有运行费用低、阻力小、处理烟气量大、除尘效率较高的特点 随着环保要求日益严格，污染排放实行总量控制及节能减排要求，寻求更优良的除尘效果是大势所趋。
1 烧结机头的烟气特性
目前烧结行业普遍采用低温、厚料层的烧结工艺, 使机头的烟气处理、 除尘系统的维护与日常运行管理更加困难。烧结机机头烟气特点主要有以下几点: 粉尘成分复杂, 而且K2O、 Na2O 粒径细,密度小, 极易产生二次飞扬;烟气负压大,一般在1.5 ×104~ 2. 6×104Pa之间,易使设备漏风,易产生电晕封闭现象；粉尘比电阻高,一般在1010~1012Ω·cm,使粉尘荷电后在极板上不易放电而产生反电晕现象；含湿量较高,一般在 10%左右,并含有较高的 SO2成分,使烟气具有较高的露点温度；烟气温度波动幅度大,温度变化在 100~180；粉尘中氧化钙、钾、钠含量高, 粉尘黏度大, 易出现结块现象。
2烧结烟尘电除尘技术途径
2.1 电场特性
电除尘器的性能受尘粒荷电和电场支配，故电流、电压必需匹配得当，才具有良好的伏安特性。因此，在考虑粉尘比电阻的情况下，可从板线配置、高压供电控制两个方面改善电场特性，尤其是板线配置。
高比电阻粉尘电荷后到达极板时不易释放所携带的电荷，易形成反电晕。相关实验研究表明，起晕电压高、电场中纯静电部分场强较大且电流密度分布均匀性较好的配置，如锯齿线等“圆线”，能有效抑制反电晕现象和二次扬尘，提高高比电阻粉尘的除尘效率。也可适当加宽极间距，以改善极间电流密度的分布，如试验中采用加辅助电极的三电极电除尘器。目前常用的C一480型和ZT一24型板，其板电流密度分布比较均匀，尤其是ZT一24型板与新开发的十字形放电线相配能获得更为均匀的板电流密度分布，可尝试在烧结机电除尘器中采用此类的板線配置方式。
“圆线”的配置对处理高比电阻粉尘较为有效，但在处理烧结机黏附性较强的粉尘时容易导致电晕线肥大，因此在前段电场多采用“芒刺”类电晕线，其放电点集中在芒刺的尖端，电晕强且稳定。研究表明，在板线配置陛能试验中，同极距并非越大越好，如放电性能较好的RS线，极距以350～400 mm为宜。
选择烧结机头电除尘器阳极板与阴极线的材质时，在考虑防腐问题的前提下，宜采用不锈钢或耐腐蚀的低合金钢制作，也可采用管极式电极或采用普通钢外涂导电防腐材料；对于烧结机机尾电除尘器，可适当考虑防腐，宜采用管极式或芒刺类电晕线，板间距适当放宽，同时考虑高压供电装置电流、电压的匹配。
2.2电源技术
从上世纪八十年代至今，环保领域电除尘器所使用的高压电源基本上都采用输入为两相的可控硅工频相控电源，并不断对其进行改进，但是依然存在其客观局限性，其核心问题在于电源的工作频率是50Hz，造成电源的功率变压器和滤波电感器电容器体积庞大，耗能耗材，耗费空间，并影响除尘器效率的提高。
根据上述可控硅工频电源的局限性，再结合现代电力电子技术、数字控制技术等开发的高频高压电源作为新一代静电除尘器的供电电源。与低压工频电源相比，具有下列优点：
1）高频电源的转换效率高
单相直流电源的输出功率与输入功率之比的转换效率小于70%，三相高频高压直流电源输出功率与输入功率之比的转换效率达到95%，可提高转换效率25%，大大减少电网供电的负荷空损率，有利于节约能源。
2）输入供电平衡
三相高频直流电源输入采用三相供电，每相输入的电流相等，输入供电平衡，输入的电流小；单相高压直流电源采用单相供电，相对输入的电流较大，无法保证三相供电的平衡。
3）输出的直流平均电压高
单像电源输出的电压脉动范围大于25%，线性度差，容易出现阻抗不匹配，极易触发火花放电，造成电晕电流低，难以提高除尘效率；三相高频电源输出的电压脉动范围小于5%，其直流平均电压值接近峰值电压，线性度好，施加到电除尘器上的直流电压比单相电源要高的多，从而提高除尘效率。
如某钢厂烧结主抽电除尘器采用三台1200Ma/72KV的可控硅电源供电，长期检测的烟尘出口浓度为80~100mg/Nm3，根据最新的环保排放指标已经不能满足要求，现对除尘器进行整改，仅仅将三台供电电源更换为高频高压电源，在除尘器平稳运行的一个月内两次实测排放浓度分别为 25mg/Nm3和23mg/Nm3，效果十分明显。
4）高频电源体积小、重量轻，安装维护方便，具有很高的性价比，电源采用电压峰值和平均值独立控制，能满足不同的工况需求。
2.3 清灰技术
目前国际上振打清灰方式有两大主流，以美国GE、EEC、洛奇—科特雷尔等为代表的顶部电磁锤振打，以欧洲LFAKT、LUCRI、SMLDTH为代表的侧向底部挠臂锤振打，两种方式各有优劣(如表1)。
表1 侧部和顶部振打特点
声波清灰是近年来出现的一种新的清灰技术，它是将一定能量的强声波馈人电除尘器电场空间，到达极板、极线后转化为机械能，与粉尘层形成高频振荡，抵消粉尘层中的聚积力(表面粘附力)，使已结块的尘层疏松脱落，达到清灰目的，目前已投人工业应用。声波清灰技术与机械式振打清灰装置联合使用，可在一定程度上提高电除尘器的操作性能。烧结机头粉尘浓度偏低，粒度小，且成分复杂，具有较大的粘结性和腐蚀性，因此适宜选择以振打力度较强的侧向底部挠臂锤振打为主，同时也可辅以声波清灰，以解决粉尘粘结问题。当然，振打制度是烧结机电除尘器清灰另一个不可忽视的因素，改善电除尘器的低压控制，能够保证振打时序合理化，使清灰效果最佳。
2.4 控制技术
电除尘器的控制系统一般由四个分系统组成：高低压控制系统，含高压整流、加热控制、电极振打、输灰控制以及除尘风机5部分；模拟量控制系统包括整流电流电压、保温箱上下温度、灰斗高低料位、风机轴承温度、风道阀门开关等；操作系统和通迅系统。整个控制系统的精度直接与除尘效果及故障排除有关，尤其是高低压控制系统的完善，可提高电除尘器对粉尘及运行工况的适应性，改善收尘效果。
2.5 其它技术
根据烧结机机头粉尘特性，可采用能提高微细粉尘除尘效率的粒子凝聚技术和改善电除尘器灰斗放灰控制，以提高除尘效率。粒子凝聚技术是利用电的聚合特性收集微细粉尘。如前几年提出的预荷电器，是在常规电除尘器上加一级预荷电器，使颗粒荷电和收尘过程分開，可使高浓度的微细颗粒产生更显著的凝并效果。澳大利亚Indigo技术公司采用的双极聚合器，在烟道内对烟气进行预荷电，然后在一个混合器内使细粉尘黏附于大颗粒上以减小微细粉尘的浓度，目前已用于美国Watson及Vales point电站。灰斗放灰程序的控制，应保证灰仓内有一定灰封高度的前提下，尽快将灰放出，并保证定时放灰，加强灰斗要保温，使之不结露。
3 应用实例
某钢厂对214 m2烧结机尾电除尘器进行了技术改造，改造前与改造后的情况对比见表2。
表2214 m2烧结机尾电除尘器
以上电除尘器改造主要基于三点：①优化板线配置方式。一是将板间距从原来的300mm适当增至395 mm，二是将原来扁钢芒刺线换成放电特性较好的RS(70)线；②调整气流分布装置。由于原设备进口喇叭与气流分布板设计不合理，因此通过优化进口喇叭气流分布板的位置和开孔率，保证气流分布的均匀性。③凹陷振打定位。由于改造前的顶部脱钩振打改造成了侧部回转振打，采用此振打方式满足了振打清灰要求。该设备改造在2008年大修期间实施，运行后进行除尘性能实测，6次，测试平均值在27 rng/Nm3，证明了所改进三项技术措施的可行性。
结束语
电除尘器在实际运行中要考虑诸多因素, 尤其要重视生产工艺的特殊性, 针对烟气中粉尘自身的特性, 合理地选择电除尘器的本体结构和电气控制特性及行之有效的技术措施,同时也要有一支业务水平高、 管理制度健全的专业运行管理团队, 来加强日常的运行维护与管理,减少故障率,保障除尘器稳定、 高效地运行。
参考文献
[1]赵红光,卢静.莱钢105m2烧结机头电除尘器提效改造[J]．山东冶金，2010,32(1) ．
[2]邵志勇，孟宪声，胡承岭．烧结机头电除尘器运行和维护[J]．冶金能源，2004，(1)．
[3]刘永民，任滨，艾易．静电除尘在烧结机头烟尘治理中的应用[J]．工业安全与环保，2002，(8) ．