干式靜電除塵器在熔鑄煙氣治理工程中的應(yīng)用

李秀芬，馮業(yè)鈞，馮偉杰(廣州廣一大氣治理工程有限公司，廣東 廣州 510000)

1 工程概況

華南地區(qū)某鋁材企業(yè)，原熔鋁爐生產(chǎn)線，原配套環(huán)保設(shè)備為噴淋塔+布袋除塵器，因布袋除塵器阻力過大導致生產(chǎn)受到影響，已拆除布袋并將布袋室改為了噴淋室；但煙氣治理效果不佳，出現(xiàn)生產(chǎn)投料時發(fā)生陣發(fā)性黑煙排放。因此業(yè)主委托我公司進行改造設(shè)計。利用現(xiàn)有的噴淋及布袋過濾作為預處理，后級增加高效靜電除塵器，對煙氣進行深度治理。設(shè)計處理煙氣量為150 000 m3/h，投運后，除塵效果較高，運行良好，達到國家和地方相關(guān)排放標準要求[1]。

1.1 原工藝說明

在引風機的抽力作用下，四條熔鋁爐煙氣首先經(jīng)噴淋塔進行預處理，再進去空心塔進行粉塵處理；另一條銅爐煙氣同樣在引風機的抽力作用下，經(jīng)布袋除塵器除塵后，再進空心塔。凈化后的煙氣經(jīng)煙囪達標排放，工藝流程如圖1所示。

圖1 原工藝流程

1.2 改造后工藝說明

在引風機的抽力作用下，四條熔鋁爐煙氣首先經(jīng)噴淋塔進行預處理；另一條銅爐煙氣同樣在引風機的抽力作用下，經(jīng)改造成噴淋塔的布袋除塵器進行預處理；兩組煙氣再進入干式靜電除塵器，煙氣中的顆粒物在靜電力作用下荷電，顆粒物在電場力的作用下被收塵極收集，經(jīng)振打掉落到集灰斗。凈化后的煙氣經(jīng)煙囪達標排放，改造后工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后工藝流程

2 干式靜電除塵器原理及特點

2.1 干式靜電除塵器原理

干式靜電除塵器是利用靜電力將氣體中粉塵分離的一種除塵裝置，主要包括四個相互有關(guān)的物理過程：氣體的電離、煙氣粉塵的荷電、荷電粉塵向電極移動、荷電粉塵的捕集。設(shè)備由進風口、出風口、集灰斗、主體、高壓電源組成。主體包括放電極(電暈極)、集塵極(極板)、絕緣箱體、清灰裝置；主體內(nèi)保持一定間距的放電極(電暈極)、集塵極(極板)，接通高壓直流電源后，高壓直流電在兩極間維持一個足以使氣體電離的電場，當含塵煙氣在通過兩集塵極間非均勻電場時，在放電極周圍強電場作用下，氣體首先被電離產(chǎn)生了大量的陰離子和陽離子，并使粉塵荷電，荷電粉塵在電場的作用下，便向電極性相反的電極運動而沉積在電極上，以達到粉塵和氣體分離的目的。除塵器設(shè)有自動清灰裝置，粉塵沉積達到一定量或根據(jù)實際情況進行定時振打，用以清除電極上沉積的粉塵。粉塵掉落，通過集灰斗收集；再經(jīng)由卸灰裝置卸灰后，進行后續(xù)處理。另外設(shè)備可配備火警探測和報警裝置以應(yīng)對設(shè)備內(nèi)部可能發(fā)生的火災隱患。

2.2 “單電源供電分電場”專利技術(shù)原理

單電源供電分電場，就是采用單電源供電，通過放電極的幾何尺寸配置使電場分布更適合流動的煙塵粒徑、濃度的變化，使電場順氣流的方向分成若干個電場強度不等的電場，電場強度沿煙氣流動的方向逐漸加強；并且每個電場相當于一個獨立電源供電的靜電除塵器，如分成兩個電場即相當于用三個電源供電的六電場靜電除塵器。其每個小電場對應(yīng)處理一種參數(shù)的煙氣，煙氣就相當于采用了六臺電源代電一個電場分布的多電場的靜電除塵器串聯(lián)處理；消除細小煙塵及水霧的效率會提高，效果更好。如果采用單獨電源供電的兩電場靜電除塵器，則要提供三臺電源，造價則提高，從而增加用戶的投資成本。單電源供電分電場技術(shù)就可以在同等效率下節(jié)省成本降低電耗。在技術(shù)上，單電源供電分電場是按煙氣參數(shù)的變化進行分段設(shè)計，即采用動態(tài)的方法設(shè)計，使電場分布更合理，提高極板和電源的利用率[2]。

2.3 靜電除塵器特點

(1)靜電除塵器結(jié)構(gòu)相對簡單，安裝方便，運行穩(wěn)定。

(2)單電源多電場專利技術(shù)，比常規(guī)電除塵器的效率高，能耗低，體積小，站地面積小。

(3)單電源多電場專利技術(shù)，分段設(shè)計使收塵極的利用率得到提高。

(4)電除塵阻力小(250 Pa)，系統(tǒng)動力不增加；維護量小，運行成本低(無需更換濾料或易耗品)。

(5)粉塵通過集灰斗收集，再通過卸灰裝置可直接回收利用干灰。

(6)干式靜電除塵器可以承受比較高的煙氣溫度。

(7)采用良好的外絕緣方式，避免絕緣體與粉塵直接接觸，保證安全穩(wěn)定運行。

3 設(shè)計參數(shù)

(1)設(shè)計入口煙氣量: 150 000 m3/h；(2)入口煙塵濃度：3 000 mg/Nm3；(3)出口煙塵濃度: 30 mg/Nm3；(4)除塵效率≥99%； (5)設(shè) 備 阻 力：250 Pa；(6)二 次 電 流300 mA；(7)二 次 電 壓60 kV；(8)供電電源數(shù) 3臺

4 設(shè)備主要結(jié)構(gòu)及性能

(1)干式靜電除塵器由進風口、出風口、集灰斗、主體、高壓電源組成。主體包括殼體、放電極(電暈極)、集塵極(極板)、絕緣箱體、清灰裝置，卸灰裝置。

(2)進風口，內(nèi)設(shè)置均風裝置，改善不均勻的煙氣流速分布提高除塵效率。

(3)出風口。

(4)集塵極系統(tǒng)是由若干排極板與電暈極相間排列共同組成電場，是使粉塵沉積的重要部件之一。

(5)放電極(陰極線)采用鈦金屬材質(zhì)的φ19管材、長針刺線型；采用“單電源供電多電場分布”專利技術(shù)(專利號ZL 97 2 46596.0)，按動態(tài)和分布參數(shù)對放電極(陰極線)進行設(shè)計，使整個通道都達到高除塵效率提高除塵除霧效率。

(6)絕緣子室設(shè)計在設(shè)備兩側(cè)，采用外置絕緣結(jié)構(gòu)，避免了絕緣子與含塵氣體接觸，能更好地確保絕緣子干凈、干燥，避免結(jié)露、減少爬電現(xiàn)象，從而達到有效絕緣的目的。

(7)殼體，可分為兩部分；一部分是承受電收塵器全部結(jié)構(gòu)重量及外部附加荷載的框架；另一部分是用以將外部空氣隔開，獨立形成一個電收塵環(huán)境的墻板。

(8)集灰斗是將從電極上振打下來的粉塵進行集中，屬于臨時儲存裝置。粉塵達到一定量后，經(jīng)卸灰裝置后運送到后續(xù)處理系統(tǒng)中進行回收或處理。

(9)干式靜電除塵器設(shè)備采高壓整流電源供電，電源型號為CKD-300 mA/60 kV，每個單元配套一個電源。每個單元獨立供電，確保一個單元故障，另兩個單元還能正常工作。

(10)所有控制部分采用集中控制，主要控制包括：高壓電源控制、安裝聯(lián)鎖控制、清灰系統(tǒng)控制、超溫報警控制、故障報警控制。

5 運行效果

干式靜電除塵器投入運行后，除塵效果明顯，不再出現(xiàn)生產(chǎn)投料時發(fā)生陣發(fā)性黑煙排放。改造后系統(tǒng)運行正常，運行的各項指標正常、穩(wěn)定。達到廣東省地方標準DB 44/27—2001《大氣污染排放限值》表2第二時段二級標準限值的要求；檢測結(jié)果：干式靜電除塵器的出口煙塵量排放濃度7.04 mg/m3低于排放要求的120 mg/m3；二氧化硫小于3 mg/m3低于排放要求的500 mg/m3；氮氧化物4.5 mg/m3低于排放要求的120 mg/m3。