無(wú)動(dòng)力離子風(fēng)靜電除塵器在大包回轉(zhuǎn)臺(tái)除塵中的應(yīng)用

張朝勇

（江蘇利淮鋼鐵有限公司，江蘇 淮安 223001）

目前國(guó)內(nèi)各大鋼廠均有數(shù)量不等的連鑄生產(chǎn)線用于生產(chǎn)連鑄鋼坯，在鋼坯澆鑄過(guò)程中大包鋼包口、中包車澆注口及火焰切割機(jī)切割鑄坯的點(diǎn)位等位置均會(huì)有大量高溫?zé)焿m散逸的情況，在鋼包及中間包中添加覆蓋劑、添加劑的時(shí)候高溫?zé)焿m還會(huì)瞬間帶走大量添加劑中的輕質(zhì)成分隨著煙氣散逸到車間各處。散逸的煙塵彌散在車間內(nèi)造成車間內(nèi)工作環(huán)境的惡化影響操作工人的職業(yè)健康，同時(shí)車間內(nèi)能見(jiàn)度降低，影響天車工人操作的視線，存在安全隱患。

目前國(guó)內(nèi)有部分鋼廠連鑄生產(chǎn)線已配套有相應(yīng)的除塵設(shè)備，結(jié)合連鑄生產(chǎn)線大包回轉(zhuǎn)除塵點(diǎn)位的結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)特點(diǎn)，傳統(tǒng)的除塵方案一般采用布袋除塵器、塑燒板除塵器、靜電除塵器、濕法除塵器等除塵方式。

連鑄線大包回轉(zhuǎn)臺(tái)除塵具體的工藝流程：在大包回轉(zhuǎn)臺(tái)區(qū)域增加相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)作為收塵罩的支撐梁；考慮到大包回轉(zhuǎn)臺(tái)相關(guān)設(shè)備的吊裝和檢修工作在除塵區(qū)域上方布置1臺(tái)移動(dòng)式收塵罩可以根據(jù)生產(chǎn)需要左右移動(dòng)；收塵罩后方連接收塵管道、引風(fēng)機(jī)和除塵器，大包澆鑄過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入收塵罩后在引風(fēng)機(jī)作用下通過(guò)管道進(jìn)入除塵器內(nèi)部完成煙氣凈化。

1 傳統(tǒng)除塵方案主要存在的弊端

1）設(shè)備布置困難。設(shè)備布置在廠房外收塵管道的長(zhǎng)度會(huì)增加，沿途阻損增大，為保證收塵效果風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)需要相應(yīng)增大來(lái)與系統(tǒng)匹配，增加了設(shè)備的投資成本。

2）設(shè)備施工難度大。綜合考慮生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備布置情況，大直徑的收塵管線一般需要增加多處彎頭或者方圓轉(zhuǎn)換才能在廠房立柱或設(shè)備之間穿插連接起除塵器和收塵罩，施工難度很大。

3）投資成本高。傳統(tǒng)除塵系統(tǒng)包括了引風(fēng)機(jī)和收塵管道，再考慮設(shè)備配件及設(shè)備施工工作量和施工難度，相對(duì)于除塵設(shè)備所產(chǎn)生的環(huán)保效益而言，總的投資費(fèi)用偏高。

4）后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高：傳統(tǒng)的除塵系統(tǒng)設(shè)備總的運(yùn)行能耗高，設(shè)備組成偏多也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的故障率提高運(yùn)行維護(hù)成本也會(huì)相應(yīng)增加。

5）除塵效果難以保證。部分企業(yè)在設(shè)計(jì)除塵系統(tǒng)時(shí)為了省事會(huì)把收塵管道直接并入廠房原有的三次除塵系統(tǒng)，煙氣流場(chǎng)未經(jīng)過(guò)專業(yè)分析和設(shè)計(jì)，增大了三次除塵系統(tǒng)的工作負(fù)荷，除塵系統(tǒng)的使用效果難以保證，只能成為應(yīng)對(duì)環(huán)保檢查的空架子。

對(duì)于連鑄線大包回轉(zhuǎn)除塵點(diǎn)位的已有除塵技術(shù)雖然在部分鋼鐵企業(yè)有投產(chǎn)的案例，但是除塵工藝具有投資成本大、占地面積大、施工難度高、后期運(yùn)行成本高的不足之處，采用并入三次除塵系統(tǒng)的方案除塵效果也難以保證。

2 離子風(fēng)靜電除塵技術(shù)

離子風(fēng)又稱電暈風(fēng)，是高壓電暈放電時(shí)的特殊現(xiàn)象。電暈放電是在電極曲率較大處，電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界場(chǎng)強(qiáng)時(shí)空氣被電離產(chǎn)生的特殊放電的現(xiàn)象。在電暈電離空氣的過(guò)程中引發(fā)“電子雪崩”導(dǎo)致空氣流動(dòng)行程的“離子態(tài)”的風(fēng)常被稱為離子風(fēng)。離子風(fēng)效應(yīng)最早與1709年Hauksbee首次發(fā)現(xiàn)，此后法拉第、麥克斯韋等科學(xué)家都進(jìn)行了大量的相關(guān)試驗(yàn)和研究，直到2006年Chattock通過(guò)試驗(yàn)總結(jié)形成了初步的離子風(fēng)效應(yīng)理論。

離子風(fēng)靜電除塵技術(shù)是一種新型的靜電除塵技術(shù)。該技術(shù)主要利用陣列針陰極在高壓電源的作用下產(chǎn)生高密度的離子風(fēng)束作為荷電粉塵向收塵極移動(dòng)的動(dòng)力，相比于傳統(tǒng)依靠荷電粉塵在電場(chǎng)中所受的庫(kù)侖力作為荷電粉塵移動(dòng)動(dòng)力的靜電除塵器，具有設(shè)備占地小、除塵效率高等優(yōu)點(diǎn)。

3 無(wú)動(dòng)力離子風(fēng)靜電除塵技術(shù)

結(jié)合連鑄線大包回轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)工藝，利用離子風(fēng)靜電除塵技術(shù)高效除塵的特點(diǎn)提出一種新型的無(wú)動(dòng)力離子風(fēng)靜電除塵器技術(shù)。

該技術(shù)利用高溫?zé)煔獗旧淼臒釋?duì)流作用作為煙氣自主進(jìn)入除塵器的動(dòng)力完成煙氣的凈化，省去了高能耗的引風(fēng)機(jī)和冗長(zhǎng)的管道，滿足大包回轉(zhuǎn)臺(tái)除塵的需求的同時(shí)大大降低了運(yùn)行能耗。

3.1 方案描述

分別在大包回轉(zhuǎn)平臺(tái)廠房立柱和中包車操作平臺(tái)立柱上新增橫梁作為除塵器移動(dòng)支架的軌道梁，離子風(fēng)除塵器移動(dòng)支架下裝有可變頻控制的行走機(jī)構(gòu)滿足除塵器在工作位和檢修位的移動(dòng)需求。

鋼包和中包車在連鑄生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠跓釋?duì)流作用下上升進(jìn)入離子風(fēng)靜電除塵器完成凈化，凈化后的煙氣粉塵含量滿足國(guó)家超低排放的要求后直接排放到車間內(nèi)。電除塵系統(tǒng)主要包括：靜電除塵器本體、除塵器安裝支架、除塵器檢修平臺(tái)，移動(dòng)導(dǎo)軌，移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置、高壓電源、高壓接地線、PLC控制系統(tǒng)等（見(jiàn)圖1）。

圖1 大包除塵點(diǎn)位無(wú)動(dòng)力離子風(fēng)除塵設(shè)備

3.2 性能指標(biāo)和關(guān)鍵參數(shù)（見(jiàn)表1）

表1 電除法器的性能指標(biāo)和關(guān)鍵參數(shù)

3.3 設(shè)備運(yùn)行情況

離子風(fēng)靜電除塵技術(shù)已在江蘇某鋼鐵企業(yè)連鑄線大包回轉(zhuǎn)臺(tái)投產(chǎn)運(yùn)行，投產(chǎn)后除塵設(shè)備除塵效果良好，連鑄線澆注過(guò)程中除塵器出口無(wú)肉眼可見(jiàn)煙塵。

設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行三個(gè)月后經(jīng)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)除塵器出口煙氣含塵量平均值為0.757 mg/m3，遠(yuǎn)低于超低排放的相關(guān)要求。

靜電除塵器正常工作時(shí)二次電壓約36 kV，二次電流約370 mA，綜合考慮除塵設(shè)備其他用電設(shè)備能耗，除塵器平均運(yùn)行功率不超過(guò)15 kW；除塵器極板極線清灰一周進(jìn)行一次，每次耗水量約3 m3,耗氣量約10 m3。除塵器正常工作的能耗遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)有動(dòng)力除塵形式。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)動(dòng)力離子風(fēng)靜電除塵技術(shù)克服了傳統(tǒng)除塵技術(shù)占地面積大、投資成本高、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、除塵效果不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，根據(jù)不同的工況可以自由搭配極板極線的配置保證除塵器出口粉塵含量滿足國(guó)家超低排放的要求。由于設(shè)備主要占用連鑄線上方的凈空間對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)條件要求不高，對(duì)于有連鑄除塵需求的廣大鋼鐵企業(yè)具備大面積推廣應(yīng)用的條件，市場(chǎng)前景廣闊。