柔性極板濕式電除塵技術(shù)在燒結(jié)機(jī)煙氣治理中的應(yīng)用

馬鴻良

摘 要：目前燒結(jié)煙氣治理主要采用多管除塵器、靜電除塵器加濕法脫硫的形式，達(dá)到新的環(huán)保要求具有較大難度，柔性極板濕式電除塵器應(yīng)用于燒結(jié)機(jī)煙氣濕法脫硫之后的深度處理，可以使煙塵排放濃度遠(yuǎn)低于排放限制的要求。本文對其實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹和分析，通過使用結(jié)果證明，此技術(shù)在燒結(jié)機(jī)煙氣治理中具有良好的適用性。

關(guān)鍵詞：柔性極板；濕式電除塵器；燒結(jié)機(jī)煙氣

中圖分類號：X757 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0004-04

Application of Flexible Plate Wet Electrostatic Precipitator in the Treatment of Sintering Machine Flue Gas

Ma Hongliang

（Shandong Shenhua Shanda Energy & Environment CO.，Ltd， Jinan Shandong 250014）

Abstract：At present， the treatment of sintering flue gas mainly adopts the form of multi tube dust collector， electrostatic precipitator and wet desulfurization， which has great difficulty in reaching new environmental protection requirements，The flexible plate wet electrostatic precipitator can be used in the process of wet desulfurization of sintering machine， and can make the concentration of dust emission is much lower than the requirement of the emission limits. This paper introduces and analyzes the practical application of this technology in the sintering machine flue gas treatment.

Key words：Flexible Plate；WESP；Sintering Machine Flue Gas

鋼鐵工業(yè)長期在我國國民經(jīng)濟(jì)中處于基礎(chǔ)性地位，具有高能耗和高污染的特點(diǎn)。鋼鐵生產(chǎn)包括焦化、燒結(jié)、煉鋼等工序，其中燒結(jié)工序是污染物控制的重點(diǎn)之一，燒結(jié)煙氣粉塵污染的治理已經(jīng)我國各大鋼鐵企業(yè)減排的重要課題[1]。隨著我國環(huán)保壓力的加大，新建燒結(jié)機(jī)的煙塵排放濃度要求達(dá)到30mg/Nm3，特別排放限值區(qū)域甚至高達(dá)20 mg/Nm3[2]。目前燒結(jié)煙氣治理主要采用多管除塵器、靜電除塵器加濕法脫硫的形式，達(dá)到如此之高的排放要求難度很大，需要設(shè)置新的環(huán)保設(shè)施，濕式電除塵器成為解決此問題的適用技術(shù)之一。

1 濕式電除塵器技術(shù)介紹

濕式電除塵器最早在1907年開始應(yīng)用于硫酸和冶金工業(yè)生產(chǎn)中，除去煙氣中微細(xì)粉塵和酸霧等污染物。由于濕式電除塵器是控制燃煤煙氣PM2.5非常有效的設(shè)備，在發(fā)達(dá)國家的電力等工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，已有50余套不同類型的濕式電除塵器應(yīng)用于美國、歐洲及日本的電廠，主要作為大氣復(fù)合污染物控制系統(tǒng)的最終處理裝備，用于去除濕法脫硫無法收集的酸霧、控制PM2.5微細(xì)顆粒物及解決煙氣排放濁度問題。

1.1 濕式電除塵器的工作原理

濕式電除塵器工作原理與傳統(tǒng)電除塵器相似，依靠的都是靜電力，所不同的是工作環(huán)境為一“濕”一“干”，濕式靜電除塵器裝置處理的是脫硫后的濕煙氣，布置在除塵脫硫系統(tǒng)的尾部，作為除塵脫硫系統(tǒng)中煙囪排放之前的最后一道屏障，在保證煙塵達(dá)標(biāo)、解決“石膏雨”等諸多方面具有重要的作用。

濕式靜電除塵器裝置主要由陰極、陽極和電源等組成。其工作原理為：在裝置的陽極和陰極線之間施加數(shù)萬伏直流高壓電，在強(qiáng)電場的作用下，電暈線周圍產(chǎn)生電暈層，電暈層中的空氣發(fā)生雪崩式電離，從而產(chǎn)生大量的負(fù)離子和少量的陽離子。隨飽和濕煙氣進(jìn)入裝置內(nèi)的塵（霧）粒子與這些正、負(fù)離子相碰撞而荷電，荷電后的塵（霧）粒子由于受到高壓靜電場庫侖力的作用，向陽極運(yùn)動(dòng)；到達(dá)陽極后，將其所帶的電荷釋放掉，塵（霧）粒子就被陽極所收集，進(jìn)而通過水沖刷的方式將其清除。

1.2 濕式電除塵器的分類

目前，國內(nèi)濕式靜電除塵器按照陽極板的材質(zhì)進(jìn)行分類，有三個(gè)不同的技術(shù)流派：一是金屬極板的濕式電除塵技術(shù)；二是柔性極板濕式電除塵技術(shù)；三是導(dǎo)電玻璃鋼極板濕式電除塵技術(shù)。

1.2.1 金屬陽極

采用不銹鋼板為陽極收塵，布置形式為臥式，煙氣流為水平進(jìn)水平出，結(jié)構(gòu)形式類似于干式靜電除塵器。由于極板材質(zhì)采用316L，不具備很好的防腐性能。主要依靠極板上的一層均勻的水膜以避免極板受到煙氣的腐蝕，水膜一旦出現(xiàn)破損，陽極板將很快腐蝕，因此，運(yùn)行中需要不斷的補(bǔ)水，增加了耗水量，為了中和沖洗水酸性，還需加堿，噴淋水循環(huán)系統(tǒng)較為復(fù)雜。

1.2.2 導(dǎo)電玻璃鋼陽極

采用導(dǎo)電玻璃鋼為陽極收塵，導(dǎo)電玻璃鋼為整體式模塊化布置，可以蜂窩狀形式或板式形式。裝置以立式布置為主，可實(shí)現(xiàn)臥式布置；陽極板可實(shí)現(xiàn)整體模塊化，陽極組件采用工廠成型，但模塊較大，安裝之后無法進(jìn)行單管更換；技術(shù)設(shè)備內(nèi)部設(shè)置1～2套沖洗管網(wǎng)，陽極長度6米時(shí)一般設(shè)置上下2套沖洗系統(tǒng)，但仍無法做到單管單沖，長期運(yùn)行結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)較大。

1.2.3 柔性纖維織物陽極

采用柔性纖維織物為陽極收塵，柔性纖維織物通過張緊裝置固定，形成蜂窩狀。裝置為立式布置，煙氣可實(shí)現(xiàn)上進(jìn)下出或下進(jìn)上出。被浸濕的纖維極板有了導(dǎo)電性，可用來來收集煙氣中的霧滴，其所使用的柔性纖維織物耐腐蝕性高，纖維織物自身防腐，無需額外防腐措施；由于柔性電極的毛細(xì)作用，被收集下來的水霧可在集塵極表面形成一層均勻連續(xù)的水膜，依靠收集液完成自身的沖洗清灰，只需定期沖洗提高表面潔凈度，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行中的近零水耗。

1.2.4 各種極板濕式電除塵器技術(shù)對比

根據(jù)目前三種形式極版的濕式電除塵器的技術(shù)路線和使用情況對比，柔性極板具有獨(dú)到的技術(shù)優(yōu)勢，正得到越來越廣泛的實(shí)際應(yīng)用，各種形式極板的技術(shù)對比情況見表1。

2 柔性極板濕式電除塵器用于燒結(jié)機(jī)煙氣治理的適用性

燒結(jié)機(jī)煙氣普遍具有以下特征：（1）平均煙氣溫度80～120℃，波動(dòng)范圍較大。（2）煙氣濕度小，含水率約3%～5%。（3）粉塵含鐵量和燒結(jié)礦的含鐵量相近，F(xiàn)e在50%以上，CaO占10%左右、SiO2在10%以下，其余為少量MgO等。（4）粉塵比電阻109～1012Ω·cm[3]。燒結(jié)機(jī)煙塵粉塵粒徑較小，本身不易被捕集[4]，目前燒結(jié)機(jī)煙氣治理已基本進(jìn)行了預(yù)除塵和脫硫處理，粉塵濃度普遍降到100mg/Nm3以下，但是由于剩余粉塵中微細(xì)粉塵含量大，且煙氣溫度降為50～60℃，濕度大為增加，因而繼續(xù)降低粉塵排放濃度的技術(shù)選擇有限。

濕式電除塵器用于濕法脫硫裝置之后，適合于對燒結(jié)機(jī)煙氣進(jìn)行深度處理，使煙塵進(jìn)一步達(dá)標(biāo)排放。濕式電除塵器對煙氣波動(dòng)的適應(yīng)性較好，不受粉塵比電阻變化的影響，對PM10、PM2.5等微細(xì)粉塵的捕集能力很強(qiáng)，也能同步解決對脫硫造成的石膏雨攜帶等問題。柔性極板濕式電除塵器更是在系統(tǒng)的安裝、運(yùn)行的方便性和可靠性，容易檢修以及經(jīng)濟(jì)性等多方面具有優(yōu)勢，是徹底解決燒結(jié)機(jī)煙塵問題的最優(yōu)技術(shù)之一。

3 工程實(shí)例

山東某鋼鐵公司現(xiàn)有一臺96m2燒結(jié)機(jī)和一臺120m2燒結(jié)機(jī)，前期已建設(shè)了多管除塵器加石灰石—石膏濕法脫硫的環(huán)保設(shè)施，為了滿足新的環(huán)保要求，煙塵排放濃度需要達(dá)到20mg/Nm3的低值，因此必須對現(xiàn)有的環(huán)保設(shè)施進(jìn)行升級改造，該公司經(jīng)過調(diào)研對比，決定采用柔性極板濕式電除塵器對煙塵進(jìn)行深度治理。

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)及環(huán)保指標(biāo)

本工程實(shí)例在設(shè)計(jì)中充分考慮了燒結(jié)機(jī)組的特點(diǎn)、煙氣及煙塵的特性以及要求達(dá)到的排放指標(biāo)，對工藝參數(shù)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)合理的選擇。本工程的設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

3.2 系統(tǒng)設(shè)置及設(shè)備布置

3.2.1 濕除系統(tǒng)設(shè)置

柔性極板濕式電除塵器主要包括殼體、陽極及陰極、沖洗系統(tǒng)、收集液的排放系統(tǒng)以及其他輔助系統(tǒng)等組成。殼體充分考慮了內(nèi)部氣流均布的要求，在進(jìn)、出氣口等需要位置設(shè)置了導(dǎo)流板、整流格柵等布?xì)獯胧?，防止因?yàn)闅饬髌髟斐烧w除塵效率的降低。陽極裝置包括沉淀極和支撐梁，沉淀極采用柔性纖維織物，具有抗腐蝕性能好、質(zhì)量輕、在線連續(xù)工作等特點(diǎn)。正常運(yùn)行時(shí)，柔性陽極表面形成一層連續(xù)水膜，收集下來的煙塵、石膏液滴等隨水膜重力自流至下部，實(shí)現(xiàn)在線清灰。陰極裝置包括陰極線、上下部吊掛裝置、絕緣裝置。陰極線采用合金鋼，耐腐蝕，廣泛適用于飽和濕煙氣環(huán)境。陰極線固定于上下框架上，框架通過絕緣裝置支撐。裝置裝置內(nèi)設(shè)兩層沖洗管網(wǎng)：陰極沖洗管網(wǎng)和陽極沖洗管網(wǎng)。陰極沖洗管網(wǎng)主要進(jìn)行開機(jī)前沖洗以及關(guān)機(jī)后沖洗，正常運(yùn)行水耗幾乎為零。陽極沖洗管網(wǎng)與陽極支撐框架合為一體使用，主要考慮保護(hù)陽極，具備連續(xù)在線沖洗功能，正常運(yùn)行時(shí)無需開啟。因系統(tǒng)的沖洗水耗量極小，所以沖洗水無需設(shè)置專門的供水系統(tǒng)，而是從脫硫系統(tǒng)的除霧器沖洗水管網(wǎng)直接接引，其供水量、水壓均滿足要求。系統(tǒng)的收集液主要來自于陽極，呈酸性，量小，此部分液體可以直接并入脫硫漿液，參與脫硫系統(tǒng)的循環(huán)，不會對脫硫效率產(chǎn)生任何影響，不會破壞脫硫系統(tǒng)的水平衡。

3.2.2 濕除系統(tǒng)設(shè)備布置

根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場的實(shí)際場地情況，系統(tǒng)的布置靈活設(shè)計(jì)。#1機(jī)組濕式電除塵器布置在#1脫硫塔的頂部出口（機(jī)械除霧器的上部），因?yàn)槊摿蛩八A(chǔ)設(shè)計(jì)余量不足以支撐濕除，所以另起框架對濕式靜電除塵器進(jìn)行支撐，煙氣經(jīng)濕除后通過濕除頂部直排煙囪排放；#2機(jī)組濕式靜電除塵器單獨(dú)布置，采用煙氣下進(jìn)上出的形式，煙氣從脫硫塔頂帽水平排出后進(jìn)入濕除入口，除塵后通過濕除頂部直排煙囪排放。

3.3 設(shè)備運(yùn)行效果及分析

本工程項(xiàng)目2015年2月份簽訂合同，2015年6月份工程竣工，投入運(yùn)行，工程歷時(shí)4個(gè)個(gè)月。工程竣工之后，建設(shè)單位聯(lián)合總包單對工程進(jìn)行了性能驗(yàn)收，具體的結(jié)果如表3所示，之后，當(dāng)?shù)丨h(huán)保局環(huán)境監(jiān)測站又對項(xiàng)目進(jìn)行了環(huán)保驗(yàn)收，經(jīng)過測試，濕除出口的煙塵平均排放濃度為16mg/Nm3，且運(yùn)行穩(wěn)定，完全符合并高于《GB 28662-2012鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中最為嚴(yán)格的煙塵排放要求。

通過表3可以看出，經(jīng)過柔性極板濕式電除塵器對燒結(jié)機(jī)煙氣的深度處理之后，煙塵排放濃度穩(wěn)定小于20mg/Nm3，說明本次對煙塵處理的升級改造十分成功。而且，整套系統(tǒng)的電耗處于較低水平，水耗極低，運(yùn)行費(fèi)用大大低于其他類似除塵裝置。經(jīng)過3個(gè)多月的運(yùn)行檢查發(fā)現(xiàn)，設(shè)備內(nèi)部極板和極線干凈光潔，沒有出現(xiàn)結(jié)垢難以沖洗的現(xiàn)象，在極低水耗的條件下達(dá)到如此好的沖洗效果，進(jìn)一步證明了柔性級濕式電除塵器極板水膜自清灰的優(yōu)良特性。如圖1所示。

4 結(jié)語

（1）柔性級濕式電除塵器應(yīng)用于鋼鐵廠燒結(jié)機(jī)煙氣的深度處理，應(yīng)用于濕法脫硫之后，能有效的降低煙塵的排放濃度。同時(shí)，相對于采用其他形式極板的濕除設(shè)備，具有不易結(jié)垢、無廢水處理問題、電耗水耗小、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)勢，是徹底解決燒結(jié)機(jī)煙塵問題的最優(yōu)技術(shù)之一。

（2）山東某鋼鐵公司兩臺燒結(jié)機(jī)組在應(yīng)用柔性極板濕式電除塵器之后，煙塵排放濃度降低到16mg/Nm3，低于排放標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，維護(hù)量小，運(yùn)行3個(gè)月余經(jīng)檢查，內(nèi)部件干凈光潔，期間未發(fā)生故障。工程實(shí)例說明，柔性極板濕式電除塵器應(yīng)用于燒結(jié)機(jī)煙塵治理的良好適用性。

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