再論燒結(jié)機(jī)頭電除塵器的應(yīng)用及其特點(diǎn)
1、前言
機(jī)頭電除塵器作為除塵設(shè)備，起著處理廢棄粉塵，凈化空氣的作用，同時(shí)作為一種重要的工藝設(shè)備，對燒結(jié)生產(chǎn)和工藝起著重要的配套作用。宣化冶金環(huán)保設(shè)備制造（安裝）有限責(zé)任公司作為主要研究冶金系統(tǒng)除塵設(shè)備設(shè)計(jì)制造廠家，僅機(jī)頭電除塵器就設(shè)計(jì)和成功運(yùn)行了上百臺(tái)，積累了豐富的設(shè)計(jì)和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。但隨著高堿度燒結(jié)工藝的廣泛應(yīng)用，燒結(jié)機(jī)容量的加大，燒結(jié)料層的不斷加厚，機(jī)頭電除塵器的煙氣、煙塵成分、高負(fù)壓操作也變得更加復(fù)雜，對除塵器收塵非常不利，這給機(jī)頭電除塵器設(shè)計(jì)帶來許多困難。我們在第十一屆全國電除塵器學(xué)術(shù)會(huì)議上主要對燒結(jié)機(jī)機(jī)頭煙氣、煙塵特點(diǎn)和機(jī)頭電除塵器的造型特點(diǎn)進(jìn)行了探討。本文對機(jī)頭電除塵器作了進(jìn)一步的闡述，針對燒結(jié)工藝的變化及實(shí)際使用中的問題，作出了相應(yīng)的改進(jìn)和提高。
2、機(jī)頭電除塵器的基本原理、特點(diǎn)
2.1 基本原理
利用負(fù)高壓尖端放電，釋放出電子，電子吸附在中性的粉塵上，使其帶負(fù)電荷，然后在電場力的作用下，帶負(fù)電荷的粉塵向正極移動(dòng)并吸附，帶正電荷的粉塵向負(fù)極移動(dòng)并吸附，從而完成收塵。通過振打，使灰落入下部的灰斗中并定期排出。
2.2 機(jī)頭電除塵器的特點(diǎn)
2.2.1 高負(fù)壓：16000Pa—23000Pa；
常規(guī)電除塵器，如燒結(jié)機(jī)機(jī)尾、整粒、配料、熔劑以及電廠鍋爐等配置的電除塵器，煙氣負(fù)壓均為4000—7000Pa之間。機(jī)頭除塵器則不同，隨著高堿度燒結(jié)工藝的廣泛應(yīng)用，燒結(jié)機(jī)容量的加大，燒結(jié)機(jī)的料層也在普遍加厚，而且采用國外進(jìn)口大風(fēng)量風(fēng)機(jī)，高負(fù)壓操作，所以煙氣負(fù)壓相當(dāng)高，一般均在 16000—23000Pa，這就對燒結(jié)機(jī)機(jī)頭除塵器的強(qiáng)度和剛度提出更高的要求。
2.2.2 高比電阻：1011—1013Ω·Cm，不易收塵；
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表1對武鋼機(jī)頭粉塵比電阻測試結(jié)果
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實(shí)踐表明：煙氣中粉塵比電阻值維持在104～5×1010Ω·Cm時(shí)，最有得電除塵器對粉塵的捕食，并能取得理想的除塵效果。當(dāng)比電阻小于1×104Ω·Cm時(shí)，除塵效率隨著比電阻的降低而大幅降低，造成二次飛揚(yáng)；當(dāng)比電阻大于5×1010Ω·Cm時(shí)，造成反電暈現(xiàn)象，電除塵器的性能卻隨著比電阻的增高而下降。
2.2.3 粉塵細(xì)：氧化鉀、氧化鈉含量高，且粒徑小，比重輕，易產(chǎn)生二次飛揚(yáng)；
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表2對武鋼各類除塵灰分檢驗(yàn)報(bào)告
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表3武鋼機(jī)頭電除塵器灰分檢驗(yàn)報(bào)告
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從表中可以看出：燒結(jié)機(jī)頭除塵中K2O、Na2O含量明顯高于其它各類除塵；且后置電場更高。
3 排放超標(biāo)的原因分析
3.1 國內(nèi)燒結(jié)用料分析
3.1.1 國內(nèi)各大鋼鐵公司燒結(jié)廠采用的燒結(jié)原料除部分采用國產(chǎn)礦外，大多數(shù)廠家不同程度地采用外礦，如：澳大利亞礦、巴西礦、南非礦、印度礦等。
3.1.2 由于外礦從產(chǎn)地經(jīng)過海上運(yùn)輸?shù)絿鴥?nèi)各碼頭，浸入了部分海水。因此，除了自身含的K2O、Na2O外，還增加了海水中的NaCL、MgCL2等成分。
3.1.3 機(jī)頭電除塵器處理的燒結(jié)粉塵的成分、比電阻、堆積比重存在著很大的差異。即使相同規(guī)格的燒結(jié)機(jī)，也會(huì)因?yàn)闊Y(jié)礦的產(chǎn)地、燒結(jié)工藝不同而采用不同截面、電場數(shù)不同的電除塵器。
3.1.4 浸入部分海水的燒結(jié)礦在燒結(jié)過程中額外增加了K2O、Na2O的含量，而且在后面電場中的含量更高。粉塵的規(guī)程密度小于0.3t/m3；粉塵荷電困難；在極板上吸附后不易振打清灰，脫落后不易沉降，造成很大的二次飛揚(yáng)，達(dá)不到設(shè)計(jì)的排放要求。
3.2 電場風(fēng)速過高
計(jì)算公式為：V=Q/F
式中：Q—煙氣量；F－電除塵器斷面積。
目前一般煙氣除塵器電場風(fēng)速都在0.6-1.5m/s之間，從多依奇公式可以看到，電場風(fēng)速與收塵效率無關(guān)，但對于確定的收塵板面積而言，過高的電場風(fēng)速，不僅使電場長度增長，使電除塵器整體顯得細(xì)長，占地面積增大，而且會(huì)引起粉塵的二次飛揚(yáng)，降低除塵效率；反之，在一定的處理煙氣量條件下，過低的電場風(fēng)速必然需要大的電場斷面，這就使得電除塵器結(jié)構(gòu)龐大，氣流沿?cái)嗝娴姆植坎痪鶆颉Ｒ虼，?yīng)選取滿足除塵效率的最經(jīng)濟(jì)的電場風(fēng)速。同時(shí)電場風(fēng)速還與煙氣特性、粉塵特性有關(guān)，當(dāng)粉塵粒徑大、粉塵量大、粉塵比阻低的煙氣粉塵，電場風(fēng)速可適當(dāng)降低。
因此針對機(jī)頭煙氣粉塵特點(diǎn)及近兩年機(jī)頭電除塵器運(yùn)行的情況，電場風(fēng)速V一般取0.8—1.0m/s之間。
3.3 漏風(fēng)的影響
機(jī)頭電除塵器為高負(fù)壓運(yùn)行，本體構(gòu)件連接處、人孔門處、陰陽極振打穿軸處、進(jìn)出口法蘭、管道與膨脹節(jié)（補(bǔ)償器）的連接處的漏風(fēng)，會(huì)造成煙氣量的增大和溫度的降低，嚴(yán)重時(shí)煙氣的結(jié)露，造成電暈極肥大，絕緣件的爬電和設(shè)備內(nèi)部的腐蝕。
灰斗儲(chǔ)灰及卸灰制度的影響，若采用手動(dòng)定期卸灰，會(huì)造成卸空，一定時(shí)間內(nèi)，卸灰閥處的漏風(fēng)，使灰斗上部局部的煙氣溫度降低，陰陽極下部的粉塵潮濕，對振打清灰造成不良影響，同時(shí)灰斗受潮，造成蓬灰現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)灰斗漏氣量為5%時(shí)，除塵效率下降50%；當(dāng)灰斗漏氣量為15%時(shí)，除塵效率下降為零。
3.4 粉塵的回收工藝
從表一可以看出：后置電場主要含的是輕質(zhì)絮狀粉塵，這種粉塵比電阻值高，堆積比重小，不易捕集，而且其利用價(jià)值不高。返礦后，相當(dāng)一部分又返回到煙氣中，其富集的結(jié)果造成除塵器的效果惡化。從表二、表三可以看出：堿金屬含量高，這樣會(huì)使高爐爐身部位結(jié)瘤，風(fēng)口燒壞，焦炭粉化，經(jīng)常懸料，焦化增高，產(chǎn)量降低。
4 經(jīng)過對排行超標(biāo)原因的分析，機(jī)頭除塵器需從設(shè)計(jì)和燒結(jié)工藝兩方面作出改進(jìn)：
4.1機(jī)頭除塵器在設(shè)計(jì)中作出的改進(jìn)
4.1.1機(jī)頭除塵器預(yù)荷電技術(shù)
經(jīng)驗(yàn)得知，在第一電場每通道的第一塊極板附灰量很小。這是由于在粉塵進(jìn)入除塵器后，當(dāng)經(jīng)過第一塊極板里根本沒來得及荷電就進(jìn)入電場，所以第一塊極板沒有達(dá)到除塵作用。為改變這一缺陷，采取預(yù)荷電技術(shù)，在電除塵器第一電場前設(shè)置一排預(yù)荷電裝置，（供電裝置與一電場的供電裝置共用），以使進(jìn)入電場的粉塵提前荷電，減少機(jī)頭除塵器在電場中需要荷電的數(shù)量和荷電時(shí)間，使粉塵更好的吸附在陽極板上，提高機(jī)頭除塵器的收塵效率。該項(xiàng)技術(shù)已成功應(yīng)用于多臺(tái)冶金行業(yè)機(jī)頭電除塵器。
4.1.2 電暈線的選取
機(jī)頭除塵器粉塵粒徑小、粘性大、比電阻高，因此電暈線的選取有四個(gè)要求：適應(yīng)高比電阻粉塵、適應(yīng)高含塵量、極線放電時(shí)電風(fēng)強(qiáng)烈，放電點(diǎn)不粘灰、檢修的間隔周期長。
前置電場采用BS管狀芒刺線，其特點(diǎn)是：起暈電壓低，電暈電流大，電流密度均勻，電風(fēng)強(qiáng)，剛度大，使用壽命長，可使前幾個(gè)電場粉塵充分荷電后吸附在陽極板上。后置電場粉塵則由于前置電場陽極板的收集，比前置電場粉塵變細(xì)變輕，不易收集，需提高電場強(qiáng)度、提高電場運(yùn)行電壓，因此后置電場采用防粘層 BS芒刺線。
4.1.3 增設(shè)陽極振打
根據(jù)燒結(jié)機(jī)粉塵的性質(zhì)，每個(gè)電場收塵極下部設(shè)有振打機(jī)構(gòu)，采用側(cè)部撓臂錘振打。但對于機(jī)頭粉塵的特點(diǎn)且具有較高的極板時(shí)，則在頂部增加一套陽極振打裝置，即對每排陽極板的上下分別進(jìn)行振打，使陽極板上部的粉塵獲得足夠的振打加速度，使陰極線振打力加速度值由大于50g增大80g，陽極板振打加速度值由大于150g增大到200g，此種技術(shù)已在唐鋼機(jī)頭280m2等多臺(tái)除塵器上使用，取得了很好的效果。
4.1.4 科學(xué)設(shè)置振打制度
根據(jù)電除塵器振打理論和機(jī)頭電除塵器粉塵的特點(diǎn)，選擇科學(xué)合理的振打制度，保證陽極不同時(shí)振打，減小粉塵的二次飛揚(yáng)。同時(shí)保證陰極小框架的有效振打，使放電尖端不結(jié)球，并避免電暈線肥大等不利現(xiàn)象，保證放電性能持續(xù)穩(wěn)定，以確保除塵效率。
4.1.5 獨(dú)特的陰極振打傳動(dòng)技術(shù)
當(dāng)煙氣由進(jìn)口管道進(jìn)入除塵器進(jìn)口，流速很高，而且氣流不是均布通過，嚴(yán)重影響除塵器的收塵效果，因此在進(jìn)風(fēng)口內(nèi)設(shè)計(jì)導(dǎo)流板和多氣流分布板，通過實(shí)驗(yàn)確定分布板的導(dǎo)數(shù)和開孔率，均布?xì)饬魍ㄟ^電場，使氣流分布的均方根差小于0.25。必要時(shí)在進(jìn)口管道和進(jìn)風(fēng)口內(nèi)設(shè)計(jì)導(dǎo)流板，控制大顆粒粉塵不均勻通過，使大顆粒粉塵在極板上的分布上移，進(jìn)一步降低粉塵的二次飛揚(yáng)。
4.1.6 進(jìn)風(fēng)口氣流均布設(shè)置技術(shù)
對灰斗、進(jìn)出口法蘭連接處，采用特殊密封材料密封，在人孔門處采用硅橡膠材料密封，對陰陽極振打穿軸處采用密封填料壓蓋裝置，并采用四氟板材料進(jìn)行密封，從而減少轉(zhuǎn)運(yùn)區(qū)域可能造成的漏風(fēng)。現(xiàn)場安裝時(shí)對易漏風(fēng)處采用密封焊接。
4.1.7 減少漏風(fēng)點(diǎn)，降低漏風(fēng)率
對灰斗、進(jìn)出口法蘭連接處，采用特殊密封材料密封，在人孔門處采用硅橡膠材料密封，對陰陽極振打穿軸處采用密封填料壓蓋裝置，并采用四氟板材料進(jìn)行密封，從而養(yǎng)活轉(zhuǎn)運(yùn)區(qū)域可能造成的漏風(fēng)。現(xiàn)場安裝時(shí)對易漏風(fēng)處采用密封焊接。
4.2 燒結(jié)工藝的改進(jìn)
4.2.1 穩(wěn)定電場內(nèi)煙氣溫度，保證進(jìn)入除塵器的溫度達(dá)到露點(diǎn)溫度以上為宜。
4.2.2 表1表明：機(jī)頭電除塵器粉塵比電阻高，且后置電場更高；表2表明：燒結(jié)機(jī)頭除塵器收集的粉塵中K2O、Na2O的含量竟高達(dá)近20%，而且K2O、Na2O成分屬于堿性氧化物，而這樣的成分使灰的粘度增大，吸濕性強(qiáng)、粉塵粒徑細(xì)、比重輕，對于后置電場陽極板線來說，極易造成粘灰現(xiàn)象，造成振打清灰困難；叶穬(nèi)粉塵則處于溢塵狀態(tài)，容易隨氣流飛走，產(chǎn)生二次飛揚(yáng)；表3表明：后置電場K2O、Na2O含量高而含F(xiàn)e少內(nèi)排出，不返燒循環(huán)，直接排掉，以保證進(jìn)入電除塵器的粉塵不會(huì)有過多的輕細(xì)粉塵。
4.2.3 嚴(yán)格控制料粒結(jié)構(gòu)及料層的百度，即可保證系統(tǒng)風(fēng)量、溫度和粉塵濃度的均勻和不出現(xiàn)較大波動(dòng)，將有利于電除塵收塵效果的保持。
5 結(jié)論
影響電除塵器除塵效果的因素是多方面的，而且也是隨著生產(chǎn)工藝的變化和設(shè)備的磨損老化不斷出現(xiàn)的；電除塵器的工作過程又是一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜過程。要使電除塵器長期處于最佳工作狀態(tài)，必須保持各相關(guān)因素都能處于可控并且合理的范圍之內(nèi)。我們也會(huì)在初中中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而使除塵器達(dá)到凈化煙氣的目的，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。
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