除尘技术高浓度烟气处理特点及对策

1 项目背景台泥(英德)水泥有限公司2~5 000t／d熟料生产线工程是由中材国际南京水泥工业设计研究院承建的国内最大水泥生产线总包项目之一。该项目烧成系统的窑头和窑尾电收尘器均采用中材环保设计生产的新型高效电收尘器． 目前两条生产线均已投入稳定的商业运行。并已经通过环保验收。从实际运行及收尘效果看．电收尘器使用情况很好，各项技术指标均达到了设计要求．电收尘器的出口排放浓度达到国家新排放标准的要求。本文重点对该新型高效电收尘器的技术特点及高浓度、高负压技术对策进行分析．同时对该电收尘器在台泥英德项目上的应用情况作一介绍2 技术特点及性能分析用于台泥(英德)水泥有限公司的2x5 000t／d熟料生产线的窑头、窑尾电收尘器。是在引进鲁奇公司技术基础上．根据该生产线具体工艺及工况参数专门设计新型高效电收尘器。在技术上更先进、结构上更优化、性能上更高效、运行上更可靠。这两台电收尘器具有特点分析如下：2．1 结构特点分析将电收尘器结构作为网架用专门的力学计算软件进行计算，使得构件的受力均匀。空间刚度大。从而可合理选择结构型式并能在超大型电收尘器的应用上减小设备体积2．1．1 壳体

壳体主要用于支撑内部构件并形成一个密闭的气流通道．本标电收尘器的壳体全部采用钢结构外壳，能承受风压、工作温度和压力。基本结构形式为：底梁、端墙、立柱、顶梁构成骨架形成框架结构，侧板、顶盖板、进出气口、下灰斗等与此框架结构互相联接形成一个完整的钢结构外壳 电收尘器的壳体设计计算全部使用引进德国鲁奇公司的软件来完成。通过该系统软件可迅速准确的计算并输出电收尘器的部件的受力及外型尺寸、钢材型号等电收尘器设计所必需的参数。以保证壳体结构及零部件更趋合理。壳体中顶梁、侧板、下灰斗、进气口处均设有人孑L

门，以便人员进入内部调整、检修。灰斗内及每个电场前端侧壁、内部走台等部分，均设有阻流板，以防止气体短路 为防止壳体承受风载而产生侧向变形，在进出口喇叭与侧板联结的立柱处安装有“V”字形支撑。电收尘器除采用上进气方式，可有效的利用场地，消除风管弯头对气流均布的影响，并增加预收尘效果顶梁为箱型结构，梁内安装放电极和支承装置。沉淀极板通过悬吊梁悬吊在顶梁两侧的型钢上．顶梁与侧板采用绞性连接， 以解决热膨胀应力集中的问题电收尘器顶盖采用气密、防雨型顶盖．并采用防爆结构设计以对收尘器进行安全保护。壳体外侧需装设保温层，以防止内部气体结露。电收尘器灰斗的输灰采用直接锁风阀或拉链机的输灰方式2．1．2 气体均布装置电收尘器进口处设计用气体导流板和气体均布装置．其作用是使进入电场横断面的气体均匀分布，窑头、窑尾电收尘器分别采用翼型、折页型气体分布板．它是通过对钢板的冲压工序完成。它具有气流分布均匀、耐磨、易于装拆等特点。从而保证进入电收尘器的气体均匀、层流。2．1．3 放电极系统放电极系统包括电晕线、放电极框架、放电极框架悬吊及绝缘支承等部件。放电极采用鲁奇专利的V型电晕线．它对粉尘有良好的荷电能力，一根根电晕线采用专用工具涨紧后固定焊接于管状框架上，利用专用的涨紧器可使每排电晕线均匀的涨紧在电晕线框架上．保证在振打时每根电晕线的振打力的传递。每个电场的电晕极框架用四根悬吊杆悬吊于顶梁内的瓷套管上，为防止瓷套管结露而引起电击穿。在套管下部支座内装有电加热器．由恒温控制器控制瓷套管的温度 瓷套管的支撑底座为铸钢件，该铸件将其支座和电流保护管铸为一体．并在穿过电流保护管的悬吊管上加有一个电流扩散管，利用加大悬吊管的曲率半径来缩短放电距离．这种结构的另一特点是可减少反吹清扫气体量及增加反吹效果．有效防止绝缘套管内壁上的积尘和爬电2．1．4 沉淀极系统沉淀极采用鲁奇专利ZT24型极板。该型极板的优点是电流密度分布均匀：通过极板的特殊设计(防风沟)使沉积在极板上的粉尘不易被气流冲刷引起二次飞扬：有良好的振打加速度传递性能，振打加速度大且传递均匀，清灰效果好；整体有足够的刚度，温度变形小，长期使用可靠。它是由冷轧钢板轧制而成．极板安装时彼此扣环连接．上端通过悬板固定在顶粱间的型钢上．下端通过螺栓与振打杆固定，振打杆采用厚壁钢管，管上通过焊接的挂板与收尘极板联接，这样传递到收尘极板上的振打力有明显的提高．进而提高了整体清灰效果极板的悬吊为单点吊挂．不仅充分发挥了ZT24型极板相互扣接结构的整体性和刚性。而且避免了双点吊挂易使极板在工作中产生偏移或极板问产生内力．影响电场内的放电效果和振打力的传递及在振打后极板不能回位的弊端ZT24型极板与鲁奇型电晕线相匹配．与其它极板与极线匹配相比较．具有降低设备运行功率、提高单位体积收尘面积的特点．因此可以大大降低设备运行能耗 提高收尘效率。同样的收尘器面积下，鲁奇型电收尘器的ZT24型极和鲁奇V型电晕线配置．要比其它极板与极线的配置效率要大。2．1．5 振打传动装置放电极振打传动装置为顶部凸轮提升机构，采用摆动锤击方式．振打锤采用管卡子与振打轴联接，随着轴的提升．锤头下落在放电极框架的砧头上，以抖落粉尘．有结构合理、密封性好、运行可靠的特点。锤提升角度分为30。、45。两种．可调定振打效果。放电极振打锤锤臂采用标准开口尺寸可配不同厚度的锤头，以获得不同的振打力。沉淀极振打采用挠臂锤锤击方式．每排极板用一副挠臂锤．传动轴的间断回转是借助减速电机和PLC程序控制来实现 收尘极振打锤采用一种称“豆芽型”的锤头结构这种锤头的一个重要特点是在同样的振打力下具有较小的回转半经．有利于缩小振打装置所占用的空间．同时这种锤还设计有各种厚度以满足不同振打力的需要 锤臂部分采用了统一规格的开口尺寸．适用于不同厚度锤头的组装 锤头与锤臂间用二个弹性套固接．安装方便使用寿命长 锤头和锤轴的联接采用管卡式结构．使用可靠．不会造成脱锤现象沉淀极振打轴及轴承．为了保护其在运行中不被磨蚀．振打轴承采用在轴和轴承座上都加套的型式．不但体积小．安装调整也很方便沉淀极振打传动采用的减速电机不但重量轻、电机功率小．而且还有防逆转装置 整个传动装置既节能又可靠 其振打传动装置采用密封盒与密封盘根的办法．使其与壳体的密封得到了加强2．2 针对高浓度、高负压工况的特殊措施2．2．1 建立预收尘装置在进气口喇叭中设置一些“挡板”(如槽型折射板、折叶板、角形阻流层等)以强化重力和惯性力的作用，见图1。当高浓度烟气进入进气口喇叭时，一方面由于管道截面积扩大烟气流速从15～18m／s下降到lm／s左右．粗颗粒粉尘在重力作用下沉降落人灰斗：另一方面，气流遇到“挡板”时．因“挡板”的阻尼作用．使气流作急剧的转折．紊流加剧．尘粒在此过程中相互碰撞、凝聚，并在重力和惯性力作用下沉降落人灰斗。“挡板”的层数根据烟气浓度由试验确定．阻力损失一般不应大于lOOPa。预收尘装置可使进入第一电场区的粉尘浓度减少30％ 60％.2．2．2 预灰斗的设计高浓度烟气进入电收尘器的进气口后经过槽型折射板、折叶板、角形阻流层等的阻流作用，发生折射、碰撞和凝聚，起到预收尘作用，在重力作用下粗颗粒粉尘沉降下来。这样致使进气口的下部沉集了大量粉尘，如不采取措施，会造成进气口内集灰．从电收尘器的横截面上看，会有部分断面气流不畅．从而引起气流不能均布．电收尘器很难正常工作．达不到理想的收尘效率。为此，在进气VI下面设置预灰斗，使收集下来的粉尘及时经下面的拉链机运走．保证电收尘器的正常工作2．2．3 建立适当的气流分布装置电收尘器用于高浓度烟气的除尘．对气流分布均匀性的要求与常规电收尘器不同．因高浓度烟气进入电场区后浓度梯度变化很大．粉尘在振打清灰的重力沉降过程中，电场区下部的烟气浓度很高．上部相对较低。为了有利于粉尘收集．电场区下部的气流速度应较平均流速低，以使粉尘充分荷电。另外．在电收尘器人口的“挡板”后面还设置了气体分布板和气体导流板．以改善气流流向．在分布板与预除尘装置之间用连接管连为一体．并设有双层清灰振打机构2．2．4 特殊的阻流设计通常情况下．电收尘器的壳体内壁四周都设置有阻流板，防止气流旁路。对于常规电收尘器而言．如果有0．5％的旁路气流．出气VI的气体含尘浓度将大大增加，降低收尘效率。对于高浓度电收尘器来讲．防止气流旁路更为重要．如果有0．5％的旁路气流．风

量按850 000m3／h．人口含尘~浓度按660g／m 计算，水泥厂每年排尘为2 020t．显而易见仅此一项给水泥生产厂家带来巨大的经济损失，而这样多的粉尘排人大气中．造成的环境污染是可想而知的。为防止旁路，这台电收尘器加强了阻流措施．专门针对性地设计了两侧边缘挡风板、顶梁下导流板、灰斗上阻流板和电场之间的节流墙2_2．5 在第一和第二电场间设置节流墙一方面使荷电粉尘与节流墙碰撞产生沉降和改变气流方向．防止荷电粉尘进入下一电场区；另一方面通过节流墙的阻尼作用降低电场区下部的烟气流速．以利于粉尘的充分荷电和捕集，见图1。2．2．6 同一电场区不同电场采用不同的极配方式因第一电场区上部粉尘浓度相对较低，而下部浓度则远远高于平均值．如采用常规极配方式(即同一电场区极配相同)，则出现两个问题：一方面电场区上部电晕电流很大，自白消耗了大量电能；另一方面，电场区下部浓度很高．电晕电流极小，可能会出现电晕封闭现象，除尘效果较差。为此，高浓度电收尘器在同一电场区中应设置不同的极配形式，见表3。如第一电场区上部采用V25线．电场区下部则采用电晕电流更大(放电更强烈)的V40线(芒刺较长)，利用其尖端放电时产生的强烈电风加速粉尘荷电，防止电晕封闭现象的产生，提高除尘效率。

2．2．7 电收尘器壳体的耐负高压设计电收尘器多为负压操作．在正常情况下，电收尘器壳体所承受的负压不超过2 000Pa。如果壳体的强度不够．可能会引起壳体变形，极间距无法保证，使电收尘器的收尘效果难以保证 当壳体密闭不严时，就会造成大量漏风．使进入电收尘器的风量增大，风速加快，烟气温度降低，产生结露，从而加快磨损，腐蚀壳体和内部件，收尘性能下降。对于高负压电收尘器，壳体所承受的负压高达1l 500Pa．所以壳体更易变形和漏风 为保证电收尘器能正常的工作．在设计和制造过程中．壳体结构设计必须满足这种高负压强度要求．采用专门力学设计．并严把设计、制造和安装质量关．减少壳体变形与漏风．使电收尘器在高负压工作状态下能长期稳定可靠高效运行。2．2．8 采用高能力输排灰装置和锁风装置由于烟气含尘浓度高．电收尘器收集的粉尘量很大．因此须配以高输送能力的输排灰装置，尤其是第一、二电场的灰斗，承受了全部粉尘载荷的80％以上。另外．为了防止高负压下灰斗底部漏风，还须选配性能良好的锁风装置．否则．由于高负压操作将造成底部漏风产生二次扬尘．降低除尘效率。2．3 其它性能优势分析2．3．1 收尘效率高，排放浓度低。收尘器的一个重要指标就是排放浓度或收尘效率．这些年各国对环保排放要求越来越严格。如西方国家控制在30～50rag／Nm3／~内．有的国家要求更高 我国从1997年起也由原来的≤150mg／Nm 提高到≤100mg／Nm 。2005年1月1日起，又从≤100mg／Nm提高到≤50mg／Nm。。而本工程所采用的鲁奇型高效电收尘器在技术引进时就定位排放标准在50mg／Nm。以下 另外．新型高效电收尘器还提供了多种极配方式和振打方案．对高浓度烟气的处理设计有阻流结构，并采用不同的极配方式，从而提高收尘效率。2．3．2 运行更可靠实现长期、稳定、高效地运行是电收尘器用户所希望的 新型高效电收尘器在设计软件中提供了“腐蚀许可度的计算”程序，即可根据用户的期望和工艺情况来设计电收尘器重要部件的许用时间长短。对收尘极和放电极的吊挂进行了改进，增加了稳定性和振打力的传递效果 改进后的振打系统及其传动系统使运动部件的运行更可靠．寿命更长，更换也很容易。2．3_3 投资运行成本更低计算机优化设计可使电收尘器在结构最优、外型最小、比钢耗最低，从而降低设备造价和土建费用。在相同收尘效率下新型高效电收尘器较其它类型电收尘器能耗和运行费用更低．维护简单方便．寿命更长．为此新型高效电收尘器是最受用户青睐的高效 产品。2·3·4 安装更加方便快捷新型高效电收尘器本体采用计算机模块化设计．各部件在安装中像搭积木一样方便快捷．使安装施工效率很高．并且有利于确保安装质量。但这里值得一提的是，除设计质量、制造质量外，电收尘器的现场安装质量是保证其长期、稳定、高效运行的重要环节，对高效电收尘器来讲安装质量必须严格保证．施工单位应严格按照“电收尘器安装操作规范”进行操作。3,运行效果台泥(英德)水泥有限公司2~5 O00fd熟料生产线工程建成后．T-2006年4月20 13正式竣工投产并很快达产达标．T2006年12．,q份通过国家环保总局的环保验收，窑头、窑尾电收尘器出口排放均t]-,T50mg／Nm ，达到了新国标的要求．取得了令人满意的效果。