提高静电除尘器的除尘效率

提高静电除尘器的除尘效率

简要：宝钢二炼钢转炉炼钢的一次除尘采用世界先进技术——LT干法除尘，在炼钢过程中，为把铁水炼成钢水，通常使用氧气进行脱碳，碳与氧气反应的结果产生大量的含尘煤气即烟气。

炼钢烟气处理工艺的目的在于对冶炼时所产生的所有烟气进行收集、冷却和除尘，并将含有

高浓度的一氧化碳气体送往煤气柜。烟气除尘主要是通过静电除尘器实现的，静电除尘器设

备投入运行2年后，除尘效率逐渐下降，粉尘排放浓度超标大于50MG/NM3，极丝断裂造成

短路的故障时有发生。因此我们对影响静电除尘器的一些因素进行分析研究，例如：烟气发

生量、烟气成份、粉尘比电阻、极间距、振打清灰等，以改善极丝抗腐蚀能力，降低故障，

提高除尘效率。

关键词：电除尘阴极丝（放电极）、阳极板（收尘极）、极间距、振打

1．LT炼纲除尘工艺概述

LT炼纲除尘工艺是二十世纪60年代由德国鲁奇LURGI和蒂森TYHSSEN公司联合开发成功，并以二公司的缩写命名，宝纲在90年代引进二套。

宝纲二炼纲250吨转炉LT系统如图所示

冷却烟道

其工艺流程：转炉吹炼时产生的烟气通过裙罩、冷却烟道，将高温烟气1600度冷却到1000度，烟气冷却是热交换的过程，此过程可产生大量饱和蒸汽，并回收利用。然后进入蒸发冷却器，在蒸发冷却器内通过雾化的水直接喷淋，使烟气进一步下降至200

度左右，并使大颗粒粉尘沉降下来，同时改善烟气的比电阻及露点，满足静电除尘器的工作要求。经过静电除尘器后，煤气的含尘量为10MG/NM3，烟气的抽吸依靠轴流风机，一氧化碳含量大于35%回收利用，送入煤气柜，含量低的煤气经燃烧后放散。静电除尘器收集的粉尘具有较高的铁含量，所以将粉尘送入压块厂压块，作为原料返回转炉，既节约成本，又保护环境。

2．静电除尘器结构及工作原理

静电除尘器的一般结构为筒状形如图所示：

静电除尘器是园形结构，气体水平从电除尘器内部流过，首先经过气体分配板，将烟气分配在电除尘器的整个横端面上，使其均匀流过。静电除尘器的内部设备主要是有平行布置的收尘极、放电极组成。收尘极、壳体接地，二块收尘极之间形成气体通道每个电场有36个通道，在这些通道中布置有高压电框架，框架中安装放电极，放电极是由带芒刺的金属片组成叫作扁钢芒刺形放电极，放电极为负电极，并和高压供电系统连接，由支承绝缘子支撑，放电极周围形成很高的电磁场，用于产生带负电的气体离子，这些负离子向阳极板移动，产生很小的电流，许多气体电离离子附着在灰尘微粒上，这样灰尘微粒带负电，并向阳极板移动，最终吸附在阳极板上。阳极板收集到的灰尘，由振打装置振打落于除尘器底部，通过刮灰装置将灰尘刮到链式输送机中排出。同样的在电场力的作用下，带正电离子的粉尘向阴极丝移动，最终在阴极丝上沉积，通过阴极振打装置进行振打除灰。

2．1、静电除尘器的特点如下：

1．尘器的承载体是设立在电除尘器的进出口及电场之间的环状托座上。

2．环状托座之间的电除尘器壳体上装有保温层。

3．烟气进出口采用变径管结构。

4．静电除尘器壳体耐压0.3Mpa。

5．静电除尘器进出口装有可选择性起闭的安全防爆阀，以疏导可能产生的压力冲击波。

6．除尘器收集到的粉尘，首先是吸附在阳极板上，由内部振打装置，刮灰装置集中，通过链式输送机排出。

7．般情况下电除尘器配有三个电场，宝钢使用的电除尘器配有四个电场如图所示。

静电除尘器示意图

图2-1

3．静电除尘器设备现状

宝钢二炼钢250吨转炉煤气回收采用LT系统干法静电除尘器，4号炉和5号炉各一台，每台静电除尘器有4个电场，每个电场由37块阳极板组成36个烟气通道，通道中间插入阴极丝，每个电场有8000根阴极丝，阴极丝为扁钢芒刺，阳极板为C335型。阴极丝与阳极板间距为150±10mm，但是实际调整间距为130-170mm。

在对电除尘器内部进行检查时，发现分配板容易积灰，上部阴极丝不太积灰，下部阴极丝积灰严重，一二电场阴极丝发生断裂。阳极板与阴极丝之间的距离发生变化，阴极丝框架变形，上下不垂直，与阳极板间距小至100mm，变形严重且无法矫正，只能对阴极丝与阳极板进行短接处理。下面就阴极丝断裂原因进行分析。

3．1、极丝断裂原因分析

一电场阴极丝为扁钢芒刺，厚度为2mm，材质相当于国标0Cr13Al。断裂的阴极丝表面分布有红褐色疏松氧化铁腐蚀层，阴极丝的断面为圆形，并向断点逐渐变细变薄。沿断裂阴极丝的断口及正常位置取纵截面试样，经镶嵌、研磨抛光及苦味酸盐酸酒精溶液侵蚀后进行观察。断口处的金相组织为粗大的铁素体，并存在沿晶界开裂的裂缝，见图1。正常部位的金相组织为细小的呈带状分布的铁素体+颗粒碳化物，与腐蚀物接触的金属表面呈沿晶界腐蚀，见图2、图3。

将腐蚀产物送入JCXA-733电子探针观察，腐蚀产物疏松多细孔，形貌见图4。光谱成分定性分析见图5。表面腐蚀物成分主要有：O、Fe、Zn、Cl、K、Ca及少量的Mg、Cr元素。将制备的断裂阴极丝金相样送入JCXA-733电子探针观察，腐蚀物的纵截面形貌见图6，腐蚀物主要分为两层，外层含有：O、Fe、Zn、Cl、K及少量的Ca、Si、Cr 元素，而后逐渐过渡，在腐蚀内层出现了基材成分，其元素为：O、Fe、Cr、Si、Al及少量的Cl、K、Ca元素，光谱成分定性分析见图7、图8。用衍射仪对刮下的腐蚀物进行金相分析，结果为：KCl、ZnOFeO、CaFe2O4、Fe3O4、Fe2O3。

通过以上分析可知阴极丝在电除尘器中受Cl离子和NO x等腐蚀气氛的作用，经测试5号LT的含水率为17.8%，其中Cl离子在常温下与水、阴极丝一起形成原电池腐蚀，NO x等的腐蚀发生在高温情况下，使阴极丝表面产生了均匀腐蚀。阴极丝断裂部位的铁素体晶粒粗大是由于此部分阴极丝受到了高温（700℃-800℃以上）的作用，加上氧化腐蚀严重，导致了此部分阴极丝严重减薄、变形、从而断裂。

电除尘器正常运行时内部最高温度不会超过300℃，为何断裂部分会达到700℃-800℃以上呢？分析阴极丝断裂位置发现，断裂部位主要位于阴极丝无芒刺段，这些位置正对应着阳极板的腰带和极板间固定间距用的支撑处。由于（1）无芒刺部位和对应着的腰带以及支撑之间的间距较小；（2）腰带未经钝化处理，表面粗糙有突起；（3）阴阳极间距变小等原因从而使局部地点电场强度升高，产生了电弧，引起了阴极丝局部高温，加速氧化腐蚀，从而导致了此部分阴极丝断面严重减薄变形，进而断裂。相对于Cl离子和NO x等腐蚀因素，电弧腐蚀是引起阴极丝断裂的主要原因。

3．2对策分析

3．2．1、气流分配板的作用：

电除尘器气流分布不均匀，意味着电场内存在着高低速度区，某些部位存在涡流和死角，该现象的出现，在流速低处所增加的除尘效率，远不足以弥补流速高处效率的降低，因而总的效率降低。此外，高速气流、涡流会产生冲刷，使极板、灰斗中的粉尘产生二次飞扬。分配板积灰是造成气流分布不均匀的主要原因，不良的气流分布，可造成电除尘器效率降低20%——30%甚至更多。

气流分布均匀性可采用相对均方根差法，相对均方根差可用下式表示：

σ=

v——测点上的流速

其中

i

v——端面上的平均流速