钢铁工业烧结烟尘电除尘技术的特点及应用_石勇

3 技术途径
3. 1 电场特性 电除尘器的性能受尘粒荷电和电场支配 , 故 电流 、 电压必需匹配得当 , 才具有良好的伏安特 性 。 因此 , 在考虑粉尘比电阻的情况下 , 可从板 线配置 、 高压供电控制两个方面改善电场特性 , 尤其是板线配置 。 高比电阻粉尘电荷后到达极板时不易释放所 携带 的电荷 , 易 形成反电晕 。 相关实 验研究表 明[ 8] , 起晕电压高 、 电场中纯静电部分场强较大 且电流密度分布均匀性较好的配置 , 如锯齿线等 “ 圆线” , 其电流密度分布如图 1a 所示 , 能有效 抑制反电晕现象和二次扬尘 , 提高高比电阻粉尘 的除尘效率 。 也可适当加宽极间距 , 以改善极间 电流密度的分布 , 如试验中采用加辅助电极的三 电极电除尘器[ 9] , 如图 2 所示 。 目前常用的 C 480 型和 ZT -24 型板 , 其板电流密度分布比较 均匀 , 尤其是 Z T 24 型板与新开发的十字形放电 线相配能获得更为均匀的板电流密度分布 , 可尝 试在烧结机电除尘器中采用此类的板线配置方式 。
( 1.鞍山钢铁集团公司 , 辽宁 鞍山 114021 ;2.西安建筑科技大学 , 陕西 西安 710055 ; 3.西安重型机械研究所 , 陕西 西安 710032)
摘 要 :针对钢铁工业烧结机机 头 、 机尾 烟气的不同特点 , 结合烧结烟尘排放标 准 , 从电除尘 电 场特性 、 气流分布以及振打等方 面 , 讨论 了烧 结机电 除尘 器选型 设计 和技 术改造 中应 考虑的 几个 问 题 , 并给出应用实例 。 关键词 :烧结机 ;烟尘 ;电除尘器 ;选型 中图分类号 : TF 805. 3 +5 文献标识码 :A 文章编号 :1001 -196X ( 2006) 03 -0027 -05
Characteristics & applications of electrostatic precipitator for sintering dust
SH I Yong 1 , DANG Xiao-qing 2 , HAN Xiao-mei2 , WANG Di3
( 1. Anshan Iron and Steel Group Company , A nshan 114021 , China ; 2. Xi an U niversity of Architecture & T echnolo gy , Xi an 710055 , China ; 3. Xi an Heavy Machinery Research Institute , Xi an 710032 , China ) Abstract :I t is know n tha t the different characteristic of dust from the head of sintering machine and the rump of sintering machine has different characteristics .In view of the characteristics of electric field , gas velocity distributio n , the vibration of electro static precipitato r and emission control regulations of industrial dust , some problems on desig n and technical reform of electrostatic precipitator w hich is applied to sintering process has been discussed in this paper , and the application is also given . Key words :sinter ;dust ;electrostatic precipitator ;type selection
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选择烧结机头电除尘器阳极板与阴极线的材 质时 , 在考虑防腐问题的前提下 , 宜采用不锈钢 或耐腐蚀的低合金钢制作 , 也可采用管极式电极 或采用普通钢外涂导电防腐材料 ;对于烧结机机 尾电除尘器 , 可适当考虑防腐 , 宜采用管极式或 芒刺类电晕线 , 板间距适当放宽 , 同时考虑高压 供电装置电流 、 电压的匹配 。 3. 2 气流组织 气流分布状态是影响除尘效率的一个重要因 素 , 效率要求越高其影响越明显 。 日本石岛川播 磨的一个实验资料表明 , 当气流速度的平均偏差 σ= 0. 4 时 , 除尘效率由 99 % 降到 96 %, 同时也 是导致电除尘器运行故障的原因之一 , 即当气流 速度分布不均时 , 会导致电除尘器局部粉尘堆积 过厚 , 尤其是电晕线附近的堆积 , 通常因粉尘粘 性过大而导致电晕线肥大 ; 当沉积在烟道 、 分布 板等处时 , 还会进一步破坏气流组织 。 保证气流 分布均匀性的做法是 : 通过测定气流分布几何标 准偏差 , 修改模型分布板的开孔率及布置方式 , 在实际设备中稍作调整即可 。 西安建筑科技大学 突破传统模型试验的方法 , 采用计算流体动力学
排 放量 及 烟 尘负荷 温度 含湿量 粉尘成分 粒径 比电阻 烟气负压
排放量较 大 , 含 尘浓 度很 大程 度上 取 决于 烧结 工 艺流程 , 约 1 ～ 6 g/ m
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波 动幅度较大 , 在 80 ～ 200 ℃之间 按 体积比计算约 10 %, 露点温度高 氧 化钙 、 钾 、 钠 含量 高 , 粉 尘 粘度 大 , 同 时含 有 CO 、 SO2 等有害成分 粒 度小 , <5 μ m 的粉尘占 30 %以上 3. 2 ×10 9 ～ 1. 0 ×101 2 Ψ ·cm 近 20 kPa , 易使设备漏风 , 易导致电晕闭 塞
烧结机机头 、 机尾烟尘特点[ 3 , 4 , 5] 见表 1 。ห้องสมุดไป่ตู้
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重 型 机 械 2006 No. 3 表 1 烧结机机头 、 机尾烟尘特点比较 烧结机机头烟尘特性 烧结机机尾烟气特性 排放量约为机 头的 25 %～ 50 %, 粉 尘量 因工 艺 不同而异 , 平均在 15 ～ 20 g/ m 3 平均温度在 80 ～ 150 ℃ 正常 粉尘粘度较大 , Fe2O3 、 FeO 占 50 % 以上 , 有 较 高的回收利用价值 颗粒较粗 , 粒径在 40 μ m 左右 10 10 Ψ ·cm 左右 正常
声波清灰是 近年来出现的 一种新的清灰技 术 , 它是将一定能量的强声波馈入电除尘器电场
空间 , 到达极板 、 极线后转化为机械能 , 与粉尘 层形成高频振荡 , 抵消粉尘层中的聚积力( 表面
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重 型 机 械 2006 No. 3 表 3 214 m 2 烧结机尾电除尘器 主要项目 处理烟气量/ m3/ h 烟气温度/ ℃ 入口含尘浓度 / g/ N m 3 出口含尘浓度 / g/ N m 3 有效截面积/ m2 板间距/ mm 阳极板形式 阴极线形式 改造前 900000 120 ～ 140 5 ～ 15 改造后 900000 120 ～ 140 5 ～ 15
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( Computer Flow Dy namic , CFD ) 方法 分析电 除 尘器内气流流动的规律 , 不仅确定了气流分布装 置的结构形式和技术参数 , 还节约了实验成本和 时间[ 10] 。 电场中粉尘是在电场力 、 重力 、 气流惯性和 二次飞扬共同作用下沉降 , 会呈现底部浓度高于 顶部 , 前部浓度高于后部 , 顶部粉尘粒径小于底 部 , 后部粒径小 于前部的 分布状态 , 如图 3 所 示 。 L. Lind 提出了电场 气流组织的新观点 , 即 斜向气流技术( SGF T) — — —在电场入口处采用上 部流速低下部流速高的进口断面 , 而在出口处相 反 , 采用上部流速高下部流速低的出口断面 , 能 有效地减轻返流损失 , 提高电除尘器的效率 。 斜 气流技术改造工艺简单 、 费用较低且不增加运行 和维护费用 , 不失为电除尘器增效改造的一条有 效途径 。
1 前言
钢铁行业粉尘排放量约占我国工业粉尘排放 总量的 25 %, 烧结工艺烟尘排放量约占钢铁生 产过程烟尘总 排放的 42. 3 %, 其烟尘净化设备 以电除尘器为主
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高 、 阵发性负荷 、 烟气成分复杂 , 造成部分电除 尘器排放不达标 , 尤其是烧结机机头的粉尘比电 阻较高 、 颗粒细 、 粘度大 , 是电除尘技术难点和 选型设计首要考虑的因素 。 本文在分析烧结机机头 、 机尾烟尘特点的基 础上 , 从改善电除尘器电场特性 、 气流组织 、 振 打等方面讨论烧结机电除尘器选型设计和技术改 造应注意的几个问题 , 并结合实例分析相应技术 措施的实用性和有效性 。
图 3 电除尘器内烟尘浓度分布
3. 3 清灰技术 目前国际上振打清灰方式有两大主流 , 以美 国 GE 、 EEC 、 洛奇科特雷尔等为代表的顶部电 磁锤振打 , 以欧洲 LFAK T 、 LUCRI 、 SM LDTH 为代表的侧向底部挠臂锤振打 , 两种方式各有优 劣( 如表 2) 。
表 2 侧部和顶部振打特点 振打方式 振打力 振打控制 故障率 分小区供电 顶部电磁锤振打 上 部大下部小 ;极板过高时振打力不足 独 立控制每个电磁锤振打器的振打 阴极线 不易 断 , 阳 极板 不产 生 热膨 胀变 形 ;施 振 点多 , 故 障率高 各 振打机构相互独立 , 电场电晕功率较高 侧部挠臂锤振打 下部大上部小 , 能满足当前清灰要求 不能根据工况变化调节振打 阴极线承 受剪 切力 , 易 发 生阴 极 断线 , 阳 极 排 较易产生热膨胀变形 ;检修工作量小 采用大电场供电 , 电场电晕功率较小
DO I : 10 . 13551 / j. cnki . zxjxqk . 2006 . 03 . 007
2006 No. 3 重 型 机 械
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·实验研究与应用·
钢铁工业烧结烟尘电除尘技术的特点及应用
石 勇1 , 党小庆2 , 韩小梅2 , 王 迪3
通过以上数据可知 , 烧结机机尾烟尘适宜采 用电除尘器 , 或电 袋复合式除尘器 , 以提高可 回收成分的捕集和适应高浓度粉尘的清除 ;机头 烟尘比电阻高 、 不易收尘 , 含湿量高 、 易形成硫 酸露 点腐蚀 , 粘 度大 、 对振 打清灰造 成不利影 响 , 应根据工 艺特点 选择适 宜的除 尘技 术 。 因 此 , 本文主要针对烧结机机头 、 机尾废气的特征 , 讨论相配套电除尘器选型与改造的技术途径 。
图 2 三电极电除尘器电极 配置示意图 图 1 同极距 400 mm 时 , 板表面电流密度分布 [ 8]
( a)锯齿线 ( b) RS 线
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2006 No. 3 重 型 机 械
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“ 圆线” 的配置对 处理高比电阻 粉尘较为有 效 , 但在处理烧结机黏附性较强的粉尘时容易导 致电晕线肥大 , 因此在前段电场多采用“ 芒刺” 类 电晕线 , 其放电点集中在芒刺的尖端 , 电晕强且 稳定 。 研究表明 , 在板线配置性能试验中 , 同极 距并非越大越好 , 如放电性能较好的 RS 线 , 极 距 以 350 ～ 400 mm 为 宜 , 图 1b 为 RS 线 与 C480型板配置时的电流密度分布
。 烧结机作为重要烟尘排放
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源 , 其粉尘排放浓度必须符合《工业炉窑大气污 染物排放标准》 总量控制 50 mg / Nm 的规定 。 由 于生产工艺条件的限制 , 大型烧结机烟尘比电阻
2 烧结烟尘特性
收稿日期 :2006 -03 -12 ;修订日期 :2006 -03 -28 作者简介 : 石勇( 1962 ) , 男 , 鞍山钢铁集团公司高级工程师 。