电除尘器超低排放技术在海螺金陵河水泥窑头的实践

中图分类号：TQ172.688.2 文献标识码：B 文章编号：1008-0473(2019)05-0073-03 DOI编码：10.16008/ki.1008-0473.2019.05.012

电除尘器超低排放技术

在海螺金陵河水泥窑头的实践

陈月莉 李昌斌

西安西矿环保科技有限公司，陕西 西安 710075

摘 要 海螺金陵河水泥有限责任公司窑头电除尘器改造实现超低排放。改造方案：加长电场--利用原电除尘器壳体，在出气端增加两个电场，内部件全部更换，改为鲁奇型电除尘器；利用CFD流体仿真技术，设计气流分布板的开孔形式及开孔率；采用增强型整体V型极线和波形极线；利用极板固定装置保证极板在高温状态下的极间距；配用三相电源+高频电源+脉冲电源；制造精良、安装精细。技改后，粉尘排放≤10 mg/Nm3，优于国家排放标准。

关键词 电除尘器 鲁奇型 气流分布板 V型极线 波形极线 极板固定装置 三相电源高频电源 脉冲电源

0 引言

电除尘器，是在两个曲率半径相差较大的金属阳极和阴极上，通以高压直流电，高压直流电源产生的强电场使烟气中电负性气体（例如：O2、SO2、Cl2、NH3、H2O等）电离，产生电晕放电，气体电离后所生成的电子、阴离子和阳离子吸附在通过电场的粉尘上，而使粉尘获得电荷，荷电粉尘在电场力的作用下，便向电极性相反的电极运动而沉积在电极上，从而实现悬浮粉尘从气体中分离出来的目的。 电除尘器具有除尘效率高、设备阻力低、运行维护简单等优点，长期以来被工业除尘广泛选用。

2013年我国重新修订了《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915-2013），规定水泥窑颗粒物的排放限值为30 mg/Nm3（破碎机等为20 mg/Nm3），重点地区的颗粒物的排放限值为20 mg/Nm3（破碎机等为10 mg/Nm3）。还规定了二氧化硫、氮氧化物、氟化物的排放标准。该新标准的实施，对当时正在运行的电除尘器冲击极大。不达标的电除尘器一股风地改造成电袋或纯袋除尘器，不少人误以为电除尘器根本不能满足新的发展需要，有些省份甚至不再允许使用电除尘器，电除尘器的市场在快速缩减。

综合比较电除尘器、袋除尘器和电袋除尘器的总体费用，电除尘器最低，技术经济性最好，运行维护管理压力较小，同时，电除尘器没有大量废弃布袋二次污染需要环保处理的难题，关键在电除尘器能否满足排放要求。

按照新标准确定的排放限值要求，环保研究和设备制造企业，应为设计院和水泥企业提供先进、可靠、排放达标的除尘技术和装备。一些企业对电除尘器技术依然充满信心，海螺集团、红狮集团就是这些企业的代表。那么电除尘器能否实现长期稳定能达到30 mg/Nm3、20 mg/Nm3甚至更低的排放要求呢?本文就海螺水泥金陵河有限责任公司电除尘器技改案例给读者一个明确的答复。

1 项目概况及工艺系统

海螺水泥金陵河有限责任公司位于陕西省宝鸡市，该公司1线是一条4 500 t/d水泥熟料生产线，原窑头电除尘器是某设计院2008年产品。设备原有四个电场，在多年运行之中，业主曾对其实施过几次自改，但不能满足现行排放标准的要求。2017年海螺集团决定委托我公司对该电除尘器进行扩容提效改造，要求粉尘排放≤15 mg/Nm3。

工艺系统：本系统篦冷机为某设计院第四代篦冷机，配有余热发电系统，取篦冷机部分热风进

2019年第5期 新世纪水泥导报

No.5 2019Cement Guide for New Epoch 除尘技术

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行煤磨烘干，余风温度在100～120 ℃，通过电除尘器除尘后，干净气体排入大气。2 改造设计方案及低排放措施

电除尘器的提效改造，有三种方式：一是在原电除尘器前后端加长电场；二是在原电除尘器上加高电场；三是并联一台新的电除尘器进行分风处理。要实现电除尘器超低排放，方案选型、结构设计、制造和安装质量等各个环节，都要求精益求精。

2.1 方案选型

本次改造，根据现场条件，我们最终确定改造方案：加长电场——利用原电除尘器壳体，在出气端增加两个电场，内部件全部更换，改为鲁奇型电除尘器。根据多依奇效率公式：

η=1-e -Aω/Q

式中，效率η按99.95%设计，驱进速度ω取值7 cm/s，收尘极面积取17 754 m 2，可以满足合同排放要求≤15 mg/Nm 3。

实际选取收尘极面积20 290 m 2，保证电除尘器对微细粉尘的捕集。

2.2 CFD流体仿真技术的应用

进入电除尘器的烟气在电场断面上分布的均匀性直接影响电除尘器的效率，而且速度分布越不均匀，对电除尘器效率的影响越大。图1表示了气流分布均匀性的标准偏差与电除尘器效率的关系。利用CFD流体仿真技术，设计气流分布板的开孔形式及开孔率，保证电除尘器横截面上速度场相对均方根差值0.15≤σ≤0.25，气流在电场内均匀分布。

图1 气流分布与电除尘器效率的关系

电除尘器的前、后级电场，由于粉尘浓度和粉尘粒径的差异，表现出一定的差异性：前级电场在正常的工作电压下，为了保证粉尘的荷电，需要较大电流，V15线是强放电型极线，非常适用于前电场，加强粉尘荷电。后级电场，在一定电流条件下，需要尽可能提高电压。多个试用证明，同等条件下，CW型波形线工作电压高，比针刺线至少提高5 kV，而工作电流却降低20%以上，提高了电场强度，对细微粉尘更有效，这种线型非常适合于排放要求很低的电除尘器后级电场，可以起到节能作用，特别适合低粉尘浓度电场区应用，即电除尘器的后级电场。

本项目为提高除尘效率，前五个电场采用强放电型芒刺线——增强型整体V15线，加强粉尘荷电；末电场采用对细微粉尘更有效的波形线，确保达到排放要求。2.4 极间距保证

要保证电除尘器的稳定运行，必须有一个稳定的电场，一个良好的极间距。极板在冷态下安器运行是在热态下，温度在100～250 ℃，极板会有热变形，很难保证同极及异极间距，影响电除尘器的除尘效率。一种电除尘器的极板固定装置（专利号 ZL2012 2 0187841.4）能够解决极板在高温状态下极间距的问题（见图2）。设计时在每个电场增加极板固定装置，保证电除尘器正常运行时极间距无变化。

图2 一种电除尘器的极板固定装置

2.5 三相电源+高频电源+脉冲电源

三相电源，输出直流电压平稳，较单项工频2019年第5期

No.5 2019 陈月莉，等：电除尘器超低排放技术在海螺金陵河水泥窑头的实践 除尘技术