日鋼燒結(jié)廠機(jī)頭電除塵器提效研究

韓幫忠

（日照鋼鐵有限公司環(huán)保部山東日照276806）

0 前言

目前，日鋼共有13臺(tái)燒結(jié)機(jī)，機(jī)頭配備15臺(tái)電除塵器，絕大多數(shù)機(jī)頭電除塵器設(shè)計(jì)時(shí)過(guò)于粗放，未考慮余量，隨著生產(chǎn)節(jié)湊的加快和設(shè)備的日益老化，燒結(jié)機(jī)機(jī)頭電除塵器根本滿足不了實(shí)際生產(chǎn)的需要，然而由于電除塵器技改通常采用增加電場(chǎng)的方式，投入過(guò)大，實(shí)施起來(lái)困難較大，因此在不進(jìn)行技術(shù)改造的前提下，通過(guò)對(duì)燒結(jié)煙氣溫度、機(jī)頭除塵灰、機(jī)頭電除塵器電流電壓的控制來(lái)提高電除塵器效率已經(jīng)越來(lái)越被鋼鐵企業(yè)所重視。

1 燒結(jié)煙氣溫度控制

點(diǎn)火溫度、終點(diǎn)溫度、大煙道溫度是燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程的重要控制指標(biāo)，而大煙道溫度是綜合反映燒結(jié)好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。因此，在不影響燒結(jié)質(zhì)量的前提下，盡可能降低大煙道煙氣溫度有利于電除塵器效率的提高。

1.1 由于煙道負(fù)壓比較穩(wěn)定，根據(jù)PV=nRT，可以推出，隨著煙氣溫度的升高，氣體體積會(huì)隨之增大，電場(chǎng)氣流速度也隨之增加。從燒結(jié)機(jī)機(jī)頭電除塵器的中修過(guò)程看，機(jī)頭電除塵器的配置為每個(gè)電場(chǎng)7塊陽(yáng)極板，每塊陽(yáng)極板的寬度為480mm，一電場(chǎng)前和三電場(chǎng)后的寬度約1000mm，兩個(gè)電場(chǎng)之間的寬度約500mm，這樣可以大致推出電除塵長(zhǎng)度為13～14m，燒結(jié)廠所有電除塵器的設(shè)計(jì)風(fēng)速為0.9～1m/s，這樣煙氣停留時(shí)間約在15s左右，而煙氣溫度的提高無(wú)疑減少了煙氣在電場(chǎng)內(nèi)的停留時(shí)間，機(jī)頭煙氣也就很難穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放了。如今為了提高電除塵器除塵效率，電場(chǎng)風(fēng)速要求在0.9m/s以下，電場(chǎng)停留時(shí)間在16s以上，電除塵器長(zhǎng)高比大于1.1。

1.2 煙氣溫度可以改變粉塵的比電阻，表面比電阻隨溫度升高而增加，而當(dāng)煙氣溫度升高到一定界限后，體積比電阻隨溫度的升高而降低，其中間為表面比電阻和體積比電阻的共同作用區(qū)。煙氣溫度還影響氣體的黏滯性，氣體黏滯性隨溫度升高而增加，這將使粉塵的驅(qū)進(jìn)速度下降（驅(qū)進(jìn)速度ω=qE/3πdμ，μ為煙氣黏度）。氣體溫度越高對(duì)電除塵器的影響是負(fù)面的，如果有可能，還是在較低溫度下運(yùn)行較好。一般要求煙氣溫度保持在露點(diǎn)溫度20～30℃以上作為安全余量（燒結(jié)煙氣露點(diǎn)溫度在65～80℃），以降低含硫煙氣對(duì)除塵本體的的腐蝕，減少本體結(jié)露現(xiàn)象，保證電除塵器穩(wěn)定運(yùn)行。

1.3 從氣體放電的條件來(lái)看，在正常大氣壓力下的干燥空氣，在一定距離的空間，產(chǎn)生電擊（火花放電）的電壓，隨著氣體密度（單位體積中的氣體分子數(shù)）的減少而降低。這是因?yàn)椋?dāng)氣體密度減少時(shí)，氣體分子的間隔加大，每個(gè)電子在電場(chǎng)中產(chǎn)生碰撞電離"自由行程"加大，因而電子可獲得較大的速度和動(dòng)能，電離效應(yīng)加強(qiáng)，氣體容易被擊穿。氣體的擊穿電壓與氣體的密度成正比關(guān)系，而氣體的密度在很大程度上決定于氣體溫度。當(dāng)氣體壓力不變時(shí)，氣體的密度與氣體的絕對(duì)溫度成反比。因此，當(dāng)氣體溫度降低時(shí)，氣體的密度增加，從而使氣體的擊穿電壓也相應(yīng)的增加。由于擊穿電壓的增高，可使電除塵器所承受的電壓更高，從而可大提高收塵效率。

2 機(jī)頭除塵灰控制

國(guó)內(nèi)各大鋼鐵企業(yè)使用的原料中一般都含有K、Na、Zn等元素，在燒結(jié)煙氣中以K2O、Na2O、ZnO的形式存在，由于K2O、Na2O的粒徑細(xì)、比重輕，易產(chǎn)生二次揚(yáng)塵，因此對(duì)除塵器很不利。燒結(jié)的過(guò)程本身就是脫除有害元素的過(guò)程，以降低其在燒結(jié)礦中的含量，進(jìn)而減少對(duì)煉鐵高爐的影響，降低煉鐵的工序能耗，因此S、P、K、Na、Zn、Pb等元素都需在燒結(jié)過(guò)程中盡可能的去除，這些物質(zhì)都以氧化態(tài)的形式被收集到除塵灰中。因此機(jī)頭除塵灰入配料對(duì)燒結(jié)機(jī)頭煙氣排放有很大的副作用。燒結(jié)廠曾化驗(yàn)過(guò)除塵灰的成分，具體成分見(jiàn)表1，國(guó)內(nèi)其他鋼廠機(jī)頭除塵灰的化驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 日鋼機(jī)頭除塵灰成分

表2 國(guó)內(nèi)其他鋼廠機(jī)頭除塵灰成分/%

日鋼燒結(jié)機(jī)機(jī)頭除塵灰處理途徑：

⑴全部外排至料場(chǎng)，走大循環(huán)；

⑵固廢污泥生產(chǎn)線投運(yùn)后，全部拉至固廢處理。

⑶機(jī)頭除塵灰外賣。

國(guó)內(nèi)如濟(jì)鋼、萊鋼、邯鋼都將機(jī)頭除塵灰外排，真正將其資源再利用的研究很少，有工程實(shí)例的也很少。萊鋼曾提出用燒結(jié)機(jī)頭灰生產(chǎn)復(fù)合肥和氯化鉀。如何將外排后的機(jī)頭除塵灰資源化是一個(gè)亟待解決的課題。

3 機(jī)頭電除塵器電流電壓的升高

電除塵器的電流電壓也是最終反映電除塵器運(yùn)行好壞的重要參數(shù)。影響電除塵器電流電壓的因素很多，如極板極線的清灰效果、陰極線的選型、煙氣性質(zhì)、高壓電源柜的選擇等。

3.1 提高極板極線的清灰效果

陰極線清灰效果不好，影響放電，電流降低，極板清灰效果不好，荷電塵粒釋放電荷不良，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象，電流高，電壓低，甚至電場(chǎng)被擊穿，電除塵器失去功能。公司自四月份要求分廠對(duì)除塵設(shè)備定期檢修定期清灰以來(lái)，燒結(jié)廠積極組織實(shí)施，以20～25天為一個(gè)周期實(shí)施，清灰后對(duì)電除塵器運(yùn)行的改善一定的效果，由于未能根本解決清灰問(wèn)題，隨著時(shí)間的進(jìn)行，極板極線上會(huì)逐漸粘灰，會(huì)恢復(fù)到未清灰前的狀況，再則隨著機(jī)頭開(kāi)停機(jī)次數(shù)的增多，機(jī)頭煙氣有著濕度大，腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，每次開(kāi)停機(jī)都會(huì)在本體表面結(jié)露，這無(wú)疑加速了電除塵器本體的腐蝕，影響電除塵器使用壽命，因此這方面的影響是不得不進(jìn)行考慮的。

如何提高極板極線清灰效果，一個(gè)是增加側(cè)部振打裝置，強(qiáng)化振打效果，減少振打盲區(qū)，二是電場(chǎng)采用聲波清灰器輔助清灰。振打清灰是影響電除塵器運(yùn)行及收塵效果的最關(guān)鍵因素，尤其是機(jī)頭電除塵器，因其粉塵粒徑細(xì)、粘性大、比電阻高，要獲得滿意的清灰效果，必須有足夠的振打力。雖然機(jī)頭電除塵器多數(shù)都是采用陽(yáng)極雙側(cè)雙向振打，陰極采用雙層雙向振打，該種振打結(jié)構(gòu)形式能使極板、極線獲得足夠的加速度值，但在實(shí)際上，機(jī)頭的粉塵就如同“膠”一樣長(zhǎng)在極板和極線上，單依靠振打是不夠解決問(wèn)題的，特別是煙塵含有大量的K2O、Na2O，比重極輕，粉塵層質(zhì)量小，一振打粉塵就會(huì)隨煙氣從除塵器出口逸出，使排放超標(biāo)。

3.2 電除塵器高壓供電裝置改造

日鋼采用的高壓電源柜均為可控硅電源。可控硅電源的控制原理是通過(guò)反饋信號(hào)所表達(dá)的信息，經(jīng)程序處理，調(diào)節(jié)電壓波形的觸發(fā)導(dǎo)通角以改變輸入電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作狀況的跟蹤。毫無(wú)疑問(wèn)，在工藝煙塵特性極其穩(wěn)定、本體無(wú)任何缺陷的前提下，可控硅電源能夠很好滿足電除塵供電要求；當(dāng)煙塵性質(zhì)有微小改變時(shí)，控制系統(tǒng)檢測(cè)到電場(chǎng)放電特性即時(shí)調(diào)整電壓波形導(dǎo)通角以改變供電電壓，供電電流隨之變化。但當(dāng)煙塵特性變化較快或變化幅度較大或本體存在某種缺陷時(shí)，電場(chǎng)內(nèi)某些點(diǎn)或局部區(qū)域首先放電擊穿。控制系統(tǒng)只要檢測(cè)到火花頻率和火花能量達(dá)到設(shè)定值，雖然這種放電總的能量不大、對(duì)除塵器并不能造成任何損害、卻因放電過(guò)程的發(fā)展無(wú)法控制而可能對(duì)電源設(shè)備乃至電除塵本體構(gòu)成威脅，必須即時(shí)給予滅弧——改變觸發(fā)導(dǎo)通角甚至停止若干個(gè)波后再導(dǎo)通，電除塵運(yùn)行水平低就可想而知了。問(wèn)題的實(shí)質(zhì)在于，可控硅電源控制的對(duì)象是電壓，電壓波形一旦導(dǎo)通，電流的大小則無(wú)法控制，電場(chǎng)運(yùn)行水平低，除塵空間的潛力得不到充份發(fā)揮。

經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料，濟(jì)鋼和邯鋼在2006年通過(guò)將高壓供電裝置采用恒流源，都起到了一定的效果，邯鋼得出的結(jié)論是：恒流高壓電控裝置較之可控硅高壓電控裝置有其獨(dú)特的工作特性，能夠適應(yīng)工藝條件的大幅度波動(dòng)，對(duì)電場(chǎng)內(nèi)部存在的機(jī)械缺陷和長(zhǎng)期運(yùn)行造成的電極附灰所帶來(lái)的電場(chǎng)阻抗的變化反應(yīng)不敏感。進(jìn)一步挖掘和發(fā)揮恒流高壓電控裝置的潛在功能必將對(duì)電除塵技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用起到積極的推動(dòng)作用。當(dāng)然在利用恒流電源對(duì)除塵器進(jìn)行改造時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮機(jī)械本體的改進(jìn)、消除內(nèi)部存在的缺陷，才能獲得最佳的除塵效果。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)燒結(jié)煙氣溫度、機(jī)頭除塵灰、機(jī)頭電除塵器電流電壓的控制，日鋼燒結(jié)機(jī)機(jī)頭電除塵器效率得到較大提高，排放完全滿足《鋼鐵行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

[1]黃巖.《影響電除塵器運(yùn)行參數(shù)的主要原因及對(duì)策》.熱電技術(shù).2007年第2期

[2]趙紅光、盧靜.《萊鋼105m^2燒結(jié)機(jī)頭電除塵器提效改造》.山東冶金.2010年月第32卷第1期

[3]劉憲.《湘鋼燒結(jié)廠電除塵器的維護(hù)與管理》。燒結(jié)球團(tuán).2000年11月第25卷第6期