日鋼燒結廠機頭電除塵器提效研究

韓幫忠

（日照鋼鐵有限公司環保部山東日照276806）

0 前言

目前，日鋼共有13臺燒結機，機頭配備15臺電除塵器，絕大多數機頭電除塵器設計時過于粗放，未考慮余量，隨著生產節湊的加快和設備的日益老化，燒結機機頭電除塵器根本滿足不了實際生產的需要，然而由于電除塵器技改通常采用增加電場的方式，投入過大，實施起來困難較大，因此在不進行技術改造的前提下，通過對燒結煙氣溫度、機頭除塵灰、機頭電除塵器電流電壓的控制來提高電除塵器效率已經越來越被鋼鐵企業所重視。

1 燒結煙氣溫度控制

點火溫度、終點溫度、大煙道溫度是燒結生產過程的重要控制指標，而大煙道溫度是綜合反映燒結好壞的一個重要指標。因此，在不影響燒結質量的前提下，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 由于煙道負壓比較穩定，根據PV=nRT，可以推出，隨著煙氣溫度的升高，氣體體積會隨之增大，電場氣流速度也隨之增加。從燒結機機頭電除塵器的中修過程看，機頭電除塵器的配置為每個電場7塊陽極板，每塊陽極板的寬度為480mm，一電場前和三電場后的寬度約1000mm，兩個電場之間的寬度約500mm，這樣可以大致推出電除塵長度為13～14m，燒結廠所有電除塵器的設計風速為0.9～1m/s，這樣煙氣停留時間約在15s左右，而煙氣溫度的提高無疑減少了煙氣在電場內的停留時間，機頭煙氣也就很難穩定達標排放了。如今為了提高電除塵器除塵效率，電場風速要求在0.9m/s以下，電場停留時間在16s以上，電除塵器長高比大于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。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，這將使粉塵的驅進速度下降（驅進速度ω=qE/3πdμ，μ為煙氣黏度）。氣體溫度越高對電除塵器的影響是負面的，如果有可能，還是在較低溫度下運行較好。一般要求煙氣溫度保持在露點溫度20～30℃以上作為安全余量（燒結煙氣露點溫度在65～80℃），以降低含硫煙氣對除塵本體的的腐蝕，減少本體結露現象，保證電除塵器穩定運行。

1.3 從氣體放電的條件來看，在正常大氣壓力下的干燥空氣，在一定距離的空間，產生電擊（火花放電）的電壓，隨著氣體密度（單位體積中的氣體分子數）的減少而降低。這是因為，當氣體密度減少時，氣體分子的間隔加大，每個電子在電場中產生碰撞電離"自由行程"加大，因而電子可獲得較大的速度和動能，電離效應加強，氣體容易被擊穿。氣體的擊穿電壓與氣體的密度成正比關系，而氣體的密度在很大程度上決定于氣體溫度。當氣體壓力不變時，氣體的密度與氣體的絕對溫度成反比。因此，當氣體溫度降低時，氣體的密度增加，從而使氣體的擊穿電壓也相應的增加。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 機頭除塵灰控制

國內各大鋼鐵企業使用的原料中一般都含有K、Na、Zn等元素，在燒結煙氣中以K2O、Na2O、ZnO的形式存在，由于K2O、Na2O的粒徑細、比重輕，易產生二次揚塵，因此對除塵器很不利。燒結的過程本身就是脫除有害元素的過程，以降低其在燒結礦中的含量，進而減少對煉鐵高爐的影響，降低煉鐵的工序能耗，因此S、P、K、Na、Zn、Pb等元素都需在燒結過程中盡可能的去除，這些物質都以氧化態的形式被收集到除塵灰中。因此機頭除塵灰入配料對燒結機頭煙氣排放有很大的副作用。燒結廠曾化驗過除塵灰的成分，具體成分見表1，國內其他鋼廠機頭除塵灰的化驗結果見表2。

表1 日鋼機頭除塵灰成分

表2 國內其他鋼廠機頭除塵灰成分/%

日鋼燒結機機頭除塵灰處理途徑：

⑴全部外排至料場，走大循環；

⑵固廢污泥生產線投運后，全部拉至固廢處理。

⑶機頭除塵灰外賣。

國內如濟鋼、萊鋼、邯鋼都將機頭除塵灰外排，真正將其資源再利用的研究很少，有工程實例的也很少。萊鋼曾提出用燒結機頭灰生產復合肥和氯化鉀。如何將外排后的機頭除塵灰資源化是一個亟待解決的課題。

3 機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行好壞的重要參數。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、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，嚴重時會產生反電暈現象，電流高，電壓低，甚至電場被擊穿，電除塵器失去功能。公司自四月份要求分廠對除塵設備定期檢修定期清灰以來，燒結廠積極組織實施，以20～25天為一個周期實施，清灰后對電除塵器運行的改善一定的效果，由于未能根本解決清灰問題，隨著時間的進行，極板極線上會逐漸粘灰，會恢復到未清灰前的狀況，再則隨著機頭開停機次數的增多，機頭煙氣有著濕度大，腐蝕性強的特點，每次開停機都會在本體表面結露，這無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行考慮的。

如何提高極板極線清灰效果，一個是增加側部振打裝置，強化振打效果，減少振打盲區，二是電場采用聲波清灰器輔助清灰。振打清灰是影響電除塵器運行及收塵效果的最關鍵因素，尤其是機頭電除塵器，因其粉塵粒徑細、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。雖然機頭電除塵器多數都是采用陽極雙側雙向振打，陰極采用雙層雙向振打，該種振打結構形式能使極板、極線獲得足夠的加速度值，但在實際上，機頭的粉塵就如同“膠”一樣長在極板和極線上，單依靠振打是不夠解決問題的，特別是煙塵含有大量的K2O、Na2O，比重極輕，粉塵層質量小，一振打粉塵就會隨煙氣從除塵器出口逸出，使排放超標。

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反饋信號所表達的信息，經程序處理，調節電壓波形的觸發導通角以改變輸入電壓，實現對工作狀況的跟蹤。毫無疑問，在工藝煙塵特性極其穩定、本體無任何缺陷的前提下，可控硅電源能夠很好滿足電除塵供電要求；當煙塵性質有微小改變時，控制系統檢測到電場放電特性即時調整電壓波形導通角以改變供電電壓，供電電流隨之變化。但當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，電場內某些點或局部區域首先放電擊穿。控制系統只要檢測到火花頻率和火花能量達到設定值，雖然這種放電總的能量不大、對除塵器并不能造成任何損害、卻因放電過程的發展無法控制而可能對電源設備乃至電除塵本體構成威脅，必須即時給予滅弧——改變觸發導通角甚至停止若干個波后再導通，電除塵運行水平低就可想而知了。問題的實質在于，可控硅電源控制的對象是電壓，電壓波形一旦導通，電流的大小則無法控制，電場運行水平低，除塵空間的潛力得不到充份發揮。

經過查閱相關資料，濟鋼和邯鋼在2006年通過將高壓供電裝置采用恒流源，都起到了一定的效果，邯鋼得出的結論是：恒流高壓電控裝置較之可控硅高壓電控裝置有其獨特的工作特性，能夠適應工藝條件的大幅度波動，對電場內部存在的機械缺陷和長期運行造成的電極附灰所帶來的電場阻抗的變化反應不敏感。進一步挖掘和發揮恒流高壓電控裝置的潛在功能必將對電除塵技術的發展和應用起到積極的推動作用。當然在利用恒流電源對除塵器進行改造時，應同時考慮機械本體的改進、消除內部存在的缺陷，才能獲得最佳的除塵效果。

4 結論

通過對燒結煙氣溫度、機頭除塵灰、機頭電除塵器電流電壓的控制，日鋼燒結機機頭電除塵器效率得到較大提高，排放完全滿足《鋼鐵行業污染物排放標準》的要求。

[1]黃巖.《影響電除塵器運行參數的主要原因及對策》.熱電技術.2007年第2期

[2]趙紅光、盧靜.《萊鋼105m^2燒結機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.《湘鋼燒結廠電除塵器的維護與管理》。燒結球團.2000年11月第25卷第6期