柔性極板濕式電除塵技術在燒結機煙氣治理中的應用

馬鴻良

摘 要：目前燒結煙氣治理主要采用多管除塵器、靜電除塵器加濕法脫硫的形式，達到新的環保要求具有較大難度，柔性極板濕式電除塵器應用于燒結機煙氣濕法脫硫之后的深度處理，可以使煙塵排放濃度遠低于排放限制的要求。本文對其實際應用情況進行了介紹和分析，通過使用結果證明，此技術在燒結機煙氣治理中具有良好的適用性。

關鍵詞：柔性極板；濕式電除塵器；燒結機煙氣

中圖分類號：X757 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0004-04

Application of Flexible Plate Wet Electrostatic Precipitator in the Treatment of Sintering Machine Flue Gas

Ma Hongliang

（Shandong Shenhua Shanda Energy & Environment CO.，Ltd， Jinan Shandong 250014）

Abstract：At present， the treatment of sintering flue gas mainly adopts the form of multi tube dust collector， electrostatic precipitator and wet desulfurization， which has great difficulty in reaching new environmental protection requirements，The flexible plate wet electrostatic precipitator can be used in the process of wet desulfurization of sintering machine， and can make the concentration of dust emission is much lower than the requirement of the emission limits. This paper introduces and analyzes the practical application of this technology in the sintering machine flue gas treatment.

Key words：Flexible Plate；WESP；Sintering Machine Flue Gas

鋼鐵工業長期在我國國民經濟中處于基礎性地位，具有高能耗和高污染的特點。鋼鐵生產包括焦化、燒結、煉鋼等工序，其中燒結工序是污染物控制的重點之一，燒結煙氣粉塵污染的治理已經我國各大鋼鐵企業減排的重要課題[1]。隨著我國環保壓力的加大，新建燒結機的煙塵排放濃度要求達到30mg/Nm3，特別排放限值區域甚至高達20 mg/Nm3[2]。目前燒結煙氣治理主要采用多管除塵器、靜電除塵器加濕法脫硫的形式，達到如此之高的排放要求難度很大，需要設置新的環保設施，濕式電除塵器成為解決此問題的適用技術之一。

1 濕式電除塵器技術介紹

濕式電除塵器最早在1907年開始應用于硫酸和冶金工業生產中，除去煙氣中微細粉塵和酸霧等污染物。由于濕式電除塵器是控制燃煤煙氣PM2.5非常有效的設備，在發達國家的電力等工程領域得到了廣泛應用。據不完全統計，已有50余套不同類型的濕式電除塵器應用于美國、歐洲及日本的電廠，主要作為大氣復合污染物控制系統的最終處理裝備，用于去除濕法脫硫無法收集的酸霧、控制PM2.5微細顆粒物及解決煙氣排放濁度問題。

1.1 濕式電除塵器的工作原理

濕式電除塵器工作原理與傳統電除塵器相似，依靠的都是靜電力，所不同的是工作環境為一“濕”一“干”，濕式靜電除塵器裝置處理的是脫硫后的濕煙氣，布置在除塵脫硫系統的尾部，作為除塵脫硫系統中煙囪排放之前的最后一道屏障，在保證煙塵達標、解決“石膏雨”等諸多方面具有重要的作用。

濕式靜電除塵器裝置主要由陰極、陽極和電源等組成。其工作原理為：在裝置的陽極和陰極線之間施加數萬伏直流高壓電，在強電場的作用下，電暈線周圍產生電暈層，電暈層中的空氣發生雪崩式電離，從而產生大量的負離子和少量的陽離子。隨飽和濕煙氣進入裝置內的塵（霧）粒子與這些正、負離子相碰撞而荷電，荷電后的塵（霧）粒子由于受到高壓靜電場庫侖力的作用，向陽極運動；到達陽極后，將其所帶的電荷釋放掉，塵（霧）粒子就被陽極所收集，進而通過水沖刷的方式將其清除。

1.2 濕式電除塵器的分類

目前，國內濕式靜電除塵器按照陽極板的材質進行分類，有三個不同的技術流派：一是金屬極板的濕式電除塵技術；二是柔性極板濕式電除塵技術；三是導電玻璃鋼極板濕式電除塵技術。

1.2.1 金屬陽極

采用不銹鋼板為陽極收塵，布置形式為臥式，煙氣流為水平進水平出，結構形式類似于干式靜電除塵器。由于極板材質采用316L，不具備很好的防腐性能。主要依靠極板上的一層均勻的水膜以避免極板受到煙氣的腐蝕，水膜一旦出現破損，陽極板將很快腐蝕，因此，運行中需要不斷的補水，增加了耗水量，為了中和沖洗水酸性，還需加堿，噴淋水循環系統較為復雜。

1.2.2 導電玻璃鋼陽極

采用導電玻璃鋼為陽極收塵，導電玻璃鋼為整體式模塊化布置，可以蜂窩狀形式或板式形式。裝置以立式布置為主，可實現臥式布置；陽極板可實現整體模塊化，陽極組件采用工廠成型，但模塊較大，安裝之后無法進行單管更換；技術設備內部設置1～2套沖洗管網，陽極長度6米時一般設置上下2套沖洗系統，但仍無法做到單管單沖，長期運行結垢風險較大。

1.2.3 柔性纖維織物陽極

采用柔性纖維織物為陽極收塵，柔性纖維織物通過張緊裝置固定，形成蜂窩狀。裝置為立式布置，煙氣可實現上進下出或下進上出。被浸濕的纖維極板有了導電性，可用來來收集煙氣中的霧滴，其所使用的柔性纖維織物耐腐蝕性高，纖維織物自身防腐，無需額外防腐措施；由于柔性電極的毛細作用，被收集下來的水霧可在集塵極表面形成一層均勻連續的水膜，依靠收集液完成自身的沖洗清灰，只需定期沖洗提高表面潔凈度，能夠實現運行中的近零水耗。

1.2.4 各種極板濕式電除塵器技術對比

根據目前三種形式極版的濕式電除塵器的技術路線和使用情況對比，柔性極板具有獨到的技術優勢，正得到越來越廣泛的實際應用，各種形式極板的技術對比情況見表1。

2 柔性極板濕式電除塵器用于燒結機煙氣治理的適用性

燒結機煙氣普遍具有以下特征：（1）平均煙氣溫度80～120℃，波動范圍較大。（2）煙氣濕度小，含水率約3%～5%。（3）粉塵含鐵量和燒結礦的含鐵量相近，Fe在50%以上，CaO占10%左右、SiO2在10%以下，其余為少量MgO等。（4）粉塵比電阻109～1012Ω·cm[3]。燒結機煙塵粉塵粒徑較小，本身不易被捕集[4]，目前燒結機煙氣治理已基本進行了預除塵和脫硫處理，粉塵濃度普遍降到100mg/Nm3以下，但是由于剩余粉塵中微細粉塵含量大，且煙氣溫度降為50～60℃，濕度大為增加，因而繼續降低粉塵排放濃度的技術選擇有限。

濕式電除塵器用于濕法脫硫裝置之后，適合于對燒結機煙氣進行深度處理，使煙塵進一步達標排放。濕式電除塵器對煙氣波動的適應性較好，不受粉塵比電阻變化的影響，對PM10、PM2.5等微細粉塵的捕集能力很強，也能同步解決對脫硫造成的石膏雨攜帶等問題。柔性極板濕式電除塵器更是在系統的安裝、運行的方便性和可靠性，容易檢修以及經濟性等多方面具有優勢，是徹底解決燒結機煙塵問題的最優技術之一。

3 工程實例

山東某鋼鐵公司現有一臺96m2燒結機和一臺120m2燒結機，前期已建設了多管除塵器加石灰石—石膏濕法脫硫的環保設施，為了滿足新的環保要求，煙塵排放濃度需要達到20mg/Nm3的低值，因此必須對現有的環保設施進行升級改造，該公司經過調研對比，決定采用柔性極板濕式電除塵器對煙塵進行深度治理。

3.1 設計參數及環保指標

本工程實例在設計中充分考慮了燒結機組的特點、煙氣及煙塵的特性以及要求達到的排放指標，對工藝參數進行了經濟合理的選擇。本工程的設計參數見表2。

3.2 系統設置及設備布置

3.2.1 濕除系統設置

柔性極板濕式電除塵器主要包括殼體、陽極及陰極、沖洗系統、收集液的排放系統以及其他輔助系統等組成。殼體充分考慮了內部氣流均布的要求，在進、出氣口等需要位置設置了導流板、整流格柵等布氣措施，防止因為氣流偏流造成整體除塵效率的降低。陽極裝置包括沉淀極和支撐梁，沉淀極采用柔性纖維織物，具有抗腐蝕性能好、質量輕、在線連續工作等特點。正常運行時，柔性陽極表面形成一層連續水膜，收集下來的煙塵、石膏液滴等隨水膜重力自流至下部，實現在線清灰。陰極裝置包括陰極線、上下部吊掛裝置、絕緣裝置。陰極線采用合金鋼，耐腐蝕，廣泛適用于飽和濕煙氣環境。陰極線固定于上下框架上，框架通過絕緣裝置支撐。裝置裝置內設兩層沖洗管網：陰極沖洗管網和陽極沖洗管網。陰極沖洗管網主要進行開機前沖洗以及關機后沖洗，正常運行水耗幾乎為零。陽極沖洗管網與陽極支撐框架合為一體使用，主要考慮保護陽極，具備連續在線沖洗功能，正常運行時無需開啟。因系統的沖洗水耗量極小，所以沖洗水無需設置專門的供水系統，而是從脫硫系統的除霧器沖洗水管網直接接引，其供水量、水壓均滿足要求。系統的收集液主要來自于陽極，呈酸性，量小，此部分液體可以直接并入脫硫漿液，參與脫硫系統的循環，不會對脫硫效率產生任何影響，不會破壞脫硫系統的水平衡。

3.2.2 濕除系統設備布置

根據項目現場的實際場地情況，系統的布置靈活設計。#1機組濕式電除塵器布置在#1脫硫塔的頂部出口（機械除霧器的上部），因為脫硫塔及塔基礎設計余量不足以支撐濕除，所以另起框架對濕式靜電除塵器進行支撐，煙氣經濕除后通過濕除頂部直排煙囪排放；#2機組濕式靜電除塵器單獨布置，采用煙氣下進上出的形式，煙氣從脫硫塔頂帽水平排出后進入濕除入口，除塵后通過濕除頂部直排煙囪排放。

3.3 設備運行效果及分析

本工程項目2015年2月份簽訂合同，2015年6月份工程竣工，投入運行，工程歷時4個個月。工程竣工之后，建設單位聯合總包單對工程進行了性能驗收，具體的結果如表3所示，之后，當地環保局環境監測站又對項目進行了環保驗收，經過測試，濕除出口的煙塵平均排放濃度為16mg/Nm3，且運行穩定，完全符合并高于《GB 28662-2012鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準》中最為嚴格的煙塵排放要求。

通過表3可以看出，經過柔性極板濕式電除塵器對燒結機煙氣的深度處理之后，煙塵排放濃度穩定小于20mg/Nm3，說明本次對煙塵處理的升級改造十分成功。而且，整套系統的電耗處于較低水平，水耗極低，運行費用大大低于其他類似除塵裝置。經過3個多月的運行檢查發現，設備內部極板和極線干凈光潔，沒有出現結垢難以沖洗的現象，在極低水耗的條件下達到如此好的沖洗效果，進一步證明了柔性級濕式電除塵器極板水膜自清灰的優良特性。如圖1所示。

4 結語

（1）柔性級濕式電除塵器應用于鋼鐵廠燒結機煙氣的深度處理，應用于濕法脫硫之后，能有效的降低煙塵的排放濃度。同時，相對于采用其他形式極板的濕除設備，具有不易結垢、無廢水處理問題、電耗水耗小、運行費用低等優勢，是徹底解決燒結機煙塵問題的最優技術之一。

（2）山東某鋼鐵公司兩臺燒結機組在應用柔性極板濕式電除塵器之后，煙塵排放濃度降低到16mg/Nm3，低于排放標準。設備運行穩定可靠，維護量小，運行3個月余經檢查，內部件干凈光潔，期間未發生故障。工程實例說明，柔性極板濕式電除塵器應用于燒結機煙塵治理的良好適用性。

參考文獻：

[1]康凌晨，張壘，張大華，等.燒結機頭電除塵灰的處理與利用[J].工業安全與環保，2015（3），41-43.

[2]GB 28662-2012，鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準[S].

[3]李興義，盧靜，等.燒結機尾除塵改造[J].山東冶金，2011（6），54-55，60.

[4]黃星.淺談影響燒結機頭電除塵器效率的主要因素[J].中國環保產業，2012（6），49-52.