脈沖反吹清灰濾網靜電除塵器研究

陳新軍，張茂軍，高明輝

（中鋁山東工程技術有限公司，山東 淄博 255051）

1 氧化鋁熟料窯尾氣特點

堿石灰-鋁土礦生產氧化鋁工藝過程中生料的燒結是在回轉窯中1200℃以上的溫度下進行的，熟料窯尾煙氣溫度一般在150℃～200℃，特殊情況下能達到300℃以上，煙氣中含有25%～30%左右的水分，粉塵中不僅含有生料成分，還含有Na2O·Al2O3、Na2O·SiO2、CaO·SiO2、CaO·2Al2O3等熟料成分，這些物質低溫吸水性強，遇水反應生成難以清理的結垢，這些特點決定了除塵器的選用難度大，煙塵達標排放難度大。

2 現有除塵技術特點及改進方式

目前回轉窯尾除塵都是采用靜電除塵技術，近幾年，中國鋁業公司內部相繼開展氧化鋁熟料窯除塵技術攻關，大多采用多級靜電除塵或橫置陽極等技術，仍然難以達到10mg/m3以下的粉塵排放技術指標。

2016年由山東工程技術有限公司負責改造的中鋁山東有限公司氧化鋁焙燒爐除塵改造項目，應用了一臺金屬濾網靜電除塵器，粉塵排放可以達到10mg/m3以下的技術指標。但將濾網靜電除塵器直接應用到氧化鋁熟料窯尾，需要對除塵器濾網清灰方面加以改進，以適應氧化鋁熟料窯粉塵粘結性比較強的特性。

2.1 濾網靜電除塵器除塵原理

濾網靜電除塵器同普通的袋式除塵器有相同的除塵機制，大體有如下幾種方式：擴散沉降、直接截留、靜電沉降、慣性沉降，總體來說，這幾種捕集機制在對粉塵捕集中所起的作用是相當大的。如果將濾袋作為電場的一極，他與放電極間加上數萬伏的高電壓，則除塵機制中的靜電沉降將會成百上千倍的增加，同時，濾料對粉塵顆粒的粘附作用也會大大加強，這樣，作為除塵器集塵極的濾料就會起著過濾和靜電吸附的雙重作用，對粉塵顆粒的捕集能力大大加強。

濾網式電除塵器工作原理圖如下：

圖1 濾網靜電除塵器原理

在一定的粉塵濃度下，濾網式電除塵器在加電壓（40kv）和不加電壓下除塵效率都有隨過濾風速增大而下降的趨勢。在不加電壓時，這種下降趨勢比較明顯，而在加上40kv電壓后，過濾風速增大對除塵效率的影響作用將明顯減弱，這充分表明了對這種除塵器施加高電壓可使其在較大的過濾風速下仍能保持很高的除塵效率。換句話說，在保證除塵效率不下降的情況下，同一臺除塵器在加上高電壓后可以有數倍于不加電壓時的處理煙氣量。

因此，在同等工況條件下，此種除塵方式可獲得更高的除塵效率及對細微粉塵的捕集效果，同時還可具有更高的處理煙氣能力和較低的電壓等級，其中對細微顆粒捕集機制是粉塵層二次過濾的效果所致。在一定的粉塵濃度下，電除塵的處理效率可以高達99.9%以上，由于采用了不銹鋼金屬濾網，除塵器的進口煙氣溫度比普通布袋除塵器大大提高，可達300℃以上。

2.2 現有金屬濾網靜電除塵器陽極振打清灰不足之處

一是：振打力在濾網上難以平均分布。現有的除塵器每塊陽極濾網有4組振打，即：頂部兩組，側部兩組。由于在安裝不銹鋼濾網時周邊張緊力不同，再加上高溫環境（200℃）的影響，濾網不可避免會產生松弛現象，這樣在振打時有部分粉塵不易脫落，影響濾網的透氣性。二是：重錘撞擊濾網框架，將對濾網整體性造成影響，從而影響濾網的使用壽命。三是：振打過程中對除塵器粉塵排放濃度的產生影響。荷電的粉塵在濾網上失去電荷，靜電引力不再發揮作用，振打時濾網上一些粉塵在氣流的拉扯下透過濾網進入凈氣室，造成粉塵排放濃度的波動。

2.3 陽極濾網清灰改進方式

基于以上幾方面的考慮，研究采用脈沖反吹清灰方式以有效解決濾網靜電除塵器極板清灰效果不佳以及清灰時粉塵進入凈氣室等問題。

3 脈沖清灰濾網靜電除塵器的研究

3.1 改進思路

首先，我們對濾網電極進行改進，將原大平板型的濾網改進為適合脈沖反吹清灰方式的多通道扁濾袋型濾網，脈沖反吹清灰裝置布置在除塵器頂部，運行過程中，粉塵在金屬濾網不斷堆積，濾網透氣性會越來越差，表現在除塵器的阻力越來越高，當阻力達到一定程度時（設定350Pa～500Pa）需要將金屬濾網上的粉塵清理下來，這時脈沖控制儀得到一個壓力信號而開啟，每個脈沖閥按照控制程序打開，壓縮空氣通過噴吹管進入到金屬濾網內，金屬濾網內部壓力遠遠大于外部壓力，附著在金屬濾網外部的粉塵脫落，實現了清灰的目的。

由于清灰時整片濾網的氣流是由內向外，粉塵不會透過濾網進入到凈氣室內，這樣就解決了采用機械振動時粉塵透過濾網的問題。

第二，制造一臺試驗機，在氧化鋁熟料窯尾模擬實驗，判斷改進是否可行。

3.2 脈沖反吹清灰金屬濾網電除塵器試驗機基本參數

（1）處理風量10000m3/h；

（2）煙氣溫度：120℃～200℃；

（3）陽極、陰極間供電電壓72KV；

（4）脈沖清灰壓縮空氣壓力：0.4MPa～0.7MPa；

脈沖反吹清灰金屬濾網電除塵器試驗機設計圖如下：

圖2 脈沖反吹濾網靜電除塵器實驗機設計圖

3.3 試驗過程

實驗流程圖如下：

圖3 實驗流程圖

試驗機在原有除塵器前側煙道上抽取一定量的氣體，經過處理后外排，試驗機為正壓運行。為了充分驗證這種除塵器在氧化鋁窯尾煙氣處理過程中的適應性，試驗機自2017年8月30日開始運行，共運行一個多月，系統阻力平均為353Pa，2017年9月14日經山東華度監測有限公司監測，顆粒物排放濃度4.6mg/m3。

4 綜述

金屬濾網過濾式電除塵器使用脈沖清灰方式，可以將金屬濾網過濾式電除塵器的除塵效率進一步提高，并隨此類除塵器廣泛應用到水泥、鋼鐵、冶金等行業的煙氣除塵系統，前景廣闊。