干式靜電除塵器在熔鑄煙氣治理工程中的應用

李秀芬，馮業鈞，馮偉杰(廣州廣一大氣治理工程有限公司，廣東 廣州 510000)

1 工程概況

華南地區某鋁材企業，原熔鋁爐生產線，原配套環保設備為噴淋塔+布袋除塵器，因布袋除塵器阻力過大導致生產受到影響，已拆除布袋并將布袋室改為了噴淋室；但煙氣治理效果不佳，出現生產投料時發生陣發性黑煙排放。因此業主委托我公司進行改造設計。利用現有的噴淋及布袋過濾作為預處理，后級增加高效靜電除塵器，對煙氣進行深度治理。設計處理煙氣量為150 000 m3/h，投運后，除塵效果較高，運行良好，達到國家和地方相關排放標準要求[1]。

1.1 原工藝說明

在引風機的抽力作用下，四條熔鋁爐煙氣首先經噴淋塔進行預處理，再進去空心塔進行粉塵處理；另一條銅爐煙氣同樣在引風機的抽力作用下，經布袋除塵器除塵后，再進空心塔。凈化后的煙氣經煙囪達標排放，工藝流程如圖1所示。

圖1 原工藝流程

1.2 改造后工藝說明

在引風機的抽力作用下，四條熔鋁爐煙氣首先經噴淋塔進行預處理；另一條銅爐煙氣同樣在引風機的抽力作用下，經改造成噴淋塔的布袋除塵器進行預處理；兩組煙氣再進入干式靜電除塵器，煙氣中的顆粒物在靜電力作用下荷電，顆粒物在電場力的作用下被收塵極收集，經振打掉落到集灰斗。凈化后的煙氣經煙囪達標排放，改造后工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后工藝流程

2 干式靜電除塵器原理及特點

2.1 干式靜電除塵器原理

干式靜電除塵器是利用靜電力將氣體中粉塵分離的一種除塵裝置，主要包括四個相互有關的物理過程：氣體的電離、煙氣粉塵的荷電、荷電粉塵向電極移動、荷電粉塵的捕集。設備由進風口、出風口、集灰斗、主體、高壓電源組成。主體包括放電極(電暈極)、集塵極(極板)、絕緣箱體、清灰裝置；主體內保持一定間距的放電極(電暈極)、集塵極(極板)，接通高壓直流電源后，高壓直流電在兩極間維持一個足以使氣體電離的電場，當含塵煙氣在通過兩集塵極間非均勻電場時，在放電極周圍強電場作用下，氣體首先被電離產生了大量的陰離子和陽離子，并使粉塵荷電，荷電粉塵在電場的作用下，便向電極性相反的電極運動而沉積在電極上，以達到粉塵和氣體分離的目的。除塵器設有自動清灰裝置，粉塵沉積達到一定量或根據實際情況進行定時振打，用以清除電極上沉積的粉塵。粉塵掉落，通過集灰斗收集；再經由卸灰裝置卸灰后，進行后續處理。另外設備可配備火警探測和報警裝置以應對設備內部可能發生的火災隱患。

2.2 “單電源供電分電場”專利技術原理

單電源供電分電場，就是采用單電源供電，通過放電極的幾何尺寸配置使電場分布更適合流動的煙塵粒徑、濃度的變化，使電場順氣流的方向分成若干個電場強度不等的電場，電場強度沿煙氣流動的方向逐漸加強；并且每個電場相當于一個獨立電源供電的靜電除塵器，如分成兩個電場即相當于用三個電源供電的六電場靜電除塵器。其每個小電場對應處理一種參數的煙氣，煙氣就相當于采用了六臺電源代電一個電場分布的多電場的靜電除塵器串聯處理；消除細小煙塵及水霧的效率會提高，效果更好。如果采用單獨電源供電的兩電場靜電除塵器，則要提供三臺電源，造價則提高，從而增加用戶的投資成本。單電源供電分電場技術就可以在同等效率下節省成本降低電耗。在技術上，單電源供電分電場是按煙氣參數的變化進行分段設計，即采用動態的方法設計，使電場分布更合理，提高極板和電源的利用率[2]。

2.3 靜電除塵器特點

(1)靜電除塵器結構相對簡單，安裝方便，運行穩定。

(2)單電源多電場專利技術，比常規電除塵器的效率高，能耗低，體積小，站地面積小。

(3)單電源多電場專利技術，分段設計使收塵極的利用率得到提高。

(4)電除塵阻力小(250 Pa)，系統動力不增加；維護量小，運行成本低(無需更換濾料或易耗品)。

(5)粉塵通過集灰斗收集，再通過卸灰裝置可直接回收利用干灰。

(6)干式靜電除塵器可以承受比較高的煙氣溫度。

(7)采用良好的外絕緣方式，避免絕緣體與粉塵直接接觸，保證安全穩定運行。

3 設計參數

(1)設計入口煙氣量: 150 000 m3/h；(2)入口煙塵濃度：3 000 mg/Nm3；(3)出口煙塵濃度: 30 mg/Nm3；(4)除塵效率≥99%； (5)設 備 阻 力：250 Pa；(6)二 次 電 流300 mA；(7)二 次 電 壓60 kV；(8)供電電源數 3臺

4 設備主要結構及性能

(1)干式靜電除塵器由進風口、出風口、集灰斗、主體、高壓電源組成。主體包括殼體、放電極(電暈極)、集塵極(極板)、絕緣箱體、清灰裝置，卸灰裝置。

(2)進風口，內設置均風裝置，改善不均勻的煙氣流速分布提高除塵效率。

(3)出風口。

(4)集塵極系統是由若干排極板與電暈極相間排列共同組成電場，是使粉塵沉積的重要部件之一。

(5)放電極(陰極線)采用鈦金屬材質的φ19管材、長針刺線型；采用“單電源供電多電場分布”專利技術(專利號ZL 97 2 46596.0)，按動態和分布參數對放電極(陰極線)進行設計，使整個通道都達到高除塵效率提高除塵除霧效率。

(6)絕緣子室設計在設備兩側，采用外置絕緣結構，避免了絕緣子與含塵氣體接觸，能更好地確保絕緣子干凈、干燥，避免結露、減少爬電現象，從而達到有效絕緣的目的。

(7)殼體，可分為兩部分；一部分是承受電收塵器全部結構重量及外部附加荷載的框架；另一部分是用以將外部空氣隔開，獨立形成一個電收塵環境的墻板。

(8)集灰斗是將從電極上振打下來的粉塵進行集中，屬于臨時儲存裝置。粉塵達到一定量后，經卸灰裝置后運送到后續處理系統中進行回收或處理。

(9)干式靜電除塵器設備采高壓整流電源供電，電源型號為CKD-300 mA/60 kV，每個單元配套一個電源。每個單元獨立供電，確保一個單元故障，另兩個單元還能正常工作。

(10)所有控制部分采用集中控制，主要控制包括：高壓電源控制、安裝聯鎖控制、清灰系統控制、超溫報警控制、故障報警控制。

5 運行效果

干式靜電除塵器投入運行后，除塵效果明顯，不再出現生產投料時發生陣發性黑煙排放。改造后系統運行正常，運行的各項指標正常、穩定。達到廣東省地方標準DB 44/27—2001《大氣污染排放限值》表2第二時段二級標準限值的要求；檢測結果：干式靜電除塵器的出口煙塵量排放濃度7.04 mg/m3低于排放要求的120 mg/m3；二氧化硫小于3 mg/m3低于排放要求的500 mg/m3；氮氧化物4.5 mg/m3低于排放要求的120 mg/m3。