無動力離子風靜電除塵器在大包回轉臺除塵中的應用

張朝勇

（江蘇利淮鋼鐵有限公司，江蘇 淮安 223001）

目前國內各大鋼廠均有數量不等的連鑄生產線用于生產連鑄鋼坯，在鋼坯澆鑄過程中大包鋼包口、中包車澆注口及火焰切割機切割鑄坯的點位等位置均會有大量高溫煙塵散逸的情況，在鋼包及中間包中添加覆蓋劑、添加劑的時候高溫煙塵還會瞬間帶走大量添加劑中的輕質成分隨著煙氣散逸到車間各處。散逸的煙塵彌散在車間內造成車間內工作環境的惡化影響操作工人的職業健康，同時車間內能見度降低，影響天車工人操作的視線，存在安全隱患。

目前國內有部分鋼廠連鑄生產線已配套有相應的除塵設備，結合連鑄生產線大包回轉除塵點位的結構及生產特點，傳統的除塵方案一般采用布袋除塵器、塑燒板除塵器、靜電除塵器、濕法除塵器等除塵方式。

連鑄線大包回轉臺除塵具體的工藝流程：在大包回轉臺區域增加相應的鋼結構作為收塵罩的支撐梁；考慮到大包回轉臺相關設備的吊裝和檢修工作在除塵區域上方布置1臺移動式收塵罩可以根據生產需要左右移動；收塵罩后方連接收塵管道、引風機和除塵器，大包澆鑄過程中產生的高溫煙氣進入收塵罩后在引風機作用下通過管道進入除塵器內部完成煙氣凈化。

1 傳統除塵方案主要存在的弊端

1）設備布置困難。設備布置在廠房外收塵管道的長度會增加，沿途阻損增大，為保證收塵效果風機的性能參數需要相應增大來與系統匹配，增加了設備的投資成本。

2）設備施工難度大。綜合考慮生產現場的設備布置情況，大直徑的收塵管線一般需要增加多處彎頭或者方圓轉換才能在廠房立柱或設備之間穿插連接起除塵器和收塵罩，施工難度很大。

3）投資成本高。傳統除塵系統包括了引風機和收塵管道，再考慮設備配件及設備施工工作量和施工難度，相對于除塵設備所產生的環保效益而言，總的投資費用偏高。

4）后期運行維護費用高：傳統的除塵系統設備總的運行能耗高，設備組成偏多也會導致設備的故障率提高運行維護成本也會相應增加。

5）除塵效果難以保證。部分企業在設計除塵系統時為了省事會把收塵管道直接并入廠房原有的三次除塵系統，煙氣流場未經過專業分析和設計，增大了三次除塵系統的工作負荷，除塵系統的使用效果難以保證，只能成為應對環保檢查的空架子。

對于連鑄線大包回轉除塵點位的已有除塵技術雖然在部分鋼鐵企業有投產的案例，但是除塵工藝具有投資成本大、占地面積大、施工難度高、后期運行成本高的不足之處，采用并入三次除塵系統的方案除塵效果也難以保證。

2 離子風靜電除塵技術

離子風又稱電暈風，是高壓電暈放電時的特殊現象。電暈放電是在電極曲率較大處，電場強度達到臨界場強時空氣被電離產生的特殊放電的現象。在電暈電離空氣的過程中引發“電子雪崩”導致空氣流動行程的“離子態”的風常被稱為離子風。離子風效應最早與1709年Hauksbee首次發現，此后法拉第、麥克斯韋等科學家都進行了大量的相關試驗和研究，直到2006年Chattock通過試驗總結形成了初步的離子風效應理論。

離子風靜電除塵技術是一種新型的靜電除塵技術。該技術主要利用陣列針陰極在高壓電源的作用下產生高密度的離子風束作為荷電粉塵向收塵極移動的動力，相比于傳統依靠荷電粉塵在電場中所受的庫侖力作為荷電粉塵移動動力的靜電除塵器，具有設備占地小、除塵效率高等優點。

3 無動力離子風靜電除塵技術

結合連鑄線大包回轉臺的結構特點和生產工藝，利用離子風靜電除塵技術高效除塵的特點提出一種新型的無動力離子風靜電除塵器技術。

該技術利用高溫煙氣本身的熱對流作用作為煙氣自主進入除塵器的動力完成煙氣的凈化，省去了高能耗的引風機和冗長的管道，滿足大包回轉臺除塵的需求的同時大大降低了運行能耗。

3.1 方案描述

分別在大包回轉平臺廠房立柱和中包車操作平臺立柱上新增橫梁作為除塵器移動支架的軌道梁，離子風除塵器移動支架下裝有可變頻控制的行走機構滿足除塵器在工作位和檢修位的移動需求。

鋼包和中包車在連鑄生產過程中產生的高溫煙氣在熱對流作用下上升進入離子風靜電除塵器完成凈化，凈化后的煙氣粉塵含量滿足國家超低排放的要求后直接排放到車間內。電除塵系統主要包括：靜電除塵器本體、除塵器安裝支架、除塵器檢修平臺，移動導軌，移動驅動裝置、高壓電源、高壓接地線、PLC控制系統等（見圖1）。

圖1 大包除塵點位無動力離子風除塵設備

3.2 性能指標和關鍵參數（見表1）

表1 電除法器的性能指標和關鍵參數

3.3 設備運行情況

離子風靜電除塵技術已在江蘇某鋼鐵企業連鑄線大包回轉臺投產運行，投產后除塵設備除塵效果良好，連鑄線澆注過程中除塵器出口無肉眼可見煙塵。

設備穩定運行三個月后經第三方檢測機構檢測除塵器出口煙氣含塵量平均值為0.757 mg/m3，遠低于超低排放的相關要求。

靜電除塵器正常工作時二次電壓約36 kV，二次電流約370 mA，綜合考慮除塵設備其他用電設備能耗，除塵器平均運行功率不超過15 kW；除塵器極板極線清灰一周進行一次，每次耗水量約3 m3,耗氣量約10 m3。除塵器正常工作的能耗遠低于傳統有動力除塵形式。

4 結語

無動力離子風靜電除塵技術克服了傳統除塵技術占地面積大、投資成本高、運行維護費用高、除塵效果不穩定等缺點，根據不同的工況可以自由搭配極板極線的配置保證除塵器出口粉塵含量滿足國家超低排放的要求。由于設備主要占用連鑄線上方的凈空間對生產現場基礎條件要求不高，對于有連鑄除塵需求的廣大鋼鐵企業具備大面積推廣應用的條件，市場前景廣闊。