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钢铁行业高湿烟尘湿式电除尘治理技术

[2014-12-16] 点击:

近年来,随着我国对钢铁行业结构的调整,钢铁行业新工艺应用的加快,钢铁企业大气污染源头及烟气特征随之发生变化。高湿烟尘的高效处理越来越成为钢铁企业防治大气污染的重要任务之一。高湿烟尘主要发生在钢铁企业钢渣热闷处理、连铸板坯、方坯或钢锭火焰清理机处理、热轧(精轧、粗轧)处理等工艺处理过程,这些工艺处理过程由于有高压水的参与,加之高温致使烟气含湿量很大甚至饱和,烟气量大且阵发性特征明显,烟尘粒径很细(干燥后粒径90%小于1μm),尘粒亲水性好,再加上环保排放要求严(≤20mg/m3),一般烟气治理系统很难满足这样的工况要求。

根据钢铁企业工艺处理过程高湿烟尘发生特点及环保要求,有针对性的开发了钢铁企业高湿烟尘专用烟气治理系统,其中先进的WSDB型湿式电除尘烟气治理技术是高湿烟气治理系统成功的关键。WSDB型湿式电除尘利用普通湿法除尘和静电除尘机理处理高含湿、含尘烟气。独特的清灰方式及构件形式,使其具有普通湿法除尘和电除尘双重优点。整套设备具有结构合理、投资费用低、除尘效率高、操作维护简单、工况适应强等特点。

1 高湿烟尘治理系统

高湿烟气治理系统由系统烟气集气罩、烟气输送管道、系统阀门、WSDB型湿式电除尘器、供排水系统、系统风机、烟囱、水处理系统等组成。由于主工艺设备及烟尘发生源的差异,烟气治理系统中集气罩、系统阀门、系统工艺控制等存在差异,但气体收集后的烟气处理工艺基本相同:烟气经输送管道引入WSDB型湿式电除尘器,净化后的烟气经烟囱排入大气中。烟气在WSDB型湿式电除尘器内得到净化,湿式电除尘器极板、极线上收集的粉尘由布置在除尘器顶部的喷嘴喷出的雾化水冲洗下来,经除尘器灰斗汇集后流入污水处理系统,为节约用水,处理后的水可循环使用。供水系统具有流量、压力检测和调节功能,可根据工艺系统要求对喷嘴雾化水进行调节。

高湿烟气治理系统由系统工艺控制、除尘风机控制、湿式电除尘器控制、系统阀门控制、污水控制系统等组成。系统主控PLC由CPU模块、I/O模板(包括数字量、模拟量、热阻等)、通讯网络模板和底板等组成,并配有标准的通讯口,可以实现主工艺设备和烟气治理系统之间以及烟气治理系统内部高、低压一体化的通讯联网功能。

2 WSDB 型湿式电除尘器的结构特点

干式电除尘器和袋式除尘器虽然对较细烟尘有较高的去除能力,但如果烟气中水蒸气含量较高甚至饱和时,这两种高效除尘器由于清灰的原因导致不适合使用。机械湿法除尘对这种工况适应性好,但对很细粉尘除尘效果又很不理想。针对这种工况开发出新型除尘净化设备WSDB型湿式电除尘器(已获国家专利,专利号:ZL2008200229636.9)[3]。该电除尘器采用水平进气和水平出气的方式,利用普通湿法除尘和静电除尘机理处理高含湿烟尘,具有如下结构特点。

2.1 烟气增湿装置

如前所述,钢铁企业高湿烟气具有烟气量大且阵发性特征,烟气处理系统尤其是除尘器在连续运行过程难免进入不饱和或者未完全湿润的烟尘,而不饱和或者未完全湿润的烟尘会对湿式电除尘收尘环境尤其是阳极板水膜造成破坏。WS-DB型湿式电除尘器可根据工艺情况选择在除尘器前或除尘器进风口内布置烟气增湿装置。该装置采用水、气两介质喷嘴,喷出的水呈雾状,其弥散度高,使含尘气体与液滴充分接触,液滴与尘粒惯性碰撞、凝聚的效率提高,使尘粒得到充分的湿润。其次,由于采用了特制的喷嘴,喷出的水雾在电场中荷电并在电场力作用下被吸附到阳极板上,在极板上形成均匀的水膜,加强了极板清灰效果,特别是在收尘负荷较大的第一电场效果尤为明显。

2.2 极板极线型式

极板极线的配置是电除尘器的核心技术之一,除了要考虑传统干式电除尘伏安特性和电晕电流密度等技术参数外,是否有利于水膜的形成,水膜形成是否均匀,是否能消除一般极板的“沟流”现象,是湿式电除尘极板极线选择首先要考虑的问题。WSDB型湿式电除尘器通过试验和对比分析,选择了宽平板和抗污染鱼骨芒刺线的极配组合型式。宽平板和抗污染鱼骨芒刺线是WSDB型湿式电除尘器长期保持高效除尘的关键。与传统进口设备相比,抗污染极线采用尖端放电代替沿极线全长放电,故其放电强度高,起晕电压低,电晕电流大。而且此极线会产生强烈的离子流,增大了电风,提高了抗粉尘污染的性能。宽平板从根本上解决了极板强度、水膜和“沟流”问题,增强了极板的抗污染性。该极配从根本上解决了同类引进设备长期运行时随着粉尘粘附,电晕电流下降影响除尘效率的问题。

2.3 供水喷雾系统

供水喷雾系统由过滤系统、水量调节系统、检测系统、喷嘴等组成,水量调节根据系统流量、压力检测结果通过调节阀对喷嘴雾化水量进行调节。要想使湿式电除尘器长期保持较高的除尘效率,就必须经常不断的将阴、阳极上的积灰清除干净。WSDB型湿式电除尘器采用水膜喷水和冲洗喷水两种清灰方式,在内部件上部布置了专用于极板形成水膜的喷嘴,同时考虑到极线的清灰和极板局部清灰问题,还布置了喷水量较大的冲洗水喷嘴。主工艺设备工作时水膜喷嘴持续工作,在极板上形成不断向下流动水膜,达到极板清灰的目的。同时根据主设备的工作情况,适时开启冲洗水喷嘴使极线和极板局部的积灰得到清洗,进一步加强极板清灰效果。主设备连续工作时两种喷水清灰制度交替进行,确保清灰效果。

2.4 安全绝缘系统

安全可靠的绝缘系统是湿式电除尘器可靠运行的基础。WSDB型湿式电除尘器采用以隔离电瓷件和饱和湿气接触为原则的微正压暖风绝缘技术。暖风绝缘系统由空气过滤器、离心风机、热交换器、风量调节器、环形风口、电瓷件等组成,详见图1。

钢铁行业高湿烟尘湿式电除尘治理技术

安全绝缘系统向电瓷件所处的保温箱与饱和湿气接触位置输送具有一定温度、压力的暖风,经环式小缝沿电瓷件内壁上升,大部分气流在绝缘件顶盖的阻挡下从绝缘件中部进入除尘器内达到隔离目的,小部分气流通过电瓷件顶盖小孔进入保温箱。该系统除了使电瓷件保持恒定的温度,还能使保温箱内有一定的微正压,很好的防止湿烟气和湿润粉尘与绝缘件的接触,保证了WSDB型湿式电除尘器长期运行的安全绝缘。

2.5 湿式电除尘器控制

WSDB型湿式电除尘器控制系统由高压、低压、仪表三部分组成。电气控制系统以PLC为控制核心,以低压控制单元、现场仪表、高压供电装置为控制基础,是一个集高压、低压、仪表为一体,控制、监测、显示、人机对话功能完备的智能控制系统。水、气系统采用全流量数据实时监控、显示、报警,确保清灰系统工作正常。远动、联动、单动操作等控制方式设置使操作维护更加方便、灵活。

3 工程应用

目前,WSDB型湿式电除尘器已成功应用于宝钢、迁钢等国内钢铁企业连铸板坯、方坯或钢锭火焰清理机、热轧、钢渣热闷等高湿烟尘处理,完全满足主工艺设备所产烟气工况要求及环保排放要求。

来源:钢铁行业高湿烟尘湿式电除尘治理技术 作者:郭启超,李彦涛,张磊  (中国重型机械研究院有限公司)

参 考 文 献
[1]   童志权主编.工业废气净化与利用[M].北京:化学工业出版社,2001.
[2]   郭启超,肖林,叶天鸿等.火焰清理机烟气湿式电除尘器的研制及应用[J].重型机械,2003,(3):8-10.
[3]   郭启超,叶天鸿,田野等.一种火焰清理机烟气除尘装置.中国专利:ZL2008200229636.9,2008.7.15.

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