声波清灰在烧结机头电除尘器上增效改造研究应用

钟国坚

（闽西职业技术学院　机械工程系，福建龙岩364021）



声波清灰在烧结机头电除尘器上增效改造研究应用

钟国坚

（闽西职业技术学院机械工程系，福建龙岩364021）

摘要：主要解决340 m2烧结机头电除尘器阳极下部侧部振打、阴极顶部电磁锤振打清灰力不足影响除尘效率的问题，通过采用电除尘末电场声波清灰技术作为辅助手段进行技术改造，实现了烟囱排放浓度≤80 mg/Nm3的预定目标。

关键词：电除尘器；声波清灰；电磁锤振打；机械振打

新兴铸管新疆有限公司和静工业园年产3 000 000 t特钢项目是新兴际华集团“十二五”冶金板块重点项目。公司长期遇见340 m2烧结机头电除尘器阳极下部侧部振打、阴极顶部电磁锤振打清灰力不足的问题。基于新兴铸管新疆有限公司的委托，闽西职业技术学院与龙岩市五环环保设备有限公司建立校企合作，通过采用电除尘末电场声波清灰技术作为辅助手段进行技术改造，实现了烟囱排放浓度≤80 mg/Nm3的预定目标。

由龙岩市五环环保设备有限公司设计、生产、安装、调试的新兴铸管新疆有限公司180 m2烧结机配套340 m2双室三电场BCC340-3除尘器，于2011年4月份开始安装，2011年11月份开始生产运行。BCC340-3电除尘器详细技术参数见表1。

表1 BCC340-3电除尘器主要技术参数

1 BCC340 -3 电除尘器存在问题概述

自2011年11月份开始生产至2012年3月份，极板极线没有明显积灰现象，电场电流、电压比较稳定，电流、电压如表二所示。但从2012年4月份开始，随着烧结产量的提高，烧结机基本满负荷运行，电除尘器入口浓度的增加，除尘器的电流、电压呈逐渐下降的趋势，电流、电压如表三所示。低压柜电压、电流表摆动频繁，电场闪烁明显，烟囱时而超标排放，根据厂家自行检测结果，烟囱排放浓度在200～300 mg/m3，远大于设计值≤80 mg/Nm3。2012年4月底停机检查发现，电除尘器第一、第二电场极板上部有少部分积灰，但不明显，第三电场极板、极线上部积灰严重。厂家组织人员用人工方式对电除尘器进行清灰，清灰后前一个月，电除尘器电压、电流基本恢复到2012年3月份以前的数值，烟囱也能达标排放。到5月底电除尘器电压、电流又恢复到人工清灰时的值，烟囱无法达标排放，停机检查后发现三个电场上半部极板有不同程度的积灰，特别是第三电场约8 m以上极板积灰厚度在8 mm以上，且离顶部位置越高，积灰呈越厚趋势。表2：

表2 2011年11月至2012年3月份电场电流、电压情况

表3 2012年4月份后电场电流、电压情况

2 存在的问题原因分析

针对电除尘器出现第三电场电压、电流小，除尘效果不好，烟囱超标排放，本项目组立即组织技术人员到新兴铸管新疆有限公司烧结厂现场进行调查。发现主要有如下六点原因造成［1］：

（1）烧结工艺变化大，工况不稳定，烟气温度波动幅度比较大。

（2）烟尘的比电阻值变化幅度比较大。

（3）烟气的含水量比较大，平均值达到11.05%。

（4）烟尘细而轻飘，呈絮状，其中含Na、K的氧化物和氯化物较多，收尘难度比较大，容易排至空中。

（5）烧结机头电除尘器收回的粉尘重新返回到烧结配料，细而轻的粉尘再次回到电除尘器，不利于电除尘器收尘。

（6）阳极侧部振打的特点是单点局部振打，振打力从作用点传递到极板附有灰尘的表面上时，沿途衰减较大，其有效传递距离短，清灰范围受到限制。

随着极板积灰加厚，振打加速度明显衰减和损耗，振打力很难传递到整个极板。由于第三电场粉尘细而粘，粉尘之间附着力强，加速了极板积灰。电场电压、电流明显降低，带电灰尘电荷不易释放而造成反电晕现象，针对此情况本项目组经过多方考虑及对比各种方案，最终选用石家庄神笛环保科技有限公司的低频声波清灰发生器作为电除尘器第三电场的一个提效实验方案。

3 解决问题的方案

3.1 低频声波清灰原理

高强度声波作用于极线、极板时，可激励板、线产生和机械振打相同的表面波；当表面波频率与板固有频率接近或相同时，会出现谐振或近似谐振现象，此时振动加速度将很大，积灰会自然脱落。由低频声波发生器产生高强度低频声能，通过与电除尘器外壳相连的声导管传输至电除尘器工作室内，形成声能量场。在剧烈的大幅震荡的声场作用下，极板、极线与积灰层之间将由于粒子震动碰撞而使各种结合力被破坏，灰粒导电性能得到提高，积灰层表面张力被改变；声波的疲劳效应在短时间内使积灰层龟裂速度加快而变得疏松；极板、极线与积灰层接触面由于介质密度发生突变，形成驻波波腹（震动位移增大一倍），使积灰层脱落速度加快；高强度的声波可以改善极线放电特性，提高灰粒子“荷电”速度和效率，延缓极线结瘤；“声凝聚”可以使灰粒子粒度增大，便于捕集，提高电除尘器收尘效率，从而降低尾尘排放。

3.2 增效改造方案的确定

声波清灰范围计算：

计算公式：20Log（清灰范围rm）=半自由场额定声压级Lp-135 dB；

计算结果如下：

200 W、135 dB/125 Hz，清灰半径r=1 m；

800 W、141 dB/125H，　　清灰半径r=2 m；10 kW、152 dB/125Hz，　清灰半径r=7.1 m；（神笛科技公司经验公式）12.6 kW、153 dB/125Hz，清灰半径r=8 m；20 kW、155 dB/125Hz，　清灰半径r=10 m；

（神笛科技公司经验公式）

注：①是按公示的计量报告数据的计算结果，并不表示该厂家声波清灰实际范围；②以上估算数据会由于灰的性质、清灰对象的结构存在偏差；设计安全系数经验值为：1.2～1.5，即实际清灰范围按计算值的5/6～2/3进行，较为稳妥；③计算结果会由于安装位置发生变化。

根据计算结果，选用DSQ-22型低频声波发生器，可满足清灰要求；

本方案选用的DSQ-22型低频声波发生器额定技术参数如表4：

表4 DSQ-22型低频声波发生器额定技术参数

选用SPK-1-Ⅱ2调频控制柜（340 m2电除尘器），实现全自动程序控制；

工作环境：室内，无腐蚀性气体和可燃气体；

工作温度：-10～50℃；

电源：～220 V 50 Hz；

外型尺寸：600×600×1800；

声波导管：选用SGW1碳钢声波导管；

4 增效改造效果

声波清灰器投入运行后，第三电场电压、电流稳定，波动明显减少，电压、电流平均值较安装前均有不同程度提高，除尘效率明显改善，电流电压见表5所示。

表5 声波清灰器投入运行后电流电压情况

在新兴铸管新疆有限公司安环处环保监测中，机头电除尘器出口浓度较改造前有明显降低，平均排放浓度在65 mg/m3左右，低于设计值≤80 mg/Nm3。通过改造前后对比总结如下［2］：

（1）声波清灰器可以有效解决电场上部积灰，弥补机械振打力衰减导致电场上部清灰效果差的问题，改善了电场阴极线放电效果，达到了最初的目的。声波清灰不能完全取代传统机械振打和电磁振打，只能对传统振打技术起到辅助作用。

（2）声波清灰器装在末电场，在工作时会导致电除尘器二次扬尘，声波清灰的周期设定不能太短。

（3）声波清灰器在工作时整台电除尘器会发生震动，发出的躁声较大，造成声音污染。

（4）340 m2电除尘器末电场顶部安装2台声波清灰略显不足，可考虑在在每室每个电场顶部各安装一台。

（5）在声波清灰器振打时间的设定上还需要进一步摸索，对于不同类型的除尘器结构和粉尘特性，声波清灰的时间、周期设定都不同，需要更进一步，更为严谨的科学试验。

本项目组对新兴铸管新疆有限公司烧结厂340 m2烧结机机头电除尘器末电场清灰系统的增效改造，一方面为新兴铸管新疆有限公司电除尘器的使用维护提供了新的技术方案，另一方面也证明在电除尘器安装声波清灰器可有效弥补机械振打及电磁振打装置振打力不足的缺陷，而且能有效清除极板、极线积灰，改善电场内的工作条件，对于收集特殊性质的粉尘起到了很大的作用。采用声波清灰器辅助清灰，可以解决电除尘极板、极线积灰问题，提高除尘效率，给电除尘器的维护和日常管理带来极大的方便［2］。声波清灰器也有一定的缺陷，不能完全替代机械振打及电磁振打装置，如何解决声音污染、二次扬尘是个急需解决的问题。

参考文献：

［1］杨军.菜钢105 m2烧结机头电除尘器提效改造的研究与实践［A］；中国金属学会2009年烧结工序节能减排技术研讨会论文集［C］；2009.

［2］陈家强.烧结机头电除尘器清灰系统的增效改造［J］.烧结球团，2009（1）∶55-56.

［3］唐国山.工业电除尘器应用技术［M］.北京∶化学工业出版社，2006.

［4］陈茂梅.声波清灰技术在工业生产中的应用［A］；第九届全国电除尘/第一届脱硫学术会议论文集［C］；2001.

［5］胡彦涛，陈三凤.声波清灰器在烧结机头电除尘器中的应用［J］.烧结球团，2006（1）∶52-54.

［6］王岳，高宝桐.声波清灰器在燃煤电厂电除尘器中的应用［J］.华北电力技术，2008（4）∶12-15.

（责任编辑：叶丽娜）

Sonic Soot Cleaning Head Electrical Precipitator in Sintering Efficiency Modification Research and Application

ZHONG Guojian

（Department of MechanicaL Engineering，Minxi VocationaL and TechnicaL CoLLege，Longyan，Fujian，364021）

Abstract:This articLe is the resuLt of minxi vocationaL and technicaL coLLege and Longyan city rings environmentaL protection equipment co.，LTD.，university-enterprise cooperation projects，the service object is the emerging casting pipe co.，LTD.，sintering pLant in xinjiang. This research mainLy soLve the 340 m2sintering machine head anode Lower LateraL osciLLation，the cathode eLectric fiLter at the top of the eLectromagnetic hammer vibrating dust，probLems that infLuence efficiency of dust removaL by the end of the eLectric fieLd as the sound wave sootbLower auxiLiary means of technicaL renovation，impLements the chimney emission concentration of 80 mg/Nm3or Less intended target.

Key words:eLectric dust coLLector；sonic soot cLeaning；eLectromagnetic vibration hammer to pLay；mechanicaL vibration

中图分类号：TB499

文献标识码：A

文章编号：1674-2109（2016）03-0072-04

收稿日期：2015-10-06

基金项目：福建省教育厅科学技术研究计划项目（JA15727）。

作者简介：钟国坚（1982-），男，汉族，讲师，主要从事机械教学与研究。