柔性极板湿式电除尘技术在烧结机烟气治理中的应用

马鸿良

摘 要：目前烧结烟气治理主要采用多管除尘器、静电除尘器加湿法脱硫的形式，达到新的环保要求具有较大难度，柔性极板湿式电除尘器应用于烧结机烟气湿法脱硫之后的深度处理，可以使烟尘排放浓度远低于排放限制的要求。本文对其实际应用情况进行了介绍和分析，通过使用结果证明，此技术在烧结机烟气治理中具有良好的适用性。

关键词：柔性极板；湿式电除尘器；烧结机烟气

中图分类号：X757 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）01-0004-04

Application of Flexible Plate Wet Electrostatic Precipitator in the Treatment of Sintering Machine Flue Gas

Ma Hongliang

（Shandong Shenhua Shanda Energy & Environment CO.，Ltd， Jinan Shandong 250014）

Abstract：At present， the treatment of sintering flue gas mainly adopts the form of multi tube dust collector， electrostatic precipitator and wet desulfurization， which has great difficulty in reaching new environmental protection requirements，The flexible plate wet electrostatic precipitator can be used in the process of wet desulfurization of sintering machine， and can make the concentration of dust emission is much lower than the requirement of the emission limits. This paper introduces and analyzes the practical application of this technology in the sintering machine flue gas treatment.

Key words：Flexible Plate；WESP；Sintering Machine Flue Gas

鋼铁工业长期在我国国民经济中处于基础性地位，具有高能耗和高污染的特点。钢铁生产包括焦化、烧结、炼钢等工序，其中烧结工序是污染物控制的重点之一，烧结烟气粉尘污染的治理已经我国各大钢铁企业减排的重要课题[1]。随着我国环保压力的加大，新建烧结机的烟尘排放浓度要求达到30mg/Nm3，特别排放限值区域甚至高达20 mg/Nm3[2]。目前烧结烟气治理主要采用多管除尘器、静电除尘器加湿法脱硫的形式，达到如此之高的排放要求难度很大，需要设置新的环保设施，湿式电除尘器成为解决此问题的适用技术之一。

1 湿式电除尘器技术介绍

湿式电除尘器最早在1907年开始应用于硫酸和冶金工业生产中，除去烟气中微细粉尘和酸雾等污染物。由于湿式电除尘器是控制燃煤烟气PM2.5非常有效的设备，在发达国家的电力等工程领域得到了广泛应用。据不完全统计，已有50余套不同类型的湿式电除尘器应用于美国、欧洲及日本的电厂，主要作为大气复合污染物控制系统的最终处理装备，用于去除湿法脱硫无法收集的酸雾、控制PM2.5微细颗粒物及解决烟气排放浊度问题。

1.1 湿式电除尘器的工作原理

湿式电除尘器工作原理与传统电除尘器相似，依靠的都是静电力，所不同的是工作环境为一“湿”一“干”，湿式静电除尘器装置处理的是脱硫后的湿烟气，布置在除尘脱硫系统的尾部，作为除尘脱硫系统中烟囱排放之前的最后一道屏障，在保证烟尘达标、解决“石膏雨”等诸多方面具有重要的作用。

湿式静电除尘器装置主要由阴极、阳极和电源等组成。其工作原理为：在装置的阳极和阴极线之间施加数万伏直流高压电，在强电场的作用下，电晕线周围产生电晕层，电晕层中的空气发生雪崩式电离，从而产生大量的负离子和少量的阳离子。随饱和湿烟气进入装置内的尘（雾）粒子与这些正、负离子相碰撞而荷电，荷电后的尘（雾）粒子由于受到高压静电场库仑力的作用，向阳极运动；到达阳极后，将其所带的电荷释放掉，尘（雾）粒子就被阳极所收集，进而通过水冲刷的方式将其清除。

1.2 湿式电除尘器的分类

目前，国内湿式静电除尘器按照阳极板的材质进行分类，有三个不同的技术流派：一是金属极板的湿式电除尘技术；二是柔性极板湿式电除尘技术；三是导电玻璃钢极板湿式电除尘技术。

1.2.1 金属阳极

采用不锈钢板为阳极收尘，布置形式为卧式，烟气流为水平进水平出，结构形式类似于干式静电除尘器。由于极板材质采用316L，不具备很好的防腐性能。主要依靠极板上的一层均匀的水膜以避免极板受到烟气的腐蚀，水膜一旦出现破损，阳极板将很快腐蚀，因此，运行中需要不断的补水，增加了耗水量，为了中和冲洗水酸性，还需加碱，喷淋水循环系统较为复杂。

1.2.2 导电玻璃钢阳极

采用导电玻璃钢为阳极收尘，导电玻璃钢为整体式模块化布置，可以蜂窝状形式或板式形式。装置以立式布置为主，可实现卧式布置；阳极板可实现整体模块化，阳极组件采用工厂成型，但模块较大，安装之后无法进行单管更换；技术设备内部设置1～2套冲洗管网，阳极长度6米时一般设置上下2套冲洗系统，但仍无法做到单管单冲，长期运行结垢风险较大。

1.2.3 柔性纤维织物阳极

采用柔性纤维织物为阳极收尘，柔性纤维织物通过张紧装置固定，形成蜂窝状。装置为立式布置，烟气可实现上进下出或下进上出。被浸湿的纤维极板有了导电性，可用来来收集烟气中的雾滴，其所使用的柔性纤维织物耐腐蚀性高，纤维织物自身防腐，无需额外防腐措施；由于柔性电极的毛细作用，被收集下来的水雾可在集尘极表面形成一层均匀连续的水膜，依靠收集液完成自身的冲洗清灰，只需定期冲洗提高表面洁净度，能够实现运行中的近零水耗。

1.2.4 各种极板湿式电除尘器技术对比

根据目前三种形式极版的湿式电除尘器的技术路线和使用情况对比，柔性极板具有独到的技术优势，正得到越来越广泛的实际应用，各种形式极板的技术对比情况见表1。

2 柔性极板湿式电除尘器用于烧结机烟气治理的适用性

烧结机烟气普遍具有以下特征：（1）平均烟气温度80～120℃，波动范围较大。（2）烟气湿度小，含水率约3%～5%。（3）粉尘含铁量和烧结矿的含铁量相近，Fe在50%以上，CaO占10%左右、SiO2在10%以下，其余为少量MgO等。（4）粉尘比电阻109～1012Ω·cm[3]。烧结机烟尘粉尘粒径较小，本身不易被捕集[4]，目前烧结机烟气治理已基本进行了预除尘和脱硫处理，粉尘浓度普遍降到100mg/Nm3以下，但是由于剩余粉尘中微细粉尘含量大，且烟气温度降为50～60℃，湿度大为增加，因而继续降低粉尘排放浓度的技术选择有限。

湿式电除尘器用于湿法脱硫装置之后，适合于对烧结机烟气进行深度处理，使烟尘进一步达标排放。湿式电除尘器对烟气波动的适应性较好，不受粉尘比电阻变化的影响，对PM10、PM2.5等微细粉尘的捕集能力很强，也能同步解决对脱硫造成的石膏雨携带等问题。柔性极板湿式电除尘器更是在系统的安装、运行的方便性和可靠性，容易检修以及经济性等多方面具有优势，是彻底解决烧结机烟尘问题的最优技术之一。

3 工程实例

山东某钢铁公司现有一台96m2烧结机和一台120m2烧结机，前期已建设了多管除尘器加石灰石—石膏湿法脱硫的环保设施，为了满足新的环保要求，烟尘排放浓度需要达到20mg/Nm3的低值，因此必须对现有的环保设施进行升级改造，该公司经过调研对比，决定采用柔性极板湿式电除尘器对烟尘进行深度治理。

3.1 设计参数及环保指标

本工程实例在设计中充分考虑了烧结机组的特点、烟气及烟尘的特性以及要求達到的排放指标，对工艺参数进行了经济合理的选择。本工程的设计参数见表2。

3.2 系统设置及设备布置

3.2.1 湿除系统设置

柔性极板湿式电除尘器主要包括壳体、阳极及阴极、冲洗系统、收集液的排放系统以及其他辅助系统等组成。壳体充分考虑了内部气流均布的要求，在进、出气口等需要位置设置了导流板、整流格栅等布气措施，防止因为气流偏流造成整体除尘效率的降低。阳极装置包括沉淀极和支撑梁，沉淀极采用柔性纤维织物，具有抗腐蚀性能好、质量轻、在线连续工作等特点。正常运行时，柔性阳极表面形成一层连续水膜，收集下来的烟尘、石膏液滴等随水膜重力自流至下部，实现在线清灰。阴极装置包括阴极线、上下部吊挂装置、绝缘装置。阴极线采用合金钢，耐腐蚀，广泛适用于饱和湿烟气环境。阴极线固定于上下框架上，框架通过绝缘装置支撑。装置装置内设两层冲洗管网：阴极冲洗管网和阳极冲洗管网。阴极冲洗管网主要进行开机前冲洗以及关机后冲洗，正常运行水耗几乎为零。阳极冲洗管网与阳极支撑框架合为一体使用，主要考虑保护阳极，具备连续在线冲洗功能，正常运行时无需开启。因系统的冲洗水耗量极小，所以冲洗水无需设置专门的供水系统，而是从脱硫系统的除雾器冲洗水管网直接接引，其供水量、水压均满足要求。系统的收集液主要来自于阳极，呈酸性，量小，此部分液体可以直接并入脱硫浆液，参与脱硫系统的循环，不会对脱硫效率产生任何影响，不会破坏脱硫系统的水平衡。

3.2.2 湿除系统设备布置

根据项目现场的实际场地情况，系统的布置灵活设计。#1机组湿式电除尘器布置在#1脱硫塔的顶部出口（机械除雾器的上部），因为脱硫塔及塔基础设计余量不足以支撑湿除，所以另起框架对湿式静电除尘器进行支撑，烟气经湿除后通过湿除顶部直排烟囱排放；#2机组湿式静电除尘器单独布置，采用烟气下进上出的形式，烟气从脱硫塔顶帽水平排出后进入湿除入口，除尘后通过湿除顶部直排烟囱排放。

3.3 设备运行效果及分析

本工程项目2015年2月份签订合同，2015年6月份工程竣工，投入运行，工程历时4个个月。工程竣工之后，建设单位联合总包单对工程进行了性能验收，具体的结果如表3所示，之后，当地环保局环境监测站又对项目进行了环保验收，经过测试，湿除出口的烟尘平均排放浓度为16mg/Nm3，且运行稳定，完全符合并高于《GB 28662-2012钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》中最为严格的烟尘排放要求。

通过表3可以看出，经过柔性极板湿式电除尘器对烧结机烟气的深度处理之后，烟尘排放浓度稳定小于20mg/Nm3，说明本次对烟尘处理的升级改造十分成功。而且，整套系统的电耗处于较低水平，水耗极低，运行费用大大低于其他类似除尘装置。经过3个多月的运行检查发现，设备内部极板和极线干净光洁，没有出现结垢难以冲洗的现象，在极低水耗的条件下达到如此好的冲洗效果，进一步证明了柔性级湿式电除尘器极板水膜自清灰的优良特性。如图1所示。

4 结语

（1）柔性级湿式电除尘器应用于钢铁厂烧结机烟气的深度处理，应用于湿法脱硫之后，能有效的降低烟尘的排放浓度。同时，相对于采用其他形式极板的湿除设备，具有不易结垢、无废水处理问题、电耗水耗小、运行费用低等优势，是彻底解决烧结机烟尘问题的最优技术之一。

（2）山东某钢铁公司两台烧结机组在应用柔性极板湿式电除尘器之后，烟尘排放浓度降低到16mg/Nm3，低于排放标准。设备运行稳定可靠，维护量小，运行3个月余经检查，内部件干净光洁，期间未发生故障。工程实例说明，柔性极板湿式电除尘器应用于烧结机烟尘治理的良好适用性。

参考文献：

[1]康凌晨，张垒，张大华，等.烧结机头电除尘灰的处理与利用[J].工业安全与环保，2015（3），41-43.

[2]GB 28662-2012，钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准[S].

[3]李兴义，卢静，等.烧结机尾除尘改造[J].山东冶金，2011（6），54-55，60.

[4]黄星.浅谈影响烧结机头电除尘器效率的主要因素[J].中国环保产业，2012（6），49-52.