干式静电除尘器在熔铸烟气治理工程中的应用

李秀芬，冯业钧，冯伟杰(广州广一大气治理工程有限公司，广东 广州 510000)

1 工程概况

华南地区某铝材企业，原熔铝炉生产线，原配套环保设备为喷淋塔+布袋除尘器，因布袋除尘器阻力过大导致生产受到影响，已拆除布袋并将布袋室改为了喷淋室；但烟气治理效果不佳，出现生产投料时发生阵发性黑烟排放。因此业主委托我公司进行改造设计。利用现有的喷淋及布袋过滤作为预处理，后级增加高效静电除尘器，对烟气进行深度治理。设计处理烟气量为150 000 m3/h，投运后，除尘效果较高，运行良好，达到国家和地方相关排放标准要求[1]。

1.1 原工艺说明

在引风机的抽力作用下，四条熔铝炉烟气首先经喷淋塔进行预处理，再进去空心塔进行粉尘处理；另一条铜炉烟气同样在引风机的抽力作用下，经布袋除尘器除尘后，再进空心塔。净化后的烟气经烟囱达标排放，工艺流程如图1所示。

图1 原工艺流程

1.2 改造后工艺说明

在引风机的抽力作用下，四条熔铝炉烟气首先经喷淋塔进行预处理；另一条铜炉烟气同样在引风机的抽力作用下，经改造成喷淋塔的布袋除尘器进行预处理；两组烟气再进入干式静电除尘器，烟气中的颗粒物在静电力作用下荷电，颗粒物在电场力的作用下被收尘极收集，经振打掉落到集灰斗。净化后的烟气经烟囱达标排放，改造后工艺流程如图2所示。

图2 改造后工艺流程

2 干式静电除尘器原理及特点

2.1 干式静电除尘器原理

干式静电除尘器是利用静电力将气体中粉尘分离的一种除尘装置，主要包括四个相互有关的物理过程：气体的电离、烟气粉尘的荷电、荷电粉尘向电极移动、荷电粉尘的捕集。设备由进风口、出风口、集灰斗、主体、高压电源组成。主体包括放电极(电晕极)、集尘极(极板)、绝缘箱体、清灰装置；主体内保持一定间距的放电极(电晕极)、集尘极(极板)，接通高压直流电源后，高压直流电在两极间维持一个足以使气体电离的电场，当含尘烟气在通过两集尘极间非均匀电场时，在放电极周围强电场作用下，气体首先被电离产生了大量的阴离子和阳离子，并使粉尘荷电，荷电粉尘在电场的作用下，便向电极性相反的电极运动而沉积在电极上，以达到粉尘和气体分离的目的。除尘器设有自动清灰装置，粉尘沉积达到一定量或根据实际情况进行定时振打，用以清除电极上沉积的粉尘。粉尘掉落，通过集灰斗收集；再经由卸灰装置卸灰后，进行后续处理。另外设备可配备火警探测和报警装置以应对设备内部可能发生的火灾隐患。

2.2 “单电源供电分电场”专利技术原理

单电源供电分电场，就是采用单电源供电，通过放电极的几何尺寸配置使电场分布更适合流动的烟尘粒径、浓度的变化，使电场顺气流的方向分成若干个电场强度不等的电场，电场强度沿烟气流动的方向逐渐加强；并且每个电场相当于一个独立电源供电的静电除尘器，如分成两个电场即相当于用三个电源供电的六电场静电除尘器。其每个小电场对应处理一种参数的烟气，烟气就相当于采用了六台电源代电一个电场分布的多电场的静电除尘器串联处理；消除细小烟尘及水雾的效率会提高，效果更好。如果采用单独电源供电的两电场静电除尘器，则要提供三台电源，造价则提高，从而增加用户的投资成本。单电源供电分电场技术就可以在同等效率下节省成本降低电耗。在技术上，单电源供电分电场是按烟气参数的变化进行分段设计，即采用动态的方法设计，使电场分布更合理，提高极板和电源的利用率[2]。

2.3 静电除尘器特点

(1)静电除尘器结构相对简单，安装方便，运行稳定。

(2)单电源多电场专利技术，比常规电除尘器的效率高，能耗低，体积小，站地面积小。

(3)单电源多电场专利技术，分段设计使收尘极的利用率得到提高。

(4)电除尘阻力小(250 Pa)，系统动力不增加；维护量小，运行成本低(无需更换滤料或易耗品)。

(5)粉尘通过集灰斗收集，再通过卸灰装置可直接回收利用干灰。

(6)干式静电除尘器可以承受比较高的烟气温度。

(7)采用良好的外绝缘方式，避免绝缘体与粉尘直接接触，保证安全稳定运行。

3 设计参数

(1)设计入口烟气量: 150 000 m3/h；(2)入口烟尘浓度：3 000 mg/Nm3；(3)出口烟尘浓度: 30 mg/Nm3；(4)除尘效率≥99%； (5)设 备 阻 力：250 Pa；(6)二 次 电 流300 mA；(7)二 次 电 压60 kV；(8)供电电源数 3台

4 设备主要结构及性能

(1)干式静电除尘器由进风口、出风口、集灰斗、主体、高压电源组成。主体包括壳体、放电极(电晕极)、集尘极(极板)、绝缘箱体、清灰装置，卸灰装置。

(2)进风口，内设置均风装置，改善不均匀的烟气流速分布提高除尘效率。

(3)出风口。

(4)集尘极系统是由若干排极板与电晕极相间排列共同组成电场，是使粉尘沉积的重要部件之一。

(5)放电极(阴极线)采用钛金属材质的φ19管材、长针刺线型；采用“单电源供电多电场分布”专利技术(专利号ZL 97 2 46596.0)，按动态和分布参数对放电极(阴极线)进行设计，使整个通道都达到高除尘效率提高除尘除雾效率。

(6)绝缘子室设计在设备两侧，采用外置绝缘结构，避免了绝缘子与含尘气体接触，能更好地确保绝缘子干净、干燥，避免结露、减少爬电现象，从而达到有效绝缘的目的。

(7)壳体，可分为两部分；一部分是承受电收尘器全部结构重量及外部附加荷载的框架；另一部分是用以将外部空气隔开，独立形成一个电收尘环境的墙板。

(8)集灰斗是将从电极上振打下来的粉尘进行集中，属于临时储存装置。粉尘达到一定量后，经卸灰装置后运送到后续处理系统中进行回收或处理。

(9)干式静电除尘器设备采高压整流电源供电，电源型号为CKD-300 mA/60 kV，每个单元配套一个电源。每个单元独立供电，确保一个单元故障，另两个单元还能正常工作。

(10)所有控制部分采用集中控制，主要控制包括：高压电源控制、安装联锁控制、清灰系统控制、超温报警控制、故障报警控制。

5 运行效果

干式静电除尘器投入运行后，除尘效果明显，不再出现生产投料时发生阵发性黑烟排放。改造后系统运行正常，运行的各项指标正常、稳定。达到广东省地方标准DB 44/27—2001《大气污染排放限值》表2第二时段二级标准限值的要求；检测结果：干式静电除尘器的出口烟尘量排放浓度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。