无动力离子风静电除尘器在大包回转台除尘中的应用

张朝勇

（江苏利淮钢铁有限公司，江苏 淮安 223001）

目前国内各大钢厂均有数量不等的连铸生产线用于生产连铸钢坯，在钢坯浇铸过程中大包钢包口、中包车浇注口及火焰切割机切割铸坯的点位等位置均会有大量高温烟尘散逸的情况，在钢包及中间包中添加覆盖剂、添加剂的时候高温烟尘还会瞬间带走大量添加剂中的轻质成分随着烟气散逸到车间各处。散逸的烟尘弥散在车间内造成车间内工作环境的恶化影响操作工人的职业健康，同时车间内能见度降低，影响天车工人操作的视线，存在安全隐患。

目前国内有部分钢厂连铸生产线已配套有相应的除尘设备，结合连铸生产线大包回转除尘点位的结构及生产特点，传统的除尘方案一般采用布袋除尘器、塑烧板除尘器、静电除尘器、湿法除尘器等除尘方式。

连铸线大包回转台除尘具体的工艺流程：在大包回转台区域增加相应的钢结构作为收尘罩的支撑梁；考虑到大包回转台相关设备的吊装和检修工作在除尘区域上方布置1台移动式收尘罩可以根据生产需要左右移动；收尘罩后方连接收尘管道、引风机和除尘器，大包浇铸过程中产生的高温烟气进入收尘罩后在引风机作用下通过管道进入除尘器内部完成烟气净化。

1 传统除尘方案主要存在的弊端

1）设备布置困难。设备布置在厂房外收尘管道的长度会增加，沿途阻损增大，为保证收尘效果风机的性能参数需要相应增大来与系统匹配，增加了设备的投资成本。

2）设备施工难度大。综合考虑生产现场的设备布置情况，大直径的收尘管线一般需要增加多处弯头或者方圆转换才能在厂房立柱或设备之间穿插连接起除尘器和收尘罩，施工难度很大。

3）投资成本高。传统除尘系统包括了引风机和收尘管道，再考虑设备配件及设备施工工作量和施工难度，相对于除尘设备所产生的环保效益而言，总的投资费用偏高。

4）后期运行维护费用高：传统的除尘系统设备总的运行能耗高，设备组成偏多也会导致设备的故障率提高运行维护成本也会相应增加。

5）除尘效果难以保证。部分企业在设计除尘系统时为了省事会把收尘管道直接并入厂房原有的三次除尘系统，烟气流场未经过专业分析和设计，增大了三次除尘系统的工作负荷，除尘系统的使用效果难以保证，只能成为应对环保检查的空架子。

对于连铸线大包回转除尘点位的已有除尘技术虽然在部分钢铁企业有投产的案例，但是除尘工艺具有投资成本大、占地面积大、施工难度高、后期运行成本高的不足之处，采用并入三次除尘系统的方案除尘效果也难以保证。

2 离子风静电除尘技术

离子风又称电晕风，是高压电晕放电时的特殊现象。电晕放电是在电极曲率较大处，电场强度达到临界场强时空气被电离产生的特殊放电的现象。在电晕电离空气的过程中引发“电子雪崩”导致空气流动行程的“离子态”的风常被称为离子风。离子风效应最早与1709年Hauksbee首次发现，此后法拉第、麦克斯韦等科学家都进行了大量的相关试验和研究，直到2006年Chattock通过试验总结形成了初步的离子风效应理论。

离子风静电除尘技术是一种新型的静电除尘技术。该技术主要利用阵列针阴极在高压电源的作用下产生高密度的离子风束作为荷电粉尘向收尘极移动的动力，相比于传统依靠荷电粉尘在电场中所受的库仑力作为荷电粉尘移动动力的静电除尘器，具有设备占地小、除尘效率高等优点。

3 无动力离子风静电除尘技术

结合连铸线大包回转台的结构特点和生产工艺，利用离子风静电除尘技术高效除尘的特点提出一种新型的无动力离子风静电除尘器技术。

该技术利用高温烟气本身的热对流作用作为烟气自主进入除尘器的动力完成烟气的净化，省去了高能耗的引风机和冗长的管道，满足大包回转台除尘的需求的同时大大降低了运行能耗。

3.1 方案描述

分别在大包回转平台厂房立柱和中包车操作平台立柱上新增横梁作为除尘器移动支架的轨道梁，离子风除尘器移动支架下装有可变频控制的行走机构满足除尘器在工作位和检修位的移动需求。

钢包和中包车在连铸生产过程中产生的高温烟气在热对流作用下上升进入离子风静电除尘器完成净化，净化后的烟气粉尘含量满足国家超低排放的要求后直接排放到车间内。电除尘系统主要包括：静电除尘器本体、除尘器安装支架、除尘器检修平台，移动导轨，移动驱动装置、高压电源、高压接地线、PLC控制系统等（见图1）。

图1 大包除尘点位无动力离子风除尘设备

3.2 性能指标和关键参数（见表1）

表1 电除法器的性能指标和关键参数

3.3 设备运行情况

离子风静电除尘技术已在江苏某钢铁企业连铸线大包回转台投产运行，投产后除尘设备除尘效果良好，连铸线浇注过程中除尘器出口无肉眼可见烟尘。

设备稳定运行三个月后经第三方检测机构检测除尘器出口烟气含尘量平均值为0.757 mg/m3，远低于超低排放的相关要求。

静电除尘器正常工作时二次电压约36 kV，二次电流约370 mA，综合考虑除尘设备其他用电设备能耗，除尘器平均运行功率不超过15 kW；除尘器极板极线清灰一周进行一次，每次耗水量约3 m3,耗气量约10 m3。除尘器正常工作的能耗远低于传统有动力除尘形式。

4 结语

无动力离子风静电除尘技术克服了传统除尘技术占地面积大、投资成本高、运行维护费用高、除尘效果不稳定等缺点，根据不同的工况可以自由搭配极板极线的配置保证除尘器出口粉尘含量满足国家超低排放的要求。由于设备主要占用连铸线上方的净空间对生产现场基础条件要求不高，对于有连铸除尘需求的广大钢铁企业具备大面积推广应用的条件，市场前景广阔。