湿式静电除尘器在生石灰消化废气治理上的应用

周应利

（珠海粤裕丰钢铁有限公司 广东 珠海 519050）

在混合机的现场环境中，粉尘的主要特点包括两方面，一是湿度比较大，含有较高的水分组成；另一个是粘性大，主要含有生石灰和消石灰粉。当配加生石灰未消化或消化不充分的状态下，在进入烧结次混合机进行燃烧时，由于落差较大，会在混合机进、出料口位置出现扬尘问题。与此同时，燃料燃烧、烧结返矿、除尘灰等也会产生扬尘污染。这些扬尘使得一次混合机和转运站以及皮带通廊形成了灰尘弥漫的现象，所以现场岗位的环境非常恶劣。随着人们环保意识的增强，很多专业人士对大量可吸入性颗粒污染进行了深入的研究，以寻找细微颗粒物的有效集捕方法。湿式静电除尘器的引用，有效改善了这种状况，该设备适用于烟气温度低于60 ℃的环境条件，而且充分满足国家排放标准的相关要求。现阶段，湿式静电除尘器已经在消化废气的管理与控制中得到了广泛应用，不仅可以有效降低排烟浓度，还可以有效解决硫酸气溶胶、石膏雨、重金属污染等相关问题。

1 目前国内一次混合机环境现状

目前在国内处理一次混合机环境的方法主要包含了以下几种：（1）单独采用布袋除尘。但是湿的石灰粉很容易造成布袋糊袋和管道堵塞；（2）单独采用电除尘。由于极板板结，所以会严重影响到电场电压，而且很容易导致管道堵塞；（3）单独采用湿式水除尘。水量大、污水外排也会导致二次污染的问题，而且除尘率比较低，很难达到合格的排放标准；（4）采用其他除尘方式。在众多的除尘技术和方法中，普遍都具有容易引起管道堵塞的现实问题，而且除尘也没有达到相应的标准要求。这些方法在开始投入使用过程中的应用效果还可以，但是随着时间的推移，应用效果就逐渐变得不理想。总的来说，可以归结为以下三个方面：①没有达到超低的排放标准；②容易引起除尘管道和除尘器自身的堵塞；③极易造成二次污染。

2 湿式静电除尘器治理技术研究

根据要求，需要治理的目标粉尘排放量为小于或等于10 mg/Nm3，在经过国内多家钢厂烧结机除尘企业投入使用后发现，通过使用一次混合圆筒（喷淋压尘）预除尘+除尘管道喷淋冲洗+冲激湿式除尘器+湿式静电除尘器四级高效除尘组合方案，可以有效解决除尘管道堵塞和实现烟气超净排放的目标，而且还具有运行效果稳定、作用效果良好的优势特点[1]。在该技术方案中，需要对一次混合机的进料端位置实施密封处理，在出料端设置收尘点并通过扩大收尘罩的截面积，以及喷涂特殊材质的涂料，可以减慢收尘罩内粉尘烟气的流动速度，同时改善收尘罩的吸附作用力，以提高除尘管道风速，降低收尘浓度并避免罩内出现堵塞，而且收尘罩无弯头式和除尘管道的连接也可以充分保证除尘管道不会堵塞。具体步骤为：第一步，通过采用一次混合机自身喷淋压尘原理，对烟尘实施第一次降尘处理；第二步，烟气经过降尘管道内雾化喷淋除尘，实现烟尘的第二次降尘处理；第三步，在烟气进入冲激湿式除尘器后，实现烟尘的第三次降尘处理；第四步，当烟气进入湿式静电除尘器后，实现第四次降尘处理，此时粉尘浓度可以达到10 mg/Nm3以下[2]。在经过四级除尘后，洁净的烟气会从烟囱排出，产生的废水流进污水池并进入一次混合机被利用，具体如图1所示。

3 湿式静电除尘器技术特点分析

在湿式静电除尘器的应用中，需采用清水进行冲洗处理，冲洗后产生的污水会进入水池。系统污水池可以分为两种，一种是沉淀池，另一种是循环池。系统中所有的污水会先经过沉淀池，然后再经自流方式流入循环池中。系统水循环的两条路线（图2）分别为：

（1）内循环：循环水池--循环泵--除尘--管道喷淋--除尘管道回流--沉淀池--循环水池。

（2）一混工艺加水：循环水池--排渣泵--一次混合机加水。在池内的污水中，会有部分作为除尘管道的冲洗水进行循环使用，另一部分则是通过流量计和阀门调节进入一次混合机，并且作为一混工艺补充水进行使用，这可以保障污水浓度降至最低，从而维持整个系统水量的平衡[3]。详见图2。

图2 系统水循环路线

该技术具有以下几个方面的应用优点：

（1）结构简单、布局紧凑合理，通过采用两级主除尘器二合一叠加配置，使占地面积减小。

（2）设备运行稳定，除尘技术可靠、维护量小、维护方便。

（3）能耗低、用水量小，回水全部用于一混使用，有效实现了废水零排放、无二次污染。

（4）充分利用一次混合机喷淋压尘、扩大收尘罩容积，提高除尘管道风速，收尘罩与除尘管道采用无弯头式连接并喷涂防堵涂料等，实现了管道无堵塞。

（5）多级除尘器进行组合使用，确保粉尘排放浓度达到10 mg/Nm3以下，实现了超净排放。

4 湿式静电除尘器组合技术的结构组成

4.1 冲激式湿法除尘器

该设备具有低维护、低成本、低耗水、高效率的优势特点。在除尘器内设有一个浸没在水中的静止叶轮片，高速气体通过时形成密集水幕，粉尘在通过水幕时就会被捕捉，促进了洁净空气的排出。

4.2 蜂窝状立式湿式静电除尘器

机械设备是由进风口、耐湿绝缘系统、集尘 极、放电极、喷淋冲洗系统、供水系统、出风口、楼梯走道等组成[4]；而电气设备则是由高压整流器、高压控制柜、高压隔离开关、低压控制柜、温检仪表等组成。由于除尘器的运行环境比较有限，而且长期处于腐蚀的条件下，这就给除尘器的抗酸腐蚀性提出了更高的要求。在蜂窝状立式湿式静电除尘器中，一般都是采用防耐腐导电材料所制成。在阴极系统中，阴极线为不锈钢材质组成，下部设置悬吊重锤，以保证系统的稳定运行[5]；在电场电源中，采用60-80 KV、400-800 mA恒流电源，并将其置于湿电除尘器的顶部。在进行冲洗喷淋工作时，每2 h冲洗一次集尘极和放电极，冲洗时间为2-3 min，水压力为0.4～0.5 Mpa，耗水量为3-4 t/次。

4.3 烟囱、污水池及管道清堵

在钢制烟囱中，科学设计高度需要结合烟气的抬升高度、粉尘排放总量、卫生标准地面的最大浓度等方面进行综合计算。对于污水池的设置可以分为沉淀池和循环池，污水先经过沉淀池后再进入循环池，循环池面设置搅拌器，防止污泥出现沉淀。此外，在除尘管道内设置喷淋和冲洗装置，以降低粉尘浓度和防止管道出现堵塞现象。

5 湿式静电除尘器的具体应用

湿式静电除尘器对于烟尘、酸雾、重金属等物质具有较高的脱除效果，目前的应用范围也在不断扩大，而且受到了业内人士的广泛欢迎。因此，人们比较关注的热点话题是如何更加持续、安全、高效的脱除烟气污染物，对于该问题的解决，关注点主要集中在脱除效率的影响因素与材料的适用性等方面。

5.1 污染物脱除效率的影响因素

在研究湿式静电除尘器的过程中，主要的研究方向集中在电极特性、微粒粒径、停留时间等关键因素方面[6]。在对影响因素进行分析时发现，湿式静电除尘器的除尘效率可以随着停留时间的延长，呈现出慢慢增强的趋势。同时，增加电场强度也可以进一步提高污染物的脱除效率。

5.2 材料适用性的分析

在分析影响湿式静电除尘器的使用效果时，阳极板材料也是一个重要的影响因素。一方面，形成均匀水膜和明确最小耗水量，可以直接决定阳极板材料表面的湿润程度；另一方面，阳极板材料自身的耐腐蚀性也可以决定除尘器的实际除尘效果。所以，要想使湿式静电除尘器表面水膜的分布更加均匀，首先就需要对阳极板材料进行科学创新。从当前发展现状分析，运用比较广泛的材料是碳纤维织物和高分子织物材料，它们在应用时也发挥出比较理想的效果。而传统的阳极板材料通常以不锈钢材料为主，在表面的润湿性能对比中，还是会与以上两种材料存在差距，可是在强度应用中却明显高于以上两种材料。

5.3 湿式静电除尘技术在生石灰消化废气治理方面的应用

在工程的现场条件中，由于粉尘含有大量的水蒸汽，温度比较高，再加上含有大量的SiO、CaO等物质，导致粉尘的粘性增大，很容易形成钙化结垢，以致出现堵塞，而且，粉尘与水溶解后还存在一定的腐蚀性和碱性。在具体的现场处理工作中，有以下几个处理难点：第一，收尘管道在短时间内很容易形成结垢、板结，最终造成整个管路的堵塞；第二，粉尘与水溶解后具有腐蚀性，很难进行处理；第三，需要达到超低排放，即排放低于10 mg/Nm3，而且低温条件下烟囱容易出现白羽现象。

考虑到企业内部的用地范围问题，基于湿式静电除尘器设备占地面积小、重量较轻的特点，可以合理布置设备，尽可能在高空进行发展，以减少对现有场地的破坏，同时，也要结合台风等外在因素的影响进行科学设计。

和干式电除尘器具有相似的原理，在湿式电除尘器中，水雾可以使粉尘出现凝并，并和粉尘在电场中一起荷电、被收集，收集到极板上的水雾形成水膜，水膜使极板清灰，保持极板的洁净。在湿式电除尘器中不会产生二次扬尘，而且采用水流冲洗也没有振打装置。相关研究表明，湿式电除尘器可以对有毒重金属和酸雾起到很好的脱除效果，尤其是对于PM2.5的微细粉尘。因此，通过利用湿式电除尘器对 SO3酸雾进行控制，可以实现联合脱除多种污染物的作用效果。此外，湿式电除尘器还可以有效解决湿法脱硫造成的石膏雨、蓝烟等污染问题，减少下游烟道和烟囱的腐蚀作用，大大降低了防腐技术的成本。由于具有性能稳定、效率高的优势，可以良好的收集微细颗粒物如PM2.5粉尘、SO3酸雾、气溶胶等物质，以及一些重金属如Hg、As、Se、Pb、Cr和有机污染物如二恶英、多环芳烃等。对于烟尘的排放可以达到 5 mg/Nm3以下，所以不仅解决了烟囱排放的问题，也进一步实现了超低排放的目标效果。

6 结语

综上所述，在湿式静电除尘技术中，可以实现对粘附性强的粉尘的深度治理，亦可以进一步减少脱硫后石膏浆液、硫酸雾滴等一些细微颗粒污染物的排放。研究表明，该技术在工程应用方面也得到了广泛发展，比如应用在一些发达国家的冶金、造纸、化工、煤气化、制酸等各个科技领域。一方面，可以有效达到排放粉尘浓度低于10 mg/Nm3，有的还可以维持在低于2 mg/Nm3；另一方面，也能够有效解决石膏雨、SO3等一些污染物的排放问题。随着国内控制污染物和粉尘排放相关法律法规的明确和推出，湿式静电除尘技术的未来发展前景呈现出良好的应用趋势。最重要的是该技术的有效应用，可以促进环境保护工作的顺利开展，比如通过采用气动乳化除尘脱硫和湿式静电除尘器的组合处理技术，可以降低焙烧烟气中的颗粒物、SO、氮氧化物、氟化物等污染物的产生，从而减少工业生产对环境的污染，降低对人体健康的不良影响。因此，在使用湿式静电除尘器时，需要明确其应用原理和应用范围，掌握电除尘器的操作技术和维护技术，不断进行创新和优化来提高电除尘器的可靠性、安全性、稳定性，从而促进行业的可持续发展。