高濃度電收塵的開發(fā)與應(yīng)用

陳茂榮 朱健 · 2004-11-24 00:00 留言

1、概述

電收塵器作為高效除塵設(shè)備自上世紀(jì)八十年代引進(jìn)我國(guó)后,在電力、建材、冶金等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。然而現(xiàn)在隨著環(huán)保要求的不斷提高以及技術(shù)的進(jìn)步,電收塵器卻受到了前所未有的挑戰(zhàn)。通常電除塵器的進(jìn)口濃度一般都在100mg/Nm3,人們將含塵濃度高于100mg/Nm3視為高濃度煙氣。電廠循環(huán)流化床脫硫時(shí),為達(dá)到很高的脫硫效率和低的鈣硫化,脫硫劑(如CaO、Ca(OH)2等)在塔內(nèi)以極高的濃度并通過多次循環(huán)與煙氣充分接觸與反應(yīng),塔內(nèi)濃度高達(dá)2000g/Nm3以上,除塵入口濃度達(dá)600-1200g/Nm3。新型的干法水泥生產(chǎn)工藝生料制備系統(tǒng)采用立磨,最新型的干法水泥生產(chǎn)工藝的生料制備系統(tǒng)則更進(jìn)一步,將電收塵器變?yōu)樯a(chǎn)工藝系統(tǒng)中的一種重要的工藝裝備—生料收集器,電收塵器的入口濃度可達(dá)500-1000g/Nm3。針對(duì)這一情況,我們通過大量攻關(guān)研究,吸收魯奇技術(shù)和菲達(dá)的優(yōu)點(diǎn),成功開發(fā)出能適應(yīng)高濃度的JDW高濃度電收塵器。

2、高濃度電收塵開發(fā)要解決的問題

按傳統(tǒng)的電收塵理論,高濃度的含塵煙氣直接進(jìn)入電場(chǎng),必然會(huì)因電暈封閉而幾乎喪失除塵效果。為此開發(fā)高濃度除塵器首先要解決的問題就是:產(chǎn)生電暈封閉的條件,如何克服和消除電暈封閉?

此外,還要從除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、極配形式、供電裝置、殼體結(jié)構(gòu)等方面予以改進(jìn),使之能適應(yīng)高濃度的要求。

3、關(guān)于電暈封閉的再認(rèn)識(shí)

以往的實(shí)驗(yàn)和理論均表明:當(dāng)粉塵濃度較高或粒徑很小時(shí),會(huì)在集塵極表面形成覆蓋,使電暈區(qū)內(nèi)的負(fù)離子無法直接穿透煙氣層而到達(dá)極板;與此同時(shí),高密度荷電粉塵在電場(chǎng)內(nèi)形成的高密度空間電荷抑制了陰極放電的進(jìn)一步發(fā)展。此時(shí)表針顯示的二次電流很低,這就叫電暈封閉。

事實(shí)上,由于實(shí)際的電場(chǎng)并不能完全是均勻的,出現(xiàn)電暈封閉的濃度粒徑存在一個(gè)范圍。同時(shí)電暈封閉也并不表示沒有電暈電離產(chǎn)生,只不過是此時(shí)電暈放電受到了一定的限制,電暈電流極低,遠(yuǎn)離電暈區(qū)的粉塵難以獲得足夠的電荷,該區(qū)域的電流形成完全依靠荷電粉塵的輸運(yùn)。隨著煙氣的向后流動(dòng),已荷電粉塵紊流條件下按照某種概率和速率繼續(xù)向收塵極移動(dòng),并吸附于收塵極,從而使煙氣濃度得到相應(yīng)降低;電暈極附近未荷電或荷電很少的粉塵在非均勻電場(chǎng)梯度力作用下產(chǎn)生極化,與正荷電粉塵一起迅速趨向陰極,使煙塵濃度進(jìn)一部減小。當(dāng)煙塵濃度降到一定程度時(shí),電暈封閉解除,電暈電流出現(xiàn),此時(shí)大部份離子電子電荷得以直接穿透極間的煙塵屏障到達(dá)極塵極,粉塵充分荷電,荷電粉塵向收塵極的遷移速率達(dá)到最大,煙氣凈化通道形成。此即電暈封閉條件下的煙氣凈化過程。

4、克服高濃度的方案

從以上分析,盡管會(huì)出現(xiàn)電暈封閉,但只要設(shè)備的規(guī)摸足夠大,我們總能得到預(yù)期的除塵效果。然而采取一定的措施,可以大大降低除塵器的投資和運(yùn)行費(fèi)用。

4.1 采取預(yù)收塵裝置,降低粉塵濃度

在除塵器設(shè)置預(yù)收塵裝置,是提高收塵效果的有效方法。主要采用以下幾點(diǎn)方法:

4.1.1采用上進(jìn)氣結(jié)構(gòu)

通常的電除塵器有上進(jìn)氣、下進(jìn)氣、水平進(jìn)氣三種結(jié)構(gòu),其中以水平進(jìn)氣居多。高濃度更多采用上進(jìn)氣結(jié)構(gòu)。含塵煙氣以15-20m/s由煙道進(jìn)入上進(jìn)口的擴(kuò)散器內(nèi),因管路截面突然擴(kuò)大氣體流速迅速降10-15倍,其中的粗大顆粒因失去動(dòng)能直接落入灰斗。

4.1.2在進(jìn)氣口處設(shè)折射板

進(jìn)氣口的槽形折射板使氣流進(jìn)入時(shí)在折射板相互碰撞,氣流速度迅速降低并改向,約有20-30%的粉塵因慣性碰撞而沉降下來。

4.1.3采用阻流加導(dǎo)流型氣流均布板

在進(jìn)氣口中部和尾部采用多層阻流加導(dǎo)流型氣流均布板,一方面通過增加氣留局部阻力,將大規(guī)摸的紊流分割線接進(jìn)層流狀態(tài)的小規(guī)模紊流;另一方面通過導(dǎo)流裝置使之按要求改變方向,氣流均勻的進(jìn)入電場(chǎng)內(nèi)部,含塵濃度進(jìn)一步下降。

4.2電場(chǎng)的特殊設(shè)計(jì)

高濃度除塵的關(guān)鍵在第一電場(chǎng),為了有效縮短電暈封閉的區(qū)域,主要采取以下措施。

4.2.1采用特殊設(shè)計(jì)的長(zhǎng)齒RS管狀芒刺線,加大電暈線的放電能力形成強(qiáng)電暈電流。

4.2.2強(qiáng)化振打效果

放電極采用頂部傳動(dòng),側(cè)部撓臂振打,收塵極采用側(cè)部傳動(dòng)側(cè)部振打,提高振打力,加快振打周期,盡量減少粉塵在收塵極上的停留時(shí)間,從而減少電暈封閉的產(chǎn)生。

4.3截流裝置的應(yīng)用

由于氣流含塵濃度高,在第一電場(chǎng)下部沉積了大量的高濃度帶電粒子,為了阻擋這些粉塵進(jìn)入下一電場(chǎng),我們?cè)诘谝欢妶?chǎng)中間設(shè)計(jì)了特殊的截流裝置降低風(fēng)速,粉塵得到有效沉降。

5、除塵器的主要特點(diǎn)

JDW系列高濃度除塵器將瑞典菲達(dá)和德國(guó)魯奇技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合為一體,同時(shí)根據(jù)我國(guó)國(guó)情作了適應(yīng)性改進(jìn)。除上面的結(jié)構(gòu)外,主要有以下技術(shù)特點(diǎn):

⑴選型正確合理

選擇電除塵器的規(guī)格大小、布置方式(即選型)是保證除塵效率的關(guān)鍵,選型過大會(huì)增加投資,造成浪費(fèi)。選型過小,使排放不能達(dá)標(biāo),滿足不了設(shè)計(jì)要求,后果更加嚴(yán)重。高濃度除塵器均為非標(biāo)產(chǎn)品,我們集各廠家優(yōu)秀的經(jīng)驗(yàn)和自身實(shí)踐,選定除塵器的主要工藝參數(shù)Wk(表觀驅(qū)進(jìn)速度)、Vs(電場(chǎng)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速)以及比集塵面積等,從而確定保證除塵效率達(dá)到設(shè)計(jì)要求的電除塵器規(guī)格大小,再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體條件來確定電除塵器布置方式,電除塵器的選型必須根據(jù)每個(gè)工程的具體情況逐一確定,不能簡(jiǎn)單套用。

⑵極配形式(放電板、收塵極形式)適應(yīng)高濃度粉塵的特殊性

針對(duì)每臺(tái)電除塵器所需處理的煙氣條件,選擇一個(gè)最佳的極配及配置方式是電除塵器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。針對(duì)高濃度粉塵的特殊性,我公司確定極配方式采用480C陽極板,(收塵極)配新RS132-6管型芒刺線。

480C型陽極板板面壓有多道溝槽,易于吸塵與清灰,兩旁的折邊成“ㄈ”型,不僅增架了極板的剛性,而且形成一道防風(fēng)溝,可以防止振打振落下來的粉塵的二次飛揚(yáng),振打加速度傳遞性能好。制造材料則采用SPCC板材,該材料在高溫和振打作用下抗變形能力強(qiáng)。

極線(放電極)采用目前國(guó)內(nèi)通用的“RS”線,該極線為管狀,具有堅(jiān)固耐用、不斷線、起暈電壓低、放電強(qiáng)烈、電流密度大等優(yōu)點(diǎn)。我公司在試驗(yàn)加實(shí)踐的基礎(chǔ)上開發(fā)出的新“RS-132-6”型極線,既留有“RS”線的優(yōu)點(diǎn),又去除了其不足,消滅了原來“RS”線存在的極板上電流密度為零的“死區(qū)”。新“RS-132-6”型線的電流平均密度達(dá)σr=0.4,這對(duì)提高陽極板的有效利用率及防止反電暈的效果十分明顯。根據(jù)不同電場(chǎng)內(nèi)的粉塵濃度,采用不同的芒刺尖和開角,一電場(chǎng)用加長(zhǎng)齒,二、三、四電場(chǎng)依次調(diào)整,使極配完全適應(yīng)粉塵的特殊性,從而可以保證電除塵器的高效運(yùn)行。

⑶ 極板極線定位框架在車間組裝,從而保證了同極(異極)距的安裝質(zhì)量。

作為電除塵器的性能保證,電除塵器在安裝過程中保證同極(異極)距誤差(越小越好)是一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo),同極(異極)距的安裝誤差超差直接影響電除塵器投運(yùn)和電氣性質(zhì),因此控制同極(異極)距誤差是非常重要的,國(guó)內(nèi)大多廠家電除塵器的同極(異極)距誤差需要在安裝過程中靠人工來保證和控制的,因此常常會(huì)發(fā)生電除塵器在空載試車或正常投運(yùn)行后電壓電流不穩(wěn)定和不正常的偏大或偏小,其中一個(gè)重要的原因就是同極(異極)距離偏差較大。為了消除安裝誤差,我們把陽極板和陰極線的二個(gè)方向的定位框架在車間內(nèi)組裝好,將同極(異極)距的安裝誤差消滅在車間中。安裝現(xiàn)場(chǎng)只需要把定位框架固定在殼體頂蓋上,把極板、極線掛上固定好就行,同極(異極)距不需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整,提高了電除塵器的安裝質(zhì)量和安裝進(jìn)度。

⑷振打方式及振打制度合理

為能使極線有良好的放電性能,極板有良好的收塵效果,同時(shí)又要把二次飛揚(yáng)減少到最小,除極線固定懸掛,極板懸掛,固定的剛性要大,還要振打加速度的傳遞效果要好,我們采用振打?yàn)閭?cè)傳回轉(zhuǎn)繞臂錘打,其效果能完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其振打制度完全由微機(jī)來控制,一電場(chǎng)和預(yù)收塵均采用連續(xù)振打,其它電場(chǎng)按程序控制,這樣更加完善了振打效果。

⑸ 漏風(fēng)率低

為了使除塵器的漏風(fēng)率小,除安裝時(shí)嚴(yán)格控制各焊縫的氣密性外,所有門、孔均采用雙層結(jié)構(gòu),密封材料采用優(yōu)質(zhì)的硅橡膠玻纖膠圈,密封性能好,長(zhǎng)時(shí)間高溫下不老化、不變形且彈性好,保證漏風(fēng)率小于3%。

⑹ 阻流加導(dǎo)流型氣流分布裝置保證氣流分布均勻性。

氣流分布均勻性是提高除塵效率的先決條件,它的重要性眾所周知。我們采用阻流加導(dǎo)流方法,增大孔板孔徑到Φ60-Φ80,減小阻力,增加導(dǎo)流板。用導(dǎo)流的方式使氣流分布均勻,這種形式的氣流分布裝置既能達(dá)到氣流分布均勻,阻力又小且不會(huì)堵灰,它又類似百葉窗式,能起到機(jī)械除塵的效果,對(duì)高濃度的煙氣有很好的除塵效果。

⑺ 低負(fù)荷及調(diào)峰時(shí)的適應(yīng)性強(qiáng)

旋窯煙氣粉塵有一定的粘性,容易吸附在瓷套、瓷軸表面,電除塵器投運(yùn)時(shí),高壓瓷套、瓷軸容易產(chǎn)生爬電現(xiàn)象。為此我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上對(duì)瓷套保溫箱采取了特殊的保護(hù)措施,用獨(dú)立小室內(nèi)外隔層中間保溫,并用電加熱恒溫控制,保證瓷套、瓷軸在煙氣露點(diǎn)20℃以上運(yùn)行,有微量回?zé)犸L(fēng)對(duì)瓷套、瓷軸進(jìn)行吹掃,保證瓷套、瓷軸的表面清潔,使得電除塵器能在低負(fù)荷正常運(yùn)行。

⑻設(shè)備運(yùn)行安全可靠

盡管采用了上述幾種措施,但當(dāng)結(jié)構(gòu)故障的電除塵器也無法安全運(yùn)行。目前,電除塵器的斷線、掉錘、絕緣子擊碎、灰斗堵灰常常發(fā)生,是電除塵器運(yùn)行的“四大故障”,為消除這類故障,我公司通過不斷的研究、試驗(yàn)、改進(jìn),已基本克服了這“四大故障”。

① 保證極線不斷、不掉

RS管型芒刺線的支撐主體是φ20圓管,強(qiáng)度高、剛性好,運(yùn)行中保證不會(huì)斷線,與極線連接的二個(gè)連接頭設(shè)置了專用保護(hù)套,極線二端連接頭與極線支撐主體Φ20圓管連成一體,這樣的結(jié)構(gòu)極線永運(yùn)不會(huì)脫落(掉線)。

② 克服掉錘現(xiàn)象

因電除塵器內(nèi)的特殊工況,電除塵器內(nèi)部的傳動(dòng)部件如塵中軸承、振打錘都需耐磨。其中塵中軸承采用托輪式滾動(dòng)軸承,托輪和護(hù)套均采用合金軸承鋼制造,具有很高的耐磨性,在傳動(dòng)接觸處設(shè)計(jì)成線接觸,最大限度地減少了接觸,在振打軸與軸承接觸處設(shè)置耐磨護(hù)套,保證振打軸不磨損。振打錘頭為活動(dòng)的圓柱結(jié)構(gòu),使振打部位交替變化,提高了振打力傳遞質(zhì)量,又大大延長(zhǎng)了使用壽命。經(jīng)熱態(tài)滿灰連續(xù)130萬次振打試驗(yàn),確認(rèn)相當(dāng)于振打最頻繁的一電場(chǎng)使用25年的打擊次數(shù),因此振打系統(tǒng)的壽命完全能保證二個(gè)大修周期以上(8年)。

③ 保證灰斗不堵灰

a. 設(shè)計(jì)傾角大于60°,轉(zhuǎn)角圓弧連接,消滅死角。

b. 灰斗下部加熱,使加熱均勻,保持恒溫,防止灰斗下部結(jié)露,造成積灰,使出灰暢通。

④ 防絕緣子(瓷套、瓷軸)擊穿

陰極振打和陰極吊掛絕緣子(瓷軸和瓷套)暴露在電場(chǎng)內(nèi),具有粘性的粉塵容易粘附在絕緣子表面而產(chǎn)生爬電擊穿現(xiàn)象。為此,我們?cè)陉帢O振打與陰極吊掛絕緣子室設(shè)計(jì)時(shí)采用雙層小室結(jié)構(gòu),在內(nèi)部形成微量回?zé)犸L(fēng),對(duì)絕緣子進(jìn)行熱風(fēng)吹掃,保證絕緣子清潔,從而保證電除塵器安全可靠運(yùn)行。

⑤ 電控系統(tǒng)

a.選用質(zhì)量好、誠(chéng)信好的廠家的產(chǎn)品。

b.高壓電源控制系統(tǒng),采用微機(jī)自控。

c.低壓控制(電加熱、陰陽極振打、排灰、溫度等)均有微機(jī)控制保護(hù)。

6、結(jié)論

高濃度電除塵器已經(jīng)在電力、建材、冶金等行業(yè)得到了成功應(yīng)用,可以相信隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,這一技術(shù)將會(huì)更加完善,電除塵器將與袋除塵器長(zhǎng)期共存。

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