李秀芬，馮業(yè)鈞，馮偉杰(廣州廣一大氣治理工程有限公司，廣東 廣州 510000)

1 工程概況

華南地區(qū)某鋁材企業(yè)，原熔鋁爐生產(chǎn)線，原配套環(huán)保設(shè)備為噴淋塔+布袋除塵器，因布袋除塵器阻力過大導(dǎo)致生產(chǎn)受到影響，已拆除布袋并將布袋室改為了噴淋室；但煙氣治理效果不佳，出現(xiàn)生產(chǎn)投料時(shí)發(fā)生陣發(fā)性黑煙排放。因此業(yè)主委托我公司進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。利用現(xiàn)有的噴淋及布袋過濾作為預(yù)處理，后級(jí)增加高效靜電除塵器，對(duì)煙氣進(jìn)行深度治理。設(shè)計(jì)處理煙氣量為150 000 m3/h，投運(yùn)后，除塵效果較高，運(yùn)行良好，達(dá)到國(guó)家和地方相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)要求[1]。

1.1 原工藝說明

在引風(fēng)機(jī)的抽力作用下，四條熔鋁爐煙氣首先經(jīng)噴淋塔進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)去空心塔進(jìn)行粉塵處理；另一條銅爐煙氣同樣在引風(fēng)機(jī)的抽力作用下，經(jīng)布袋除塵器除塵后，再進(jìn)空心塔。凈化后的煙氣經(jīng)煙囪達(dá)標(biāo)排放，工藝流程如圖1所示。

圖1 原工藝流程

1.2 改造后工藝說明

在引風(fēng)機(jī)的抽力作用下，四條熔鋁爐煙氣首先經(jīng)噴淋塔進(jìn)行預(yù)處理；另一條銅爐煙氣同樣在引風(fēng)機(jī)的抽力作用下，經(jīng)改造成噴淋塔的布袋除塵器進(jìn)行預(yù)處理；兩組煙氣再進(jìn)入干式靜電除塵器，煙氣中的顆粒物在靜電力作用下荷電，顆粒物在電場(chǎng)力的作用下被收塵極收集，經(jīng)振打掉落到集灰斗。凈化后的煙氣經(jīng)煙囪達(dá)標(biāo)排放，改造后工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后工藝流程

2 干式靜電除塵器原理及特點(diǎn)

2.1 干式靜電除塵器原理

干式靜電除塵器是利用靜電力將氣體中粉塵分離的一種除塵裝置，主要包括四個(gè)相互有關(guān)的物理過程：氣體的電離、煙氣粉塵的荷電、荷電粉塵向電極移動(dòng)、荷電粉塵的捕集。設(shè)備由進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、集灰斗、主體、高壓電源組成。主體包括放電極(電暈極)、集塵極(極板)、絕緣箱體、清灰裝置；主體內(nèi)保持一定間距的放電極(電暈極)、集塵極(極板)，接通高壓直流電源后，高壓直流電在兩極間維持一個(gè)足以使氣體電離的電場(chǎng)，當(dāng)含塵煙氣在通過兩集塵極間非均勻電場(chǎng)時(shí)，在放電極周圍強(qiáng)電場(chǎng)作用下，氣體首先被電離產(chǎn)生了大量的陰離子和陽離子，并使粉塵荷電，荷電粉塵在電場(chǎng)的作用下，便向電極性相反的電極運(yùn)動(dòng)而沉積在電極上，以達(dá)到粉塵和氣體分離的目的。除塵器設(shè)有自動(dòng)清灰裝置，粉塵沉積達(dá)到一定量或根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行定時(shí)振打，用以清除電極上沉積的粉塵。粉塵掉落，通過集灰斗收集；再經(jīng)由卸灰裝置卸灰后，進(jìn)行后續(xù)處理。另外設(shè)備可配備火警探測(cè)和報(bào)警裝置以應(yīng)對(duì)設(shè)備內(nèi)部可能發(fā)生的火災(zāi)隱患。

2.2 “單電源供電分電場(chǎng)”專利技術(shù)原理

單電源供電分電場(chǎng)，就是采用單電源供電，通過放電極的幾何尺寸配置使電場(chǎng)分布更適合流動(dòng)的煙塵粒徑、濃度的變化，使電場(chǎng)順氣流的方向分成若干個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度不等的電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度沿?zé)煔饬鲃?dòng)的方向逐漸加強(qiáng)；并且每個(gè)電場(chǎng)相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立電源供電的靜電除塵器，如分成兩個(gè)電場(chǎng)即相當(dāng)于用三個(gè)電源供電的六電場(chǎng)靜電除塵器。其每個(gè)小電場(chǎng)對(duì)應(yīng)處理一種參數(shù)的煙氣，煙氣就相當(dāng)于采用了六臺(tái)電源代電一個(gè)電場(chǎng)分布的多電場(chǎng)的靜電除塵器串聯(lián)處理；消除細(xì)小煙塵及水霧的效率會(huì)提高，效果更好。如果采用單獨(dú)電源供電的兩電場(chǎng)靜電除塵器，則要提供三臺(tái)電源，造價(jià)則提高，從而增加用戶的投資成本。單電源供電分電場(chǎng)技術(shù)就可以在同等效率下節(jié)省成本降低電耗。在技術(shù)上，單電源供電分電場(chǎng)是按煙氣參數(shù)的變化進(jìn)行分段設(shè)計(jì)，即采用動(dòng)態(tài)的方法設(shè)計(jì)，使電場(chǎng)分布更合理，提高極板和電源的利用率[2]。

2.3 靜電除塵器特點(diǎn)

(1)靜電除塵器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，安裝方便，運(yùn)行穩(wěn)定。

(2)單電源多電場(chǎng)專利技術(shù)，比常規(guī)電除塵器的效率高，能耗低，體積小，站地面積小。

(3)單電源多電場(chǎng)專利技術(shù)，分段設(shè)計(jì)使收塵極的利用率得到提高。

(4)電除塵阻力小(250 Pa)，系統(tǒng)動(dòng)力不增加；維護(hù)量小，運(yùn)行成本低(無需更換濾料或易耗品)。

(5)粉塵通過集灰斗收集，再通過卸灰裝置可直接回收利用干灰。

(6)干式靜電除塵器可以承受比較高的煙氣溫度。

(7)采用良好的外絕緣方式，避免絕緣體與粉塵直接接觸，保證安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 設(shè)計(jì)參數(shù)

(1)設(shè)計(jì)入口煙氣量: 150 000 m3/h；(2)入口煙塵濃度：3 000 mg/Nm3；(3)出口煙塵濃度: 30 mg/Nm3；(4)除塵效率≥99%； (5)設(shè) 備 阻 力：250 Pa；(6)二 次 電 流300 mA；(7)二 次 電 壓60 kV；(8)供電電源數(shù) 3臺(tái)

4 設(shè)備主要結(jié)構(gòu)及性能

(1)干式靜電除塵器由進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、集灰斗、主體、高壓電源組成。主體包括殼體、放電極(電暈極)、集塵極(極板)、絕緣箱體、清灰裝置，卸灰裝置。

(2)進(jìn)風(fēng)口，內(nèi)設(shè)置均風(fēng)裝置，改善不均勻的煙氣流速分布提高除塵效率。

(3)出風(fēng)口。

(4)集塵極系統(tǒng)是由若干排極板與電暈極相間排列共同組成電場(chǎng)，是使粉塵沉積的重要部件之一。

(5)放電極(陰極線)采用鈦金屬材質(zhì)的φ19管材、長(zhǎng)針刺線型；采用“單電源供電多電場(chǎng)分布”專利技術(shù)(專利號(hào)ZL 97 2 46596.0)，按動(dòng)態(tài)和分布參數(shù)對(duì)放電極(陰極線)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使整個(gè)通道都達(dá)到高除塵效率提高除塵除霧效率。

(6)絕緣子室設(shè)計(jì)在設(shè)備兩側(cè)，采用外置絕緣結(jié)構(gòu)，避免了絕緣子與含塵氣體接觸，能更好地確保絕緣子干凈、干燥，避免結(jié)露、減少爬電現(xiàn)象，從而達(dá)到有效絕緣的目的。

(7)殼體，可分為兩部分；一部分是承受電收塵器全部結(jié)構(gòu)重量及外部附加荷載的框架；另一部分是用以將外部空氣隔開，獨(dú)立形成一個(gè)電收塵環(huán)境的墻板。

(8)集灰斗是將從電極上振打下來的粉塵進(jìn)行集中，屬于臨時(shí)儲(chǔ)存裝置。粉塵達(dá)到一定量后，經(jīng)卸灰裝置后運(yùn)送到后續(xù)處理系統(tǒng)中進(jìn)行回收或處理。

(9)干式靜電除塵器設(shè)備采高壓整流電源供電，電源型號(hào)為CKD-300 mA/60 kV，每個(gè)單元配套一個(gè)電源。每個(gè)單元獨(dú)立供電，確保一個(gè)單元故障，另兩個(gè)單元還能正常工作。

(10)所有控制部分采用集中控制，主要控制包括：高壓電源控制、安裝聯(lián)鎖控制、清灰系統(tǒng)控制、超溫報(bào)警控制、故障報(bào)警控制。

5 運(yùn)行效果

干式靜電除塵器投入運(yùn)行后，除塵效果明顯，不再出現(xiàn)生產(chǎn)投料時(shí)發(fā)生陣發(fā)性黑煙排放。改造后系統(tǒng)運(yùn)行正常，運(yùn)行的各項(xiàng)指標(biāo)正常、穩(wěn)定。達(dá)到廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 44/27—2001《大氣污染排放限值》表2第二時(shí)段二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值的要求；檢測(cè)結(jié)果：干式靜電除塵器的出口煙塵量排放濃度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。