電除塵器在水泥窯尾超低排放一體化中的應(yīng)用

【摘要】文章論述了水泥窯尾高溫?zé)煔獾奶攸c(diǎn)及高溫電除塵器的相關(guān)技術(shù)，結(jié)合實(shí)例闡述了高溫電除塵器在水泥窯尾超低排放一體化中的成功應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】窯尾煙氣特點(diǎn)；高溫電除塵器；應(yīng)用近年來(lái)，國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視力度不斷加大，水泥廠脫硝采用SNCR技術(shù)已無(wú)法滿(mǎn)足超低排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，只有采用脫硝效率更高的SCR技術(shù)才能滿(mǎn)足國(guó)家超低排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，而目前布置在C1出口的高溫電除塵器+SCR脫硝工藝技術(shù)具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。

水泥廠窯尾煙氣粉塵具有高溫、高濃度、堿金屬成分高、粒徑小、黏性大等特點(diǎn)［1］，高濃度粉塵易使催化劑中毒與磨損，粒徑小、具有黏性使催化劑容易堵塞，不僅使脫硝效率降低，也大幅縮短了催化劑的使用壽命，在SCR脫硝之前設(shè)計(jì)高溫除塵器作為預(yù)收塵器尤為重要。

1.窯尾煙氣特點(diǎn)

1.1.含塵濃度高

窯尾煙氣C1含塵濃度一般為80～100g/m³，有些甚至高達(dá)120g/m³［2］。粉塵濃度高不僅要求電除塵器具有較高的除塵效率，而且還容易使電除塵器產(chǎn)生電暈封閉，除塵器效率下降，甚至使電除塵器首電場(chǎng)無(wú)法正常工作。

1.2.粉塵比電阻高

由于采用高溫電除塵器時(shí)窯尾煙氣直接從預(yù)熱器窯C1口接出進(jìn)入高溫電除塵器，煙氣含濕量低，露點(diǎn)溫度40℃左右，煙塵溫度在280～340℃，粉塵比電阻高達(dá)1012～1013Ω·cm。窯尾廢氣粉塵比電阻與溫度、濕度的關(guān)系見(jiàn)圖1。高比電阻粉塵荷電困難，且吸附到收塵極板上的電荷不容易釋放，當(dāng)吸附的粉塵達(dá)到一定程度后，便產(chǎn)生反電暈，粉塵再次返回到煙氣中，降低了除塵效率。

圖1 窯尾煙塵比電陰特性圖

1.3.粉塵粒徑細(xì)

根據(jù)有關(guān)資料，窯尾煙氣中粉塵粒徑小于5μm的占58%，小于10μm的占90%。見(jiàn)圖2。粉塵粒徑小，物理黏性強(qiáng)，導(dǎo)致吸附的粉塵清灰困難，振打力加大又容易產(chǎn)生二次揚(yáng)塵，既增大了電除塵器的負(fù)荷也降低了除塵器的除塵效率。

圖2 窯尾煙塵粒徑分布圖

1.4.煙氣含一定量的CO

水泥窯以煤作燃料時(shí)，煤的灰分有60%～65%的部分被熟料吸收，剩余35%～40%的部分懸浮于廢氣中，隨廢氣排入大氣。窯尾C1出口CO濃度正常范圍為300～5000ppm，由于爐況波動(dòng)CO存在瞬時(shí)超過(guò)10000ppm的情況。當(dāng)CO濃度過(guò)高時(shí)，電除塵器放電產(chǎn)生電火花會(huì)產(chǎn)生爆燃爆鳴，對(duì)安全運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。廢氣溫度＞80℃、CO＞2%、O2＞12%時(shí)，易發(fā)生燃爆事故。

1.5.粉塵堿性氧化物含量較高

水泥窯排出的煙塵具有生料和熟料的屬性，其化學(xué)成分受多種因素的支配，主要取決于生料和煤粉的成分。粉塵堿性氧化物含量較高，易腐蝕電極，電除塵器局部結(jié)構(gòu)應(yīng)采取防腐措施。水泥窯排出的粉塵特性詳見(jiàn)表1。

2.高溫電除塵器設(shè)計(jì)措施

2.1極配采用窄極距

對(duì)含塵濃度高，易產(chǎn)生“電暈封閉”的電除塵器，在設(shè)計(jì)上應(yīng)采用較窄的極間距，采用放電強(qiáng)的陰極線(xiàn)型，如芒刺線(xiàn)、魚(yú)骨線(xiàn)等，使放電集中，增強(qiáng)電風(fēng)影響。收塵極采用耐高溫的C型極板，保持良好的極間距。運(yùn)行中保證振打機(jī)構(gòu)完好，使電暈線(xiàn)處于清潔狀態(tài)，減少或防止“電暈封閉”的發(fā)生。

2.2采用煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)

粉塵比電阻高，粉塵的驅(qū)進(jìn)速度減小，粉塵的驅(qū)進(jìn)速度是影響電收塵效率的一個(gè)重要因素，增加粉塵粒子的荷電量，可以提高帶電塵粒的驅(qū)進(jìn)速度，一般選用大一個(gè)級(jí)別規(guī)格的電源的高頻電源，以保證充足的荷電要求。對(duì)于高比電阻粉塵較多的煙氣，可同時(shí)加大選用電源的輸出電壓規(guī)格，促進(jìn)高比電阻粉塵的荷電。對(duì)于粉塵濃度大，比電阻高的粉塵應(yīng)采用增濕調(diào)質(zhì)技術(shù)，比如采用噴氨水或直接噴水，使煙氣中的粉塵聚集，表面比電阻降低，從而提高除塵效率。

2.3采用霧化凝并技術(shù)

粉塵粒徑細(xì)會(huì)使粉塵不容易荷電，驅(qū)進(jìn)速度小，吸附后清灰困難，應(yīng)采用霧化凝并技術(shù)，可在除塵器進(jìn)口煙道上采用噴氨水或直接噴水，使粒徑細(xì)的顆粒聚集成大顆粒，減小粉塵的比電阻，增大粉塵的驅(qū)進(jìn)速度，粉塵吸附后釋放電荷快，不會(huì)產(chǎn)生反電暈，同時(shí)容易振打清灰。

2.4設(shè)置防爆裝置

窯尾煙氣中含有一定量的CO，除塵器應(yīng)設(shè)置CO檢測(cè)和防爆裝置，CO檢測(cè)裝置與高壓電源采用聯(lián)鎖控制，當(dāng)CO濃度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，關(guān)斷電源不進(jìn)行放電。防爆裝置應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，保證爆炸發(fā)生時(shí)電除塵器內(nèi)部釋放壓力的要求。

2.5控制漏風(fēng)率

煙氣中堿性氧化物含量高，設(shè)計(jì)和安裝中應(yīng)嚴(yán)控漏風(fēng)率，避免死角的產(chǎn)生，以免因局部溫降大，局部煙氣溫度降低到露點(diǎn)以下，引起電除塵器構(gòu)件的過(guò)早腐蝕。

3.高溫電除塵器應(yīng)用

某水泥廠5000t/d新型干法水泥窯，為滿(mǎn)足煙氣排放氮氧化物的標(biāo)準(zhǔn)要求，新增SCR脫硝系統(tǒng)，在余熱鍋爐之前，增加高溫電除塵器和SCR反應(yīng)器，詳見(jiàn)工藝流程圖。

降低煙氣中的粉塵濃度是水泥高溫SCR脫硝的關(guān)鍵技術(shù)之一，采用低阻高效高溫電除塵技術(shù)（280～350℃），將粉塵濃度降低至30～40g/Nm3。為保證高溫電除塵器除塵效果，保證SCR系統(tǒng)的正常運(yùn)行，該項(xiàng)目中高溫電除塵器采取了如下改進(jìn)措施：

（1）降低高溫電除塵器入口粉塵濃度。在進(jìn)口封頭內(nèi)設(shè)置折板型分布板，煙氣中的粉塵撞擊到分布板上失去動(dòng)能，從而隨著重力下降到進(jìn)口封頭的下側(cè)板上，進(jìn)一步沿下側(cè)板落入灰斗。

工藝流程圖

（2）煙氣進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。利用SCR的噴氨系統(tǒng)，將稀釋氨水直接噴入除塵器進(jìn)口煙道內(nèi)，增加煙氣的含濕量，同時(shí)氨水電離后生成NH4+和OH-，增加了電場(chǎng)中的正負(fù)離子密度，粉塵容易帶電，提高除塵效率。由于粉塵吸附NH4+在表面，粉塵的表面比電阻降低，吸附到收塵極電荷容易釋放，避免了反電暈的現(xiàn)象發(fā)生。

（3）采用大截面、小分區(qū)設(shè)計(jì)。高溫電除塵器用于SCR脫硝之前預(yù)除塵，除塵效率僅為60%，所需比集塵面積較小，但由于煙氣量大，單室結(jié)構(gòu)電場(chǎng)風(fēng)速高，不利于除塵。該項(xiàng)目采用雙室前后分區(qū)結(jié)構(gòu)，前分區(qū)采用高電壓、強(qiáng)放電增加粉塵的荷電，后分區(qū)采用低電壓、強(qiáng)電場(chǎng)增加粉塵的吸附。

目前，高溫電除塵器+SC脫硝一體化技術(shù)已被水泥行業(yè)認(rèn)為是最具有發(fā)展前景的超低排放技術(shù)，我公司通過(guò)對(duì)高溫電除塵器的優(yōu)化改進(jìn)，克服了常規(guī)電除塵器由于窯尾粉塵煙氣比電阻高而引起除塵效率低、粉塵濃度大造成脫硝催化劑中毒、堵塞和過(guò)早磨損的缺陷，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，運(yùn)行阻力低、能耗小，值得水泥行業(yè)在新建或改造中應(yīng)用和推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]黎在時(shí).電除塵器的選型安裝與運(yùn)行管理[M].中國(guó)電力出版社,2005年6月.

[2]唐國(guó)山，唐復(fù)磊.水泥廠電除塵器應(yīng)用技術(shù)[M].

化學(xué)工業(yè)出版社, 2005年1月.

作者簡(jiǎn)介：倪新華（1980—），男，江蘇鹽城，學(xué)士，機(jī)械工程師，從事環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)工作。