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)的陰極線型,如芒刺線、魚(yú)骨線等,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。
編輯:敖思
監(jiān)督:0571-85871667
投稿:news@ccement.com