球團豎爐電除塵器效率降低的原因及對策

帥 博

濟南鋼鐵集團有限公司煉鐵廠，山東濟南 250101

0 引言

電除塵器是利用直流負(fù)高壓使氣體電離，產(chǎn)生電暈放電，進而使粉塵荷電，并在強電場力的作用下，將粉塵從氣體中分離出來的除塵裝置，具有凈化效率高、阻力損失小、處理煙氣量大、自動化程度高等特點，在濟鋼球團豎爐煙塵處理中廣泛應(yīng)用且發(fā)揮著重要作用。濟鋼煉鐵廠球團豎爐有電除塵器4臺套，分別擔(dān)負(fù)著2#、3#、4#豎爐及球團成品系統(tǒng)。電除塵設(shè)備大部分時間運行良好，但除塵效率降低的情況也時有出現(xiàn)，達(dá)不到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，這不僅污染環(huán)境影響企業(yè)發(fā)展，還危害員工身體健康，因此確保電除塵器高效率運行十分重要。本文結(jié)合我廠實際對電除塵器運行效率降低的原因及對策進行探討。

濟鋼球團豎爐煙氣的工藝特點：煙塵主要來源于豎爐爐頂、豎爐下部排礦口、鏈板機機尾、帶冷機機頭及機尾、成品中間倉、排礦口等處；溫度波動大，各點合成后煙氣溫度為80℃～200℃，倉下露點60℃；粉塵濃度10g/m3～25g/m3；堆比重2.6g/cm3，真比3.8g/m3；粉塵比電阻偏高1010Ω·cm ～1012Ω·cm，易產(chǎn)生電暈。

1 電除塵器效率降低的原因分析

1.1 陰極線肥大和陽極板粉塵堆積

濟鋼煉鐵廠球團豎爐電除塵設(shè)備經(jīng)過長期運行，存在陰極線肥大和陽極板粉塵堆積的問題，嚴(yán)重影響除塵效率的提高。濟鋼球團生產(chǎn)工藝中添加有粘結(jié)劑，粉塵的粘附性強，不易振落，陰極線的粉塵會越積越多，形成陰極線肥大現(xiàn)象，大大降低電暈放電的效果。粘附性強的粉塵還會在陽極板上堆積，使除塵效率明顯下降。其產(chǎn)生的原因主要有以下幾方面：

1）機械振打強度不夠或振打系統(tǒng)故障。不能有效振打清灰，造成陰極線肥大和陽極板粉塵堆積，使電壓電流無法升高；2）結(jié)露現(xiàn)象。電除塵器在停止運行或低負(fù)荷運行時電除塵內(nèi)的溫度會低于露點，從冷卻成品球團除塵管道進入電除塵的大量水蒸氣凝結(jié)，使粉塵表面溶解，溶解物質(zhì)凝固或結(jié)晶后，產(chǎn)生大附著力依附在極板極線上；3）漏風(fēng)問題。除塵器都存在著不同程度的漏風(fēng)，冷風(fēng)從仁孔、粉塵料倉、管道、絕緣瓷瓶等處進入電場，不但會增加除塵的煙氣量，而且會因溫度下降出現(xiàn)結(jié)露，造成陰極線肥大、陽極板粉塵堆積、絕緣瓷瓶爬電和電場腐蝕；4）經(jīng)過長期運行，部分陽極板、陰極線腐蝕嚴(yán)重，通過振打無法清除其表面上的粉塵。

1.2 反電暈

反電暈是電流感應(yīng)現(xiàn)象，電除塵器最適合的粉塵比電阻范圍為104Ω·cm ～5×1010Ω·cm，若沉積在收塵極上的粉塵是良導(dǎo)體，則不會干擾正常電暈放電，如果是高比電阻粉塵，則電荷不易釋放。當(dāng)粉塵比電阻超過5×1010Ω·cm以后，除塵效率隨著粉塵比電阻的升高而下降，荷電高比電阻粉塵到達(dá)陽極板后，電荷不易釋放，沉積在陽極板上的粉塵層逐漸增厚，在粉塵層間形成較大的電位梯度。當(dāng)粉塵層的電場強度大于其擊穿強度時，在粉塵層的空隙間產(chǎn)生局部擊穿，發(fā)生反電暈現(xiàn)象，導(dǎo)致除塵效率急劇下降，嚴(yán)重時甚至能導(dǎo)致電除塵器無法工作，其產(chǎn)生的原因主要有以下幾方面：

1）濟鋼煉鐵廠球團豎爐的粉塵屬于高比電阻粉塵，隨著粉塵比電阻的升高，正電暈放電頻繁，電流增加。此時粉塵表面產(chǎn)生的大量正離子與集塵電極起收塵作用的負(fù)電荷中和，使除塵效率降低；2）因電場內(nèi)易產(chǎn)生粉塵堆積，易造成粉塵層局部擊穿，在堆積粉塵層表面，產(chǎn)生正電暈放電，隨著電壓升高，會形成火花放電，火花放電使電壓顯著降低，進而引起火花頻發(fā)故障，造成集塵極的工作電流降低，除塵效率大幅降低。

1.3 電暈閉塞

濟鋼煉鐵廠豎爐正常運行時煙氣中含塵濃度大，粉塵離子數(shù)量多，粉塵離子形成的電暈電流雖不大，但形成的空間電荷卻很大，當(dāng)其接近氣體離子形成的空間電荷時，會嚴(yán)重抑制電暈電流的產(chǎn)生。因粉塵離子的遷移率極小，所以電流下降，當(dāng)含塵濃度太大時，則由電暈生成的離子都會吸附在粉塵上，此時離子遷移率達(dá)到極小值，最后電流可能趨近于零，使運行參數(shù)明顯下降、除塵效率明顯降低，稱為電暈閉塞現(xiàn)象。其產(chǎn)生的原因主要有以下幾方面：1）煙氣含塵濃度大。球團豎爐因爐況調(diào)整經(jīng)常有粉塵濃度大幅增加的現(xiàn)象，電除塵的電流下降明顯，除塵效率低下；2）煙氣流速增加。電除塵器是負(fù)壓運行，當(dāng)密封不嚴(yán)而漏風(fēng)時，冷空氣就會從外部進人電場，使通過電除塵器的煙氣流速增大，則單位時間內(nèi)停留在電場中的粉塵量增加，會出現(xiàn)電暈閉塞現(xiàn)象，還會增加風(fēng)機負(fù)荷，使除塵效率低下。

1.4 煙氣溫度

煙氣的溫度和壓力影響電暈始發(fā)電壓、電暈極表面的電場強度、電暈極附近的空間電荷密度和分子離子的有效遷移率等，這體現(xiàn)在煙氣密度參數(shù)上，它隨溫度的升高而減小。另外煙氣的溫度越高，其粘滯性越大，驅(qū)進速度越低。當(dāng)煙氣溫度過高時，電暈始發(fā)電壓、電暈極表面的電場強度和火花放電電壓都要降低，致使二次電壓升不起來。我廠各點合成后煙氣溫度為80℃～200℃，隨爐況調(diào)整經(jīng)常大幅波動，在溫度高于150℃以上運行時將顯著影響電除塵器的二次電壓、電流的升高，且容易引起極線變形，對風(fēng)機、電機的沖擊也很大，甚至引起風(fēng)機葉輪變形。在溫度低于80℃以下運行時則易冷凝結(jié)露，使電除塵器不能正常運行。

1.5 供電裝置運行不良

電除塵器的供電裝置由升壓變壓器、高壓整流器、控制元件和控制系統(tǒng)的傳感元件等四部分組成。其中升壓變壓器和高壓整流器及一些附件組成主回路，其余部分組成控制回路。高壓供電及其控制裝置性能的優(yōu)劣是決定電除塵效率高低的重要因素。我廠電除塵器運行電壓為40kV～72kV，高壓短路及供電控制裝置運行不良是經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象，直接導(dǎo)致除塵效率降低。其產(chǎn)生的原因主要有以下幾方面：

1）高壓短路。高壓供電回路對地?fù)舸浑妶鰞?nèi)陽極板、陰極線完全短路或積灰短路；陰極線或陽極板斷裂或開焊，極板極線間距在煙氣流動條件下時大時小，甚至短路；電場或陰極絕緣瓷瓶嚴(yán)重受潮或進水絕緣降低甚至到零，進水使陰極絕緣吊桿在運行中放電而碳化完全失去絕緣作用，絕緣瓷瓶破裂；高壓微機控制器調(diào)整不當(dāng)誤發(fā)信號、微機元件故障、取樣主回路斷線、損壞造成的假象；2）控制裝置運行不良。相對于高壓供電裝置，除塵器電場的阻抗是一個不斷變化的負(fù)載。當(dāng)電場阻抗降低、電流變大時，要求設(shè)備能自動降壓，反之則能自動升壓。但由于個別控制器功能還不夠齊全，操作人員對設(shè)備認(rèn)識存在一定局限，致使供電控制裝置運行不良，容易造成反電暈，使除塵效率降低。

2 提高電除塵器運行效率的對策

2.1 技術(shù)改進

1）陰極線更換為管剌線，管刺線鋼管截面粗大，強度高、鋼性好，在惡劣的煙氣條件下不變形、不斷線，徹底解決了除塵器常見的斷、掉線故障。針尖端的電暈會產(chǎn)生強烈的電風(fēng)，使粉塵迅速向陽極移動，克服了因針尖附近聚集粉塵而產(chǎn)生的電暈閉塞現(xiàn)象，適用于濟鋼球團豎爐煙氣對除塵器的要求；2）在除塵器頂部每個電場安裝三臺聲波清灰器，每兩電場之間兩側(cè)各裝一臺聲波清灰器。補充了除塵器中上部振打力不足、振打分布不均的缺陷，對于抑制陰極線肥大和陽極板粉塵堆積、二次揚塵、電場反電暈和電暈封閉現(xiàn)象的發(fā)生起到了顯著作用；3）豎爐煙氣溫度變化較大，為防止電場內(nèi)部結(jié)露腐蝕，必須保證除塵本體的氣密性，防止冷風(fēng)進入，對4臺除塵器本體外殼全部加保溫層，降低除塵器內(nèi)部的煙溫?fù)p失；4）在絕緣瓷瓶下部增加密封裝置，增加聚四氟乙烯絕緣板，阻斷粉塵到絕緣瓷瓶內(nèi)部的通道，有效防止絕緣瓷瓶爬電，較好地解決了球團豎爐煙氣中水分大，電場內(nèi)容易結(jié)露，瓷瓶內(nèi)壁沾灰多引起爬電而被擊穿造成損壞的問題；5）除塵頂室采用集中式空氣加熱系統(tǒng)，實現(xiàn)閉環(huán)控制，絕緣子室內(nèi)溫度始終高于露點溫度10℃～15℃，保證絕緣子不結(jié)露、不掛塵，延長絕緣子使用壽命。

2.2 加強維護管理

1）定期對電場檢查維護。對松動的或有磨損的固定件進行調(diào)整、緊固、更換；檢查陰極線、振打電機、加熱系統(tǒng)、陰極瓷瓶等易發(fā)生故障的部分并及時處理更換；擦拭干凈各絕緣瓷件積灰；檢查漏風(fēng)情況，發(fā)現(xiàn)漏點及時密封。對陰極線肥大和陽極板粉塵堆積的異常情況查找原因并采取措施；2）定期對供電觸發(fā)裝置性能測試，對高低壓回路與儀表開關(guān)進行校檢，對各種保護進行整定試驗，并對整流變進行吊芯檢查；3）科學(xué)合理地調(diào)整電除塵器的運行工況，嚴(yán)格控制豎爐的操作工藝參數(shù)，穩(wěn)定煙氣溫度，杜絕偶發(fā)性大量煙塵，合理控制煙氣濕度。

3 結(jié)論

除塵效率的高低，意味著含塵氣體所能達(dá)到的凈化程度。影響電除塵器除塵效率的因素是多方面的，并隨生產(chǎn)變化和設(shè)備磨損老化不斷出現(xiàn)。因此，只有弄清影響電除塵器除塵效率的因素，才能提出相應(yīng)的改進措施和較佳的治理方案，保證電除塵器高效、穩(wěn)定的運行。

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