靜電除霧設(shè)備在白銀有色集團(tuán)煙氣治理中的應(yīng)用

廖 明

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司， 甘肅 白銀 730900)

靜電除霧設(shè)備在白銀有色集團(tuán)煙氣治理中的應(yīng)用

廖 明

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司， 甘肅 白銀 730900)

靜電除霧設(shè)備具有捕集煙氣中霧滴和微小塵粒的強(qiáng)大功能，在石化、冶金等行業(yè)已有30多年的使用歷史。介紹了靜電除霧設(shè)備的工作原理，論述了靜電除霧設(shè)備在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r，提出了開(kāi)發(fā)高氣速高速靜電除霧設(shè)備的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，最后指出，高速靜電除霧設(shè)備可為節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。

靜電除霧設(shè)備； 環(huán)保； 煙氣

0 引言

有色冶金作為國(guó)家的基礎(chǔ)工業(yè)之一，在給國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)的同時(shí)，也對(duì)環(huán)境造成了不同程度的污染，隨著國(guó)家環(huán)保要求及社會(huì)環(huán)保意識(shí)的提高，企業(yè)更應(yīng)該積極主動(dòng)地升級(jí)環(huán)保措施，承擔(dān)起環(huán)境保護(hù)的職責(zé)。白銀有色集團(tuán)目前具有年采選礦量410萬(wàn)t、銅鉛鋅50萬(wàn)t、黃金13 000 kg、白銀200 t、有色金屬加工材8萬(wàn)t、硫酸100萬(wàn)t的生產(chǎn)能力，下一步金屬產(chǎn)量將會(huì)超過(guò)100萬(wàn)t。本文主要介紹利用靜電除霧器在有色冶煉尾氣超凈排放方面做出的一些努力。

1 靜電除霧器的工作原理

靜電除霧設(shè)備由高壓供電裝置和除霧器本體組成，除霧器本體主要由沉淀極管和陰極電暈線構(gòu)成，每個(gè)沉淀極管對(duì)應(yīng)一根陰極電暈線。工作時(shí)利用高壓靜電裝置對(duì)架設(shè)在靜電除霧設(shè)備內(nèi)的電暈線施加負(fù)的高壓電，使電暈線和沉淀極管之間形成不均勻的高壓靜電場(chǎng)，沉淀極管內(nèi)各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與該點(diǎn)和電暈線之間的距離成反比。

煙氣經(jīng)過(guò)靜電除霧器時(shí)，電暈線會(huì)發(fā)出大量電子，電子從電暈線向沉淀極管高速運(yùn)動(dòng)，撞擊煙氣中的霧滴、微塵、氣溶膠等，使顆粒物轉(zhuǎn)為正負(fù)兩種離子和自由電子，自由電子繼續(xù)撞擊其他顆粒，最后將煙氣中的各類顆粒電離成正負(fù)兩種離子，在電場(chǎng)力的作用下，正離子向電暈線移動(dòng)，在導(dǎo)線上中和；負(fù)離子向沉淀極管運(yùn)動(dòng)，最終在沉淀極管內(nèi)壁形成液膜，液膜在重力作用下流到靜電除霧設(shè)備下部的集液槽中，從而達(dá)到捕集煙氣中霧滴和其他污染物的目的。

圖1 靜電除霧設(shè)備原理圖

靜電除霧設(shè)備具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)可擴(kuò)展性好。根據(jù)不同的煙氣量，不同的凈化效率要求，可針對(duì)性設(shè)計(jì)，適應(yīng)更高的環(huán)保要求。

(2)設(shè)備維修率低。雜質(zhì)隨液體流下，設(shè)備無(wú)需振打裝置。

(3)捕集范圍寬?？刹都?.01 μm到100 μm的各種粒子，對(duì)于其他傳統(tǒng)設(shè)備無(wú)法捕集的微粒，如粉塵顆粒、霧滴、氣溶膠等，在合適的氣速下，都可以捕集，同時(shí)不存在二次飛揚(yáng)的問(wèn)題。

(4)耐腐蝕性強(qiáng)。靜電除霧器材質(zhì)可采用導(dǎo)電玻璃鋼，設(shè)備耐腐蝕性強(qiáng)。

2 靜電除霧設(shè)備在我國(guó)的發(fā)展歷史

20世紀(jì)60年代到80年代，我國(guó)首先從蘇聯(lián)引進(jìn)靜電除霧設(shè)備，該設(shè)備是鉛制靜電除霧器。鉛制沉淀極管，優(yōu)點(diǎn)：鉛有良好的耐腐蝕性和較好的導(dǎo)電性；缺點(diǎn)：鉛比重大，沉淀管在靜電除霧設(shè)備內(nèi)的固定支承比較困難，同時(shí)鉛管的造價(jià)比較高。

20世紀(jì)80年代開(kāi)始，出現(xiàn)了塑料沉淀極管的靜電除霧設(shè)備。塑料沉淀極管，優(yōu)點(diǎn)：塑料管電除霧比鉛管電除霧的價(jià)格低，剛度好，強(qiáng)度高，安裝費(fèi)用低；缺點(diǎn)：塑料本身不導(dǎo)電，導(dǎo)電只能靠附著在管內(nèi)表面的液膜來(lái)實(shí)現(xiàn)；因?yàn)樗芰媳砻婧茈y形成連續(xù)的液膜，盡管在沉淀管上部設(shè)噴淋裝置來(lái)促進(jìn)連續(xù)液膜的形成，但總有少部分表面存在不連續(xù)液膜，除霧效率不理想。

20世紀(jì)80年代后期至今，出現(xiàn)了導(dǎo)電玻璃鋼靜電除霧設(shè)備。導(dǎo)電玻璃鋼有良好的導(dǎo)電性、耐稀酸腐蝕性、比重輕，且沉淀極管可制成正方形或正六邊形，通氣面積增加，降低了工況氣速，增加了氣體在靜電除霧設(shè)備內(nèi)的停留時(shí)間，提高了除霧效率。

3 靜電除霧設(shè)備在白銀有色集團(tuán)尾氣治理方面的實(shí)際應(yīng)用情況

靜電除霧設(shè)備在白銀有色集團(tuán)應(yīng)用多年，從配套白銀爐煉銅的硫酸廠開(kāi)始，就已經(jīng)使用，冶煉煙氣制酸工藝中，為了生產(chǎn)出合格的硫酸，以及防止煙氣中的酸霧進(jìn)入系統(tǒng)造成設(shè)備腐蝕，系統(tǒng)的煙氣必須去除各類雜質(zhì)和酸霧，靜電除霧設(shè)備是最合適的選擇。

隨著國(guó)家環(huán)保要求的提高，對(duì)于尾氣排放的成分有了更嚴(yán)格的要求，包括二氧化硫、氮氧化物、酸霧、塵等，以后關(guān)于汞等金屬也將會(huì)嚴(yán)格控制。對(duì)于常規(guī)的制酸、脫硫、脫硝工藝，已經(jīng)能夠滿足目前的標(biāo)準(zhǔn)要求，但對(duì)于將來(lái)可能不斷升級(jí)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，筆者也在探索更新的處理技術(shù)。白銀有色集團(tuán)下屬的兩個(gè)二級(jí)廠礦中，將靜電除霧設(shè)備應(yīng)用在尾氣治理中，不僅取得了很好的效果，而且為后續(xù)大規(guī)模的改造積累了實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)為該設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域的拓展提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

(1)甘肅廠壩有色金屬有限責(zé)任公司成州鋅冶煉廠

甘肅廠壩有色金屬有限責(zé)任公司成州鋅冶煉廠硫酸尾氣脫硫項(xiàng)目，硫酸尾氣氣量約為65 000 m3/h，煙氣中SO2濃度為1 400 mg/m3，脫硫工藝采用中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司的開(kāi)發(fā)的氧化鋅脫硫工藝，脫硫塔后增加一臺(tái)靜電除霧器。

整套裝置2014年10月投入使用，二氧化硫排放低于80 mg/m3，粉塵排放低于10 mg/m3，酸霧排放低于5 mg/m3，這些數(shù)據(jù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

從運(yùn)行結(jié)果來(lái)看，脫硫率主要由脫硫工藝決定，而粉塵和酸霧排放主要由靜電除霧器影響，由于氧化鋅脫硫工藝中吸收液為固液相，很多固體顆粒沒(méi)有完全溶解于水中，所以在吸收過(guò)程中，顆粒夾帶比較嚴(yán)重，但在塔后加裝的靜電除霧器有效的解決了這一問(wèn)題。由于隴南地區(qū)空氣濕度大，若未加裝靜電除霧器，脫硫尾氣有非常嚴(yán)重的“冒白煙”現(xiàn)象，業(yè)內(nèi)人士都明白主要是夾帶的水汽造成的，但加裝靜電除霧器后，這一現(xiàn)象明顯緩解。

(2)白銀有色集團(tuán)股份有限公司第三冶煉廠

白銀有色集團(tuán)股份有限公司第三冶煉廠冶煉尾氣脫硫項(xiàng)目，氣量約為100 000 m3/h，煙氣中SO2濃度為800 mg/m3，塵80 mg/m3，脫硫工藝采用氫氧化鈉吸收工藝，脫硫塔后加裝一臺(tái)靜電除霧器。

整套裝置2014年年中投入使用，二氧化硫排放低于200 mg/m3，粉塵排放低于10 mg/m3，同時(shí)也解決了脫硫尾氣的“冒白煙”現(xiàn)象。

4 靜電除霧設(shè)備后續(xù)升級(jí)改造的空間

4.1 提高氣速，降低體積

靜電除霧器目前使用的工況氣速一般在1.2 m/s以下，氣速比較低，靜電除霧設(shè)備的體積比較龐大。隨著國(guó)家對(duì)大氣污染的重視，使用靜電除霧設(shè)備的場(chǎng)合將會(huì)更多，隨著一些更大氣量除塵除霧的需要，高氣速的靜電除霧設(shè)備的需求也迫切起來(lái)。提高靜電除霧設(shè)備的氣速，可減少靜電除霧設(shè)備的體積，減輕設(shè)備重量，使靜電除霧設(shè)備與尾氣吸收塔的一體化一體化成為可能，從而降低設(shè)備投資。

4.2 增大二次電流，提高效率

目前電暈極線的比電流在0.15～0.2 mA/m就能夠滿足生產(chǎn)要求。如果提高靜電除霧設(shè)備的氣速，就會(huì)縮短氣體在靜電除霧設(shè)備內(nèi)的停留時(shí)間，造成二次電流下降，甚至產(chǎn)生電暈閉塞現(xiàn)象。因此需要通過(guò)提高二次電流來(lái)保證除霧效率，而比電流與電暈極線的形式有很大的關(guān)系，因此，在高氣速狀態(tài)下可以通過(guò)更改電暈線形式提高電暈電線的比電流來(lái)維持高效率。能否開(kāi)發(fā)出更高效的極線形式也是目前需要筆者做的工作。

圖2 常規(guī)陰極線的形式

4.3 框架設(shè)計(jì)，提升穩(wěn)定性

目前靜電除霧設(shè)備在低氣速下，陰極線一般是上端固定在陰極線框上，而下端靠重錘進(jìn)行張緊固定，這種結(jié)構(gòu)方式較為簡(jiǎn)單，安裝方便，在低氣速時(shí)完全適合使用，但它是靠重力張緊，易擺動(dòng)，高氣速時(shí)擺動(dòng)明顯增強(qiáng)，陰極線的擺動(dòng)會(huì)造成極間距的變動(dòng)，電場(chǎng)、電流和電壓都會(huì)大范圍波動(dòng)，影響除霧效率。因此，高氣速的靜電除霧設(shè)備，需要整體考慮設(shè)計(jì)陰極線框架，從而保證陰極線的擺動(dòng)在可允許的范圍內(nèi)。

4.4 增加功能，拓展應(yīng)用面

目前靜電除霧器主要用于工業(yè)尾氣中粉塵顆粒、霧滴、氣溶膠等的去除。如果提高二次電流、降低氣速，是否對(duì)PM2.5的去除有效果？如果在與脫硝、除汞工藝結(jié)合在一起，是不是有更廣的用途呢？這些都需要下一步去探索的地方。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于靜電除霧器能夠有效的捕集工業(yè)尾氣中的粉塵顆粒、霧滴、氣溶膠等，因此在硫酸行業(yè)中廣泛應(yīng)用。隨著國(guó)家環(huán)保要求的日益提升，如果對(duì)靜電除霧器從氣速、二次電流、框架結(jié)構(gòu)以及其他技術(shù)結(jié)合等方面進(jìn)行改進(jìn)，將會(huì)大大拓展靜電除霧器的應(yīng)用領(lǐng)域，為提高我國(guó)的環(huán)保技術(shù)水平、節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。

[1] [蘇聯(lián)]B.H.烏饒夫.工業(yè)氣體的電濾法凈化[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1966.

[2] 張?jiān)獞c.高效靜電除霧器的研制和應(yīng)用[J].硫酸工業(yè)，2006，(1)：14-17.

[3] 林祖涵.靜電除霧技術(shù)在燃煤電廠的應(yīng)用[J].華電技術(shù)，2011，33(1)：65-68.

The Application of WESP in Treatment of Flue Gas of BNMC

LIAO Ming

WESP has good power to capture droplets and tiny dust particles in flue gas, it has more than 30 years of history used in the petrochemical, metallurgical industry etc. This paper introduces the working principle of WESP, discusses WESP development in our country, advances the key point of high-speed WESP, lastly points out that high-speed WESP can contribute to energy conservation and emissions reduction.

WESP； environmental protection； flue gas

2015-03-12

廖 明(1958-)，男，廣東梅州人，機(jī)械高級(jí)工程師，大學(xué)本科，現(xiàn)任白銀有色集團(tuán)股份有限公司董事長(zhǎng)、總經(jīng)理。

TM621.7

B

1003-8884(2015)04-0001-03