脈沖反吹清灰濾網(wǎng)靜電除塵器研究

陳新軍，張茂軍，高明輝

（中鋁山東工程技術(shù)有限公司，山東 淄博 255051）

1 氧化鋁熟料窯尾氣特點(diǎn)

堿石灰-鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁工藝過程中生料的燒結(jié)是在回轉(zhuǎn)窯中1200℃以上的溫度下進(jìn)行的，熟料窯尾煙氣溫度一般在150℃～200℃，特殊情況下能達(dá)到300℃以上，煙氣中含有25%～30%左右的水分，粉塵中不僅含有生料成分，還含有Na2O·Al2O3、Na2O·SiO2、CaO·SiO2、CaO·2Al2O3等熟料成分，這些物質(zhì)低溫吸水性強(qiáng)，遇水反應(yīng)生成難以清理的結(jié)垢，這些特點(diǎn)決定了除塵器的選用難度大，煙塵達(dá)標(biāo)排放難度大。

2 現(xiàn)有除塵技術(shù)特點(diǎn)及改進(jìn)方式

目前回轉(zhuǎn)窯尾除塵都是采用靜電除塵技術(shù)，近幾年，中國鋁業(yè)公司內(nèi)部相繼開展氧化鋁熟料窯除塵技術(shù)攻關(guān)，大多采用多級靜電除塵或橫置陽極等技術(shù)，仍然難以達(dá)到10mg/m3以下的粉塵排放技術(shù)指標(biāo)。

2016年由山東工程技術(shù)有限公司負(fù)責(zé)改造的中鋁山東有限公司氧化鋁焙燒爐除塵改造項(xiàng)目，應(yīng)用了一臺金屬濾網(wǎng)靜電除塵器，粉塵排放可以達(dá)到10mg/m3以下的技術(shù)指標(biāo)。但將濾網(wǎng)靜電除塵器直接應(yīng)用到氧化鋁熟料窯尾，需要對除塵器濾網(wǎng)清灰方面加以改進(jìn)，以適應(yīng)氧化鋁熟料窯粉塵粘結(jié)性比較強(qiáng)的特性。

2.1 濾網(wǎng)靜電除塵器除塵原理

濾網(wǎng)靜電除塵器同普通的袋式除塵器有相同的除塵機(jī)制，大體有如下幾種方式：擴(kuò)散沉降、直接截留、靜電沉降、慣性沉降，總體來說，這幾種捕集機(jī)制在對粉塵捕集中所起的作用是相當(dāng)大的。如果將濾袋作為電場的一極，他與放電極間加上數(shù)萬伏的高電壓，則除塵機(jī)制中的靜電沉降將會成百上千倍的增加，同時，濾料對粉塵顆粒的粘附作用也會大大加強(qiáng)，這樣，作為除塵器集塵極的濾料就會起著過濾和靜電吸附的雙重作用，對粉塵顆粒的捕集能力大大加強(qiáng)。

濾網(wǎng)式電除塵器工作原理圖如下：

圖1 濾網(wǎng)靜電除塵器原理

在一定的粉塵濃度下，濾網(wǎng)式電除塵器在加電壓（40kv）和不加電壓下除塵效率都有隨過濾風(fēng)速增大而下降的趨勢。在不加電壓時，這種下降趨勢比較明顯，而在加上40kv電壓后，過濾風(fēng)速增大對除塵效率的影響作用將明顯減弱，這充分表明了對這種除塵器施加高電壓可使其在較大的過濾風(fēng)速下仍能保持很高的除塵效率。換句話說，在保證除塵效率不下降的情況下，同一臺除塵器在加上高電壓后可以有數(shù)倍于不加電壓時的處理煙氣量。

因此，在同等工況條件下，此種除塵方式可獲得更高的除塵效率及對細(xì)微粉塵的捕集效果，同時還可具有更高的處理煙氣能力和較低的電壓等級，其中對細(xì)微顆粒捕集機(jī)制是粉塵層二次過濾的效果所致。在一定的粉塵濃度下，電除塵的處理效率可以高達(dá)99.9%以上，由于采用了不銹鋼金屬濾網(wǎng)，除塵器的進(jìn)口煙氣溫度比普通布袋除塵器大大提高，可達(dá)300℃以上。

2.2 現(xiàn)有金屬濾網(wǎng)靜電除塵器陽極振打清灰不足之處

一是：振打力在濾網(wǎng)上難以平均分布。現(xiàn)有的除塵器每塊陽極濾網(wǎng)有4組振打，即：頂部兩組，側(cè)部兩組。由于在安裝不銹鋼濾網(wǎng)時周邊張緊力不同，再加上高溫環(huán)境（200℃）的影響，濾網(wǎng)不可避免會產(chǎn)生松弛現(xiàn)象，這樣在振打時有部分粉塵不易脫落，影響濾網(wǎng)的透氣性。二是：重錘撞擊濾網(wǎng)框架，將對濾網(wǎng)整體性造成影響，從而影響濾網(wǎng)的使用壽命。三是：振打過程中對除塵器粉塵排放濃度的產(chǎn)生影響。荷電的粉塵在濾網(wǎng)上失去電荷，靜電引力不再發(fā)揮作用，振打時濾網(wǎng)上一些粉塵在氣流的拉扯下透過濾網(wǎng)進(jìn)入凈氣室，造成粉塵排放濃度的波動。

2.3 陽極濾網(wǎng)清灰改進(jìn)方式

基于以上幾方面的考慮，研究采用脈沖反吹清灰方式以有效解決濾網(wǎng)靜電除塵器極板清灰效果不佳以及清灰時粉塵進(jìn)入凈氣室等問題。

3 脈沖清灰濾網(wǎng)靜電除塵器的研究

3.1 改進(jìn)思路

首先，我們對濾網(wǎng)電極進(jìn)行改進(jìn)，將原大平板型的濾網(wǎng)改進(jìn)為適合脈沖反吹清灰方式的多通道扁濾袋型濾網(wǎng)，脈沖反吹清灰裝置布置在除塵器頂部，運(yùn)行過程中，粉塵在金屬濾網(wǎng)不斷堆積，濾網(wǎng)透氣性會越來越差，表現(xiàn)在除塵器的阻力越來越高，當(dāng)阻力達(dá)到一定程度時（設(shè)定350Pa～500Pa）需要將金屬濾網(wǎng)上的粉塵清理下來，這時脈沖控制儀得到一個壓力信號而開啟，每個脈沖閥按照控制程序打開，壓縮空氣通過噴吹管進(jìn)入到金屬濾網(wǎng)內(nèi)，金屬濾網(wǎng)內(nèi)部壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外部壓力，附著在金屬濾網(wǎng)外部的粉塵脫落，實(shí)現(xiàn)了清灰的目的。

由于清灰時整片濾網(wǎng)的氣流是由內(nèi)向外，粉塵不會透過濾網(wǎng)進(jìn)入到凈氣室內(nèi)，這樣就解決了采用機(jī)械振動時粉塵透過濾網(wǎng)的問題。

第二，制造一臺試驗(yàn)機(jī)，在氧化鋁熟料窯尾模擬實(shí)驗(yàn)，判斷改進(jìn)是否可行。

3.2 脈沖反吹清灰金屬濾網(wǎng)電除塵器試驗(yàn)機(jī)基本參數(shù)

（1）處理風(fēng)量10000m3/h；

（2）煙氣溫度：120℃～200℃；

（3）陽極、陰極間供電電壓72KV；

（4）脈沖清灰壓縮空氣壓力：0.4MPa～0.7MPa；

脈沖反吹清灰金屬濾網(wǎng)電除塵器試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)圖如下：

圖2 脈沖反吹濾網(wǎng)靜電除塵器實(shí)驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)圖

3.3 試驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)流程圖如下：

圖3 實(shí)驗(yàn)流程圖

試驗(yàn)機(jī)在原有除塵器前側(cè)煙道上抽取一定量的氣體，經(jīng)過處理后外排，試驗(yàn)機(jī)為正壓運(yùn)行。為了充分驗(yàn)證這種除塵器在氧化鋁窯尾煙氣處理過程中的適應(yīng)性，試驗(yàn)機(jī)自2017年8月30日開始運(yùn)行，共運(yùn)行一個多月，系統(tǒng)阻力平均為353Pa，2017年9月14日經(jīng)山東華度監(jiān)測有限公司監(jiān)測，顆粒物排放濃度4.6mg/m3。

4 綜述

金屬濾網(wǎng)過濾式電除塵器使用脈沖清灰方式，可以將金屬濾網(wǎng)過濾式電除塵器的除塵效率進(jìn)一步提高，并隨此類除塵器廣泛應(yīng)用到水泥、鋼鐵、冶金等行業(yè)的煙氣除塵系統(tǒng)，前景廣闊。