濕式靜電除塵器在生石灰消化廢氣治理上的應用

周應利

（珠海粵裕豐鋼鐵有限公司 廣東 珠海 519050）

在混合機的現場環境中，粉塵的主要特點包括兩方面，一是濕度比較大，含有較高的水分組成；另一個是粘性大，主要含有生石灰和消石灰粉。當配加生石灰未消化或消化不充分的狀態下，在進入燒結次混合機進行燃燒時，由于落差較大，會在混合機進、出料口位置出現揚塵問題。與此同時，燃料燃燒、燒結返礦、除塵灰等也會產生揚塵污染。這些揚塵使得一次混合機和轉運站以及皮帶通廊形成了灰塵彌漫的現象，所以現場崗位的環境非常惡劣。隨著人們環保意識的增強，很多專業人士對大量可吸入性顆粒污染進行了深入的研究，以尋找細微顆粒物的有效集捕方法。濕式靜電除塵器的引用，有效改善了這種狀況，該設備適用于煙氣溫度低于60 ℃的環境條件，而且充分滿足國家排放標準的相關要求。現階段，濕式靜電除塵器已經在消化廢氣的管理與控制中得到了廣泛應用，不僅可以有效降低排煙濃度，還可以有效解決硫酸氣溶膠、石膏雨、重金屬污染等相關問題。

1 目前國內一次混合機環境現狀

目前在國內處理一次混合機環境的方法主要包含了以下幾種：（1）單獨采用布袋除塵。但是濕的石灰粉很容易造成布袋糊袋和管道堵塞；（2）單獨采用電除塵。由于極板板結，所以會嚴重影響到電場電壓，而且很容易導致管道堵塞；（3）單獨采用濕式水除塵。水量大、污水外排也會導致二次污染的問題，而且除塵率比較低，很難達到合格的排放標準；（4）采用其他除塵方式。在眾多的除塵技術和方法中，普遍都具有容易引起管道堵塞的現實問題，而且除塵也沒有達到相應的標準要求。這些方法在開始投入使用過程中的應用效果還可以，但是隨著時間的推移，應用效果就逐漸變得不理想。總的來說，可以歸結為以下三個方面：①沒有達到超低的排放標準；②容易引起除塵管道和除塵器自身的堵塞；③極易造成二次污染。

2 濕式靜電除塵器治理技術研究

根據要求，需要治理的目標粉塵排放量為小于或等于10 mg/Nm3，在經過國內多家鋼廠燒結機除塵企業投入使用后發現，通過使用一次混合圓筒（噴淋壓塵）預除塵+除塵管道噴淋沖洗+沖激濕式除塵器+濕式靜電除塵器四級高效除塵組合方案，可以有效解決除塵管道堵塞和實現煙氣超凈排放的目標，而且還具有運行效果穩定、作用效果良好的優勢特點[1]。在該技術方案中，需要對一次混合機的進料端位置實施密封處理，在出料端設置收塵點并通過擴大收塵罩的截面積，以及噴涂特殊材質的涂料，可以減慢收塵罩內粉塵煙氣的流動速度，同時改善收塵罩的吸附作用力，以提高除塵管道風速，降低收塵濃度并避免罩內出現堵塞，而且收塵罩無彎頭式和除塵管道的連接也可以充分保證除塵管道不會堵塞。具體步驟為：第一步，通過采用一次混合機自身噴淋壓塵原理，對煙塵實施第一次降塵處理；第二步，煙氣經過降塵管道內霧化噴淋除塵，實現煙塵的第二次降塵處理；第三步，在煙氣進入沖激濕式除塵器后，實現煙塵的第三次降塵處理；第四步，當煙氣進入濕式靜電除塵器后，實現第四次降塵處理，此時粉塵濃度可以達到10 mg/Nm3以下[2]。在經過四級除塵后，潔凈的煙氣會從煙囪排出，產生的廢水流進污水池并進入一次混合機被利用，具體如圖1所示。

3 濕式靜電除塵器技術特點分析

在濕式靜電除塵器的應用中，需采用清水進行沖洗處理，沖洗后產生的污水會進入水池。系統污水池可以分為兩種，一種是沉淀池，另一種是循環池。系統中所有的污水會先經過沉淀池，然后再經自流方式流入循環池中。系統水循環的兩條路線（圖2）分別為：

（1）內循環：循環水池--循環泵--除塵--管道噴淋--除塵管道回流--沉淀池--循環水池。

（2）一混工藝加水：循環水池--排渣泵--一次混合機加水。在池內的污水中，會有部分作為除塵管道的沖洗水進行循環使用，另一部分則是通過流量計和閥門調節進入一次混合機，并且作為一混工藝補充水進行使用，這可以保障污水濃度降至最低，從而維持整個系統水量的平衡[3]。詳見圖2。

圖2 系統水循環路線

該技術具有以下幾個方面的應用優點：

（1）結構簡單、布局緊湊合理，通過采用兩級主除塵器二合一疊加配置，使占地面積減小。

（2）設備運行穩定，除塵技術可靠、維護量小、維護方便。

（3）能耗低、用水量小，回水全部用于一混使用，有效實現了廢水零排放、無二次污染。

（4）充分利用一次混合機噴淋壓塵、擴大收塵罩容積，提高除塵管道風速，收塵罩與除塵管道采用無彎頭式連接并噴涂防堵涂料等，實現了管道無堵塞。

（5）多級除塵器進行組合使用，確保粉塵排放濃度達到10 mg/Nm3以下，實現了超凈排放。

4 濕式靜電除塵器組合技術的結構組成

4.1 沖激式濕法除塵器

該設備具有低維護、低成本、低耗水、高效率的優勢特點。在除塵器內設有一個浸沒在水中的靜止葉輪片，高速氣體通過時形成密集水幕，粉塵在通過水幕時就會被捕捉，促進了潔凈空氣的排出。

4.2 蜂窩狀立式濕式靜電除塵器

機械設備是由進風口、耐濕絕緣系統、集塵 極、放電極、噴淋沖洗系統、供水系統、出風口、樓梯走道等組成[4]；而電氣設備則是由高壓整流器、高壓控制柜、高壓隔離開關、低壓控制柜、溫檢儀表等組成。由于除塵器的運行環境比較有限，而且長期處于腐蝕的條件下，這就給除塵器的抗酸腐蝕性提出了更高的要求。在蜂窩狀立式濕式靜電除塵器中，一般都是采用防耐腐導電材料所制成。在陰極系統中，陰極線為不銹鋼材質組成，下部設置懸吊重錘，以保證系統的穩定運行[5]；在電場電源中，采用60-80 KV、400-800 mA恒流電源，并將其置于濕電除塵器的頂部。在進行沖洗噴淋工作時，每2 h沖洗一次集塵極和放電極，沖洗時間為2-3 min，水壓力為0.4～0.5 Mpa，耗水量為3-4 t/次。

4.3 煙囪、污水池及管道清堵

在鋼制煙囪中，科學設計高度需要結合煙氣的抬升高度、粉塵排放總量、衛生標準地面的最大濃度等方面進行綜合計算。對于污水池的設置可以分為沉淀池和循環池，污水先經過沉淀池后再進入循環池，循環池面設置攪拌器，防止污泥出現沉淀。此外，在除塵管道內設置噴淋和沖洗裝置，以降低粉塵濃度和防止管道出現堵塞現象。

5 濕式靜電除塵器的具體應用

濕式靜電除塵器對于煙塵、酸霧、重金屬等物質具有較高的脫除效果，目前的應用范圍也在不斷擴大，而且受到了業內人士的廣泛歡迎。因此，人們比較關注的熱點話題是如何更加持續、安全、高效的脫除煙氣污染物，對于該問題的解決，關注點主要集中在脫除效率的影響因素與材料的適用性等方面。

5.1 污染物脫除效率的影響因素

在研究濕式靜電除塵器的過程中，主要的研究方向集中在電極特性、微粒粒徑、停留時間等關鍵因素方面[6]。在對影響因素進行分析時發現，濕式靜電除塵器的除塵效率可以隨著停留時間的延長，呈現出慢慢增強的趨勢。同時，增加電場強度也可以進一步提高污染物的脫除效率。

5.2 材料適用性的分析

在分析影響濕式靜電除塵器的使用效果時，陽極板材料也是一個重要的影響因素。一方面，形成均勻水膜和明確最小耗水量，可以直接決定陽極板材料表面的濕潤程度；另一方面，陽極板材料自身的耐腐蝕性也可以決定除塵器的實際除塵效果。所以，要想使濕式靜電除塵器表面水膜的分布更加均勻，首先就需要對陽極板材料進行科學創新。從當前發展現狀分析，運用比較廣泛的材料是碳纖維織物和高分子織物材料，它們在應用時也發揮出比較理想的效果。而傳統的陽極板材料通常以不銹鋼材料為主，在表面的潤濕性能對比中，還是會與以上兩種材料存在差距，可是在強度應用中卻明顯高于以上兩種材料。

5.3 濕式靜電除塵技術在生石灰消化廢氣治理方面的應用

在工程的現場條件中，由于粉塵含有大量的水蒸汽，溫度比較高，再加上含有大量的SiO、CaO等物質，導致粉塵的粘性增大，很容易形成鈣化結垢，以致出現堵塞，而且，粉塵與水溶解后還存在一定的腐蝕性和堿性。在具體的現場處理工作中，有以下幾個處理難點：第一，收塵管道在短時間內很容易形成結垢、板結，最終造成整個管路的堵塞；第二，粉塵與水溶解后具有腐蝕性，很難進行處理；第三，需要達到超低排放，即排放低于10 mg/Nm3，而且低溫條件下煙囪容易出現白羽現象。

考慮到企業內部的用地范圍問題，基于濕式靜電除塵器設備占地面積小、重量較輕的特點，可以合理布置設備，盡可能在高空進行發展，以減少對現有場地的破壞，同時，也要結合臺風等外在因素的影響進行科學設計。

和干式電除塵器具有相似的原理，在濕式電除塵器中，水霧可以使粉塵出現凝并，并和粉塵在電場中一起荷電、被收集，收集到極板上的水霧形成水膜，水膜使極板清灰，保持極板的潔凈。在濕式電除塵器中不會產生二次揚塵，而且采用水流沖洗也沒有振打裝置。相關研究表明，濕式電除塵器可以對有毒重金屬和酸霧起到很好的脫除效果，尤其是對于PM2.5的微細粉塵。因此，通過利用濕式電除塵器對 SO3酸霧進行控制，可以實現聯合脫除多種污染物的作用效果。此外，濕式電除塵器還可以有效解決濕法脫硫造成的石膏雨、藍煙等污染問題，減少下游煙道和煙囪的腐蝕作用，大大降低了防腐技術的成本。由于具有性能穩定、效率高的優勢，可以良好的收集微細顆粒物如PM2.5粉塵、SO3酸霧、氣溶膠等物質，以及一些重金屬如Hg、As、Se、Pb、Cr和有機污染物如二惡英、多環芳烴等。對于煙塵的排放可以達到 5 mg/Nm3以下，所以不僅解決了煙囪排放的問題，也進一步實現了超低排放的目標效果。

6 結語

綜上所述，在濕式靜電除塵技術中，可以實現對粘附性強的粉塵的深度治理，亦可以進一步減少脫硫后石膏漿液、硫酸霧滴等一些細微顆粒污染物的排放。研究表明，該技術在工程應用方面也得到了廣泛發展，比如應用在一些發達國家的冶金、造紙、化工、煤氣化、制酸等各個科技領域。一方面，可以有效達到排放粉塵濃度低于10 mg/Nm3，有的還可以維持在低于2 mg/Nm3；另一方面，也能夠有效解決石膏雨、SO3等一些污染物的排放問題。隨著國內控制污染物和粉塵排放相關法律法規的明確和推出，濕式靜電除塵技術的未來發展前景呈現出良好的應用趨勢。最重要的是該技術的有效應用，可以促進環境保護工作的順利開展，比如通過采用氣動乳化除塵脫硫和濕式靜電除塵器的組合處理技術，可以降低焙燒煙氣中的顆粒物、SO、氮氧化物、氟化物等污染物的產生，從而減少工業生產對環境的污染，降低對人體健康的不良影響。因此，在使用濕式靜電除塵器時，需要明確其應用原理和應用范圍，掌握電除塵器的操作技術和維護技術，不斷進行創新和優化來提高電除塵器的可靠性、安全性、穩定性，從而促進行業的可持續發展。