再论烧结机头电除尘器的应用及其特点
1、前言
机头电除尘器作为除尘设备，起着处理废弃粉尘，净化空气的作用，同时作为一种重要的工艺设备，对烧结生产和工艺起着重要的配套作用。宣化冶金环保设备制造（安装）有限责任公司作为主要研究冶金系统除尘设备设计制造厂家，仅机头电除尘器就设计和成功运行了上百台，积累了丰富的设计和维护经验。但随着高碱度烧结工艺的广泛应用，烧结机容量的加大，烧结料层的不断加厚，机头电除尘器的烟气、烟尘成分、高负压操作也变得更加复杂，对除尘器收尘非常不利，这给机头电除尘器设计带来许多困难。我们在第十一届全国电除尘器学术会议上主要对烧结机机头烟气、烟尘特点和机头电除尘器的造型特点进行了探讨。本文对机头电除尘器作了进一步的阐述，针对烧结工艺的变化及实际使用中的问题，作出了相应的改进和提高。
2、机头电除尘器的基本原理、特点
2.1 基本原理
利用负高压尖端放电，释放出电子，电子吸附在中性的粉尘上，使其带负电荷，然后在电场力的作用下，带负电荷的粉尘向正极移动并吸附，带正电荷的粉尘向负极移动并吸附，从而完成收尘。通过振打，使灰落入下部的灰斗中并定期排出。
2.2 机头电除尘器的特点
2.2.1 高负压：16000Pa—23000Pa；
常规电除尘器，如烧结机机尾、整粒、配料、熔剂以及电厂锅炉等配置的电除尘器，烟气负压均为4000—7000Pa之间。机头除尘器则不同，随着高碱度烧结工艺的广泛应用，烧结机容量的加大，烧结机的料层也在普遍加厚，而且采用国外进口大风量风机，高负压操作，所以烟气负压相当高，一般均在 16000—23000Pa，这就对烧结机机头除尘器的强度和刚度提出更高的要求。
2.2.2 高比电阻：1011—1013Ω·Cm，不易收尘；
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表1对武钢机头粉尘比电阻测试结果
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实践表明：烟气中粉尘比电阻值维持在104～5×1010Ω·Cm时，最有得电除尘器对粉尘的捕食，并能取得理想的除尘效果。当比电阻小于1×104Ω·Cm时，除尘效率随着比电阻的降低而大幅降低，造成二次飞扬；当比电阻大于5×1010Ω·Cm时，造成反电晕现象，电除尘器的性能却随着比电阻的增高而下降。
2.2.3 粉尘细：氧化钾、氧化钠含量高，且粒径小，比重轻，易产生二次飞扬；
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表2对武钢各类除尘灰分检验报告
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表3武钢机头电除尘器灰分检验报告
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从表中可以看出：烧结机头除尘中K2O、Na2O含量明显高于其它各类除尘；且后置电场更高。
3 排放超标的原因分析
3.1 国内烧结用料分析
3.1.1 国内各大钢铁公司烧结厂采用的烧结原料除部分采用国产矿外，大多数厂家不同程度地采用外矿，如：澳大利亚矿、巴西矿、南非矿、印度矿等。
3.1.2 由于外矿从产地经过海上运输到国内各码头，浸入了部分海水。因此，除了自身含的K2O、Na2O外，还增加了海水中的NaCL、MgCL2等成分。
3.1.3 机头电除尘器处理的烧结粉尘的成分、比电阻、堆积比重存在着很大的差异。即使相同规格的烧结机，也会因为烧结矿的产地、烧结工艺不同而采用不同截面、电场数不同的电除尘器。
3.1.4 浸入部分海水的烧结矿在烧结过程中额外增加了K2O、Na2O的含量，而且在后面电场中的含量更高。粉尘的规程密度小于0.3t/m3；粉尘荷电困难；在极板上吸附后不易振打清灰，脱落后不易沉降，造成很大的二次飞扬，达不到设计的排放要求。
3.2 电场风速过高
计算公式为：V=Q/F
式中：Q—烟气量；F－电除尘器断面积。
目前一般烟气除尘器电场风速都在0.6-1.5m/s之间，从多依奇公式可以看到，电场风速与收尘效率无关，但对于确定的收尘板面积而言，过高的电场风速，不仅使电场长度增长，使电除尘器整体显得细长，占地面积增大，而且会引起粉尘的二次飞扬，降低除尘效率；反之，在一定的处理烟气量条件下，过低的电场风速必然需要大的电场断面，这就使得电除尘器结构庞大，气流沿断面的分部不均匀。因此，应选取满足除尘效率的最经济的电场风速。同时电场风速还与烟气特性、粉尘特性有关，当粉尘粒径大、粉尘量大、粉尘比阻低的烟气粉尘，电场风速可适当降低。
因此针对机头烟气粉尘特点及近两年机头电除尘器运行的情况，电场风速V一般取0.8—1.0m/s之间。
3.3 漏风的影响
机头电除尘器为高负压运行，本体构件连接处、人孔门处、阴阳极振打穿轴处、进出口法兰、管道与膨胀节（补偿器）的连接处的漏风，会造成烟气量的增大和温度的降低，严重时烟气的结露，造成电晕极肥大，绝缘件的爬电和设备内部的腐蚀。
灰斗储灰及卸灰制度的影响，若采用手动定期卸灰，会造成卸空，一定时间内，卸灰阀处的漏风，使灰斗上部局部的烟气温度降低，阴阳极下部的粉尘潮湿，对振打清灰造成不良影响，同时灰斗受潮，造成蓬灰现象。实验表明，当灰斗漏气量为5%时，除尘效率下降50%；当灰斗漏气量为15%时，除尘效率下降为零。
3.4 粉尘的回收工艺
从表一可以看出：后置电场主要含的是轻质絮状粉尘，这种粉尘比电阻值高，堆积比重小，不易捕集，而且其利用价值不高。返矿后，相当一部分又返回到烟气中，其富集的结果造成除尘器的效果恶化。从表二、表三可以看出：碱金属含量高，这样会使高炉炉身部位结瘤，风口烧坏，焦炭粉化，经常悬料，焦化增高，产量降低。
4 经过对排行超标原因的分析，机头除尘器需从设计和烧结工艺两方面作出改进：
4.1机头除尘器在设计中作出的改进
4.1.1机头除尘器预荷电技术
经验得知，在第一电场每通道的第一块极板附灰量很小。这是由于在粉尘进入除尘器后，当经过第一块极板里根本没来得及荷电就进入电场，所以第一块极板没有达到除尘作用。为改变这一缺陷，采取预荷电技术，在电除尘器第一电场前设置一排预荷电装置，（供电装置与一电场的供电装置共用），以使进入电场的粉尘提前荷电，减少机头除尘器在电场中需要荷电的数量和荷电时间，使粉尘更好的吸附在阳极板上，提高机头除尘器的收尘效率。该项技术已成功应用于多台冶金行业机头电除尘器。
4.1.2 电晕线的选取
机头除尘器粉尘粒径小、粘性大、比电阻高，因此电晕线的选取有四个要求：适应高比电阻粉尘、适应高含尘量、极线放电时电风强烈，放电点不粘灰、检修的间隔周期长。
前置电场采用BS管状芒刺线，其特点是：起晕电压低，电晕电流大，电流密度均匀，电风强，刚度大，使用寿命长，可使前几个电场粉尘充分荷电后吸附在阳极板上。后置电场粉尘则由于前置电场阳极板的收集，比前置电场粉尘变细变轻，不易收集，需提高电场强度、提高电场运行电压，因此后置电场采用防粘层 BS芒刺线。
4.1.3 增设阳极振打
根据烧结机粉尘的性质，每个电场收尘极下部设有振打机构，采用侧部挠臂锤振打。但对于机头粉尘的特点且具有较高的极板时，则在顶部增加一套阳极振打装置，即对每排阳极板的上下分别进行振打，使阳极板上部的粉尘获得足够的振打加速度，使阴极线振打力加速度值由大于50g增大80g，阳极板振打加速度值由大于150g增大到200g，此种技术已在唐钢机头280m2等多台除尘器上使用，取得了很好的效果。
4.1.4 科学设置振打制度
根据电除尘器振打理论和机头电除尘器粉尘的特点，选择科学合理的振打制度，保证阳极不同时振打，减小粉尘的二次飞扬。同时保证阴极小框架的有效振打，使放电尖端不结球，并避免电晕线肥大等不利现象，保证放电性能持续稳定，以确保除尘效率。
4.1.5 独特的阴极振打传动技术
当烟气由进口管道进入除尘器进口，流速很高，而且气流不是均布通过，严重影响除尘器的收尘效果，因此在进风口内设计导流板和多气流分布板，通过实验确定分布板的导数和开孔率，均布气流通过电场，使气流分布的均方根差小于0.25。必要时在进口管道和进风口内设计导流板，控制大颗粒粉尘不均匀通过，使大颗粒粉尘在极板上的分布上移，进一步降低粉尘的二次飞扬。
4.1.6 进风口气流均布设置技术
对灰斗、进出口法兰连接处，采用特殊密封材料密封，在人孔门处采用硅橡胶材料密封，对阴阳极振打穿轴处采用密封填料压盖装置，并采用四氟板材料进行密封，从而减少转运区域可能造成的漏风。现场安装时对易漏风处采用密封焊接。
4.1.7 减少漏风点，降低漏风率
对灰斗、进出口法兰连接处，采用特殊密封材料密封，在人孔门处采用硅橡胶材料密封，对阴阳极振打穿轴处采用密封填料压盖装置，并采用四氟板材料进行密封，从而养活转运区域可能造成的漏风。现场安装时对易漏风处采用密封焊接。
4.2 烧结工艺的改进
4.2.1 稳定电场内烟气温度，保证进入除尘器的温度达到露点温度以上为宜。
4.2.2 表1表明：机头电除尘器粉尘比电阻高，且后置电场更高；表2表明：烧结机头除尘器收集的粉尘中K2O、Na2O的含量竟高达近20%，而且K2O、Na2O成分属于碱性氧化物，而这样的成分使灰的粘度增大，吸湿性强、粉尘粒径细、比重轻，对于后置电场阳极板线来说，极易造成粘灰现象，造成振打清灰困难。灰斗内粉尘则处于溢尘状态，容易随气流飞走，产生二次飞扬；表3表明：后置电场K2O、Na2O含量高而含Fe少内排出，不返烧循环，直接排掉，以保证进入电除尘器的粉尘不会有过多的轻细粉尘。
4.2.3 严格控制料粒结构及料层的百度，即可保证系统风量、温度和粉尘浓度的均匀和不出现较大波动，将有利于电除尘收尘效果的保持。
5 结论
影响电除尘器除尘效果的因素是多方面的，而且也是随着生产工艺的变化和设备的磨损老化不断出现的；电除尘器的工作过程又是一个相互关联的复杂过程。要使电除尘器长期处于最佳工作状态，必须保持各相关因素都能处于可控并且合理的范围之内。我们也会在初中中不断积累经验，不断优化设计，从而使除尘器达到净化烟气的目的，满足排放标准。
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