田 林雷賢卿

1. 河南科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河南 洛陽 471003；2. 河南中材環(huán)保有限公司，河南 平頂山 467000

電石渣制水泥工藝窯尾電除塵器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

田 林1,2雷賢卿1

1. 河南科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河南 洛陽 471003；2. 河南中材環(huán)保有限公司，河南 平頂山 467000

針對電石渣制水泥窯尾煙氣的具體特性，窯尾電除塵器電場風(fēng)速設(shè)計(jì)為0.89 m/s，驅(qū)進(jìn)速度ω值設(shè)計(jì)為7.05 cm/s；電除塵器的每個(gè)灰斗都增加電加熱裝置及灰斗震動(dòng)電機(jī)；降低極板高度，選用枇杷錘；殼體及機(jī)械零部件采取相應(yīng)的防腐措施；選用恒流源作為高壓電控；加強(qiáng)電除塵器制作質(zhì)量及安裝質(zhì)量的控制。

電石渣 驅(qū)進(jìn)速度 振打清灰 恒流源

0 引言

電石渣是工業(yè)用電石（CaC2）生產(chǎn)乙炔氣體后生成的工業(yè)廢渣，其主要的成分是Ca(OH)2。其生產(chǎn)工藝有濕法和干法兩種，但是國內(nèi)以濕法為主，其生產(chǎn)工藝最為成熟與穩(wěn)定，但其產(chǎn)生的電石渣水分含量較大，這就為其處理帶來了很大的難度。國家規(guī)定，利用電石生產(chǎn)乙炔生產(chǎn)線項(xiàng)目，必須配套對電石渣的有效處理措施，否則，整個(gè)項(xiàng)目不被批準(zhǔn)，因此國內(nèi)迫切需要一種對電石渣的成熟穩(wěn)定批量的處理方式。應(yīng)這種要求，成都建材工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司等單位先后推出了電石渣制水泥的預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)工藝，為電石渣處理提供了一條成熟高效環(huán)保的處理途徑。

但窯尾廢氣中水分含量大，且露點(diǎn)溫度高，當(dāng)生產(chǎn)工況不穩(wěn)定時(shí)，窯尾廢氣溫度不穩(wěn)定，并且有酸性氣體和堿性粉塵，這就為其除塵帶來了很大難度。我公司根據(jù)這幾年電除塵器在電石渣制水泥干法生產(chǎn)線上應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對電石渣生產(chǎn)水泥工藝系統(tǒng)的窯尾煙氣特性進(jìn)行了深入研究，對電除塵器進(jìn)行針對性的改進(jìn)與設(shè)計(jì)，使其能完美適應(yīng)濕法電石渣完全取代石灰石制水泥的窯尾煙氣處理要求，并且也將其應(yīng)用到了國內(nèi)的生產(chǎn)線上，使用效果不錯(cuò)。本文就電石渣制水泥工藝窯尾電除塵器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行介紹。

1 工況參數(shù)及電除塵器的選型

某電石渣制水泥的預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)工藝的窯尾煙氣參數(shù)見表1，根據(jù)表1，我公司選擇的電除塵器型號為2×28/10/5×8/0.4，具體參數(shù)詳見表2。

表1 某電石渣制水泥窯窯尾煙氣參數(shù)

表2 2×28/10/5×8/0.4電除塵器的相關(guān)參數(shù)

2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

我公司針對電石渣制水泥窯尾煙氣的具體特性實(shí)施了針對性地設(shè)計(jì)，使2×28/10/5×8/0.4電除塵器表現(xiàn)出良好的工況適應(yīng)性。

2.1 電場風(fēng)速與電除塵器出氣口的高度

針對其煙氣濕度大、水分含量為30.38%，且其露點(diǎn)溫度較高的特點(diǎn)，我公司選型的電場風(fēng)速為0.89 m/s。設(shè)置這么高的電場風(fēng)速，是為了避免氣流死區(qū)的形成，造成局部煙氣溫度低于煙氣露點(diǎn)而結(jié)露；又因?yàn)闊煔庵杏兴嵝詺怏w，粉塵中又有堿性物質(zhì)，很容易形成電解液，造成殼體及機(jī)械零部件的快速腐蝕，嚴(yán)重影響設(shè)備壽命，因此電場風(fēng)速應(yīng)盡量提高。

我公司把電除塵器出氣口的高度降低了500 mm，使其與電除塵器的進(jìn)氣口高度一樣高，這樣就盡量使電場內(nèi)下部溫度較低的煙氣較快地帶出電除塵器，使煙氣在除塵器本體內(nèi)盡量順暢地流過，盡量減少粉塵在殼體內(nèi)沉積，減少結(jié)露，延長設(shè)備使用壽命。

2.2 電除塵器驅(qū)進(jìn)速度ω值的選擇

電石渣制水泥窯尾煙氣濕度大，水分含量為30.38%，當(dāng)氣體溫度控制在110～150 ℃時(shí)，水分含量大對于電除塵器捕集粉塵來說是有利的。驅(qū)進(jìn)速度ω值可以適當(dāng)選擇高一些，這已被以前在濕法窯水泥生產(chǎn)線上應(yīng)用的電除塵器得到了證實(shí)。我公司根據(jù)近幾年電除塵器的使用情況綜合考慮，選擇的驅(qū)進(jìn)速度ω值為7.05 cm/s。

2.3 電除塵器灰斗的設(shè)計(jì)

電除塵器的每個(gè)灰斗都增加了電加熱裝置及灰斗震動(dòng)電機(jī)，并在灰斗下部開一個(gè)捅灰孔以防止煙氣結(jié)露造成粉塵結(jié)塊堵塞輸灰裝置。另外每個(gè)灰斗先鎖風(fēng)后輸灰，即灰斗下部先聯(lián)接回轉(zhuǎn)卸料器鎖風(fēng)，再聯(lián)接鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)輸灰，以減少漏風(fēng)率?；剞D(zhuǎn)卸料器上部安裝有手動(dòng)閘板閥，用于回轉(zhuǎn)卸料器的檢修，也防止了冷空氣進(jìn)入灰斗內(nèi)造成堵塞。全部灰斗采用錐型灰斗設(shè)計(jì)，灰斗棱線傾角大于65°，以利于粉塵的排出。

2.4 振打清灰零部件的選用

電石渣制水泥窯尾煙氣水分含量大，露點(diǎn)溫度高，容易結(jié)露并且粉塵粘性比較大，清灰比較困難，其對電除塵器的振打清灰系統(tǒng)要求比較高。我公司的陽極板振打清灰采用側(cè)部旋轉(zhuǎn)振打清灰，振打錘的大小按照魯奇公司的規(guī)范選用，但陽極板的名義高度僅為10 m，目的是在振打力一定的情況下，通過降低極板的高度來提高振打清灰的效果，不過，除塵器的重量會(huì)增大。當(dāng)然也可以采用名義高度為12.5 m的極板以降低設(shè)備重量，但要提高振打效果，只能通過提高振打錘的重量來實(shí)現(xiàn)。但根據(jù)魯奇公司的設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)構(gòu)決定振打錘的重量，何況整個(gè)振打系統(tǒng)的使用壽命會(huì)受到很大影響。因此我公司還是采用了降低極板高度的做法。至于陰極線振打，我公司采用了魯奇公司930型陰極頂部提升振打，當(dāng)振打電機(jī)帶動(dòng)振打軸振打時(shí)，振打軸上的振打錘在一個(gè)振打周期其一次全部落下，并且采用的是枇杷錘，具有振打頻率高、振打力小、振打力可調(diào)的特點(diǎn)，這樣盡量在保證振打效果的同時(shí)提高其系統(tǒng)的使用壽命。當(dāng)然其對設(shè)備的制造質(zhì)量及安裝質(zhì)量要求相對高一些。進(jìn)氣口采用了帶有側(cè)部振打裝置的中心進(jìn)氣形式，其氣體分布板也根據(jù)其工況采用了三層3 mm厚的不容易堵塞的圓型開孔氣體分布板。

2.5 殼體及機(jī)械零部件的防腐措施

根據(jù)電石渣制水泥窯尾煙氣特性，其水分含量大，露點(diǎn)溫度高，容易結(jié)露并且又因?yàn)闊煔庵杏兴嵝詺怏w，粉塵中又有堿性物質(zhì)，很容易形成電解液，造成殼體及機(jī)械零部件的快速腐蝕，嚴(yán)重影響設(shè)備壽命。我公司陰極線采用了整體式陰極線，陽極板采用了加大厚度的1.5 mm厚的極板，殼體厚度采用了5mm厚的鋼板，這樣可大大提高設(shè)備的可靠性及使用壽命。

2.6 高壓控制電源的選擇

電除塵器從本質(zhì)上講是一個(gè)電氣系統(tǒng)，它的供電控制設(shè)備是電除塵器的重要組成部分。電除塵器要發(fā)揮很好的除塵效率不僅要有良好的本體設(shè)計(jì)、制造、安裝技術(shù)，還需要一個(gè)高性能的高壓供電電源。電除塵用高壓電源作為電離及荷電過程的關(guān)鍵設(shè)備，向電場提供直流高壓。當(dāng)在電除塵系統(tǒng)中通上直流負(fù)高壓后，由于陰陽極的幾何尺寸不同，在極線和極板之間建立了一個(gè)強(qiáng)大的不均勻電場，使陰極線附近的氣體發(fā)生電離，從而產(chǎn)生了大量的電子和正負(fù)離子，當(dāng)含塵氣體進(jìn)入電場后，粉塵在這些電子、離子作用下以極快的速度帶電，并在電場力的作用下向與其極性相反的電極運(yùn)動(dòng)，最后放出電荷，并吸附在電極上，這些粉塵通過振打裝置的打擊，脫落并通過灰斗排出，從而達(dá)到清灰的目的。

可以說電除塵器就是工作在不斷電暈放電的工況下，因?yàn)橥ㄟ^電場的煙氣工況是極不穩(wěn)定的，當(dāng)煙氣通過電場時(shí)隨時(shí)可能發(fā)生火花放電和擊穿現(xiàn)象。所以供電電源必須在電除塵器電場發(fā)生閃絡(luò)時(shí)，電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)迅速處理，以免電場閃絡(luò)過度到拉弧放電而損壞設(shè)備。其基本思想是當(dāng)電場發(fā)生閃絡(luò)時(shí)，根據(jù)來自電場的反饋信號，主要是電流和電壓信號，立即判斷其火花強(qiáng)度并根據(jù)火花強(qiáng)度來確定是否關(guān)斷可控硅或控制閃絡(luò)封鎖時(shí)間并調(diào)整導(dǎo)通角的大小，以此來關(guān)斷或降低向電場供給的電壓，其主要功能是使高壓電源在復(fù)雜的工況下向電除塵器電場輸出最大的電暈功率。因此要求高壓電源具有良好的跟蹤性能，即隨著電場絕緣強(qiáng)度的變化而變化的能力。這就是傳統(tǒng)的可控硅高壓電源的工作原理。

電石渣制水泥窯尾廢氣中水分含量大，且露點(diǎn)溫度高，其生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定，窯尾廢氣溫度不穩(wěn)定，造成電除塵器的電場瞬息萬變，電場內(nèi)部必然出現(xiàn)強(qiáng)烈的電弧放電，表現(xiàn)為電場閃絡(luò)頻繁。如采用傳統(tǒng)的高壓可控硅電壓源供電設(shè)備，進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置火花頻率來進(jìn)行電場火花跟蹤控制，因?yàn)樗趾勘容^大，其二次電流往往很大，火花率很高，必然造成工況電流電壓大幅度波動(dòng)，電場輸入功率不穩(wěn)。

針對這種工況，我公司在2000年選用了恒流源作為高壓電控，而恒流源通過電流來控制電壓的是電流源設(shè)備。恒流源高壓電控裝置具有正反饋、全波導(dǎo)通的特性，工作狀態(tài)下能夠抑制電流的大幅波動(dòng)和電場閃絡(luò)，不是靠人工現(xiàn)場調(diào)整與設(shè)定，而是依靠電路自身的特點(diǎn)，自動(dòng)根據(jù)電場阻抗的變化連續(xù)改變輸入電壓而保持輸出電流不變。當(dāng)電場內(nèi)部發(fā)生電弧放電時(shí)，恒流電控自動(dòng)降低輸出電壓以抑制電弧放電的進(jìn)一步發(fā)展，由于電壓恢復(fù)時(shí)間短，電壓表的變化幅度很小，以致實(shí)際看上去沒有什么變化。這樣既對自身形成了保護(hù)又獲得了很高的二次輸出功率，因此保證了電場運(yùn)行電壓居高且平穩(wěn)。

2.7 電除塵器制作質(zhì)量及安裝質(zhì)量的控制

電除塵器的制作質(zhì)量要嚴(yán)格按照魯奇公司的制作及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，質(zhì)量不合格的嚴(yán)禁驗(yàn)收通過，保證出廠的產(chǎn)品質(zhì)量真正達(dá)到魯奇公司的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

眾所周知，電除塵器的尺寸都很大，只能進(jìn)行現(xiàn)場組對后安裝，而安裝質(zhì)量的高低，直接影響電除塵器的使用效果，并且對安裝問題的修復(fù)也是很困難的，因此建議由我公司的施工隊(duì)伍進(jìn)行安裝，以確保安裝質(zhì)量。

3 結(jié)束語

我公司針對電石渣制水泥窯尾煙氣的具體特性，將電場風(fēng)速設(shè)計(jì)為為0.89 m/s，驅(qū)進(jìn)速度ω值設(shè)計(jì)為7.05 cm/s；電除塵器的每個(gè)灰斗都增加了電加熱裝置及灰斗震動(dòng)電機(jī)；降低了極板高度，選用了枇杷錘；殼體及機(jī)械零部件采取了相應(yīng)的防腐措施；選用恒流源作為高壓電控；加強(qiáng)了電除塵器制作質(zhì)量及安裝質(zhì)量的控制。

正因?yàn)橐陨洗胧┑膶?shí)施，才保證了電石渣制水泥窯尾電除塵器的運(yùn)行穩(wěn)定，并確保了廢氣排放符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

2014-09-28）

TQ172.688.1

B

1008-0473(2015)01-0025-03

10.16008/j.cnki.1008-0473.2015.01.007