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        脈沖反吹清灰濾網(wǎng)靜電除塵器研究

        2020-06-09 02:47:54陳新軍張茂軍高明輝
        世界有色金屬 2020年5期
        關(guān)鍵詞:煙氣

        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(guò)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(guó)鋁業(yè)公司內(nèi)部相繼開(kāi)展氧化鋁熟料窯除塵技術(shù)攻關(guān),大多采用多級(jí)靜電除塵或橫置陽(yáng)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(tái)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(duì)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(lái)說(shuō),這幾種捕集機(jī)制在對(duì)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(chǎng)的一極,他與放電極間加上數(shù)萬(wàn)伏的高電壓,則除塵機(jī)制中的靜電沉降將會(huì)成百上千倍的增加,同時(shí),濾料對(duì)粉塵顆粒的粘附作用也會(huì)大大加強(qiáng),這樣,作為除塵器集塵極的濾料就會(huì)起著過(guò)濾和靜電吸附的雙重作用,對(duì)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(guò)濾風(fēng)速增大而下降的趨勢(shì)。在不加電壓時(shí),這種下降趨勢(shì)比較明顯,而在加上40kv電壓后,過(guò)濾風(fēng)速增大對(duì)除塵效率的影響作用將明顯減弱,這充分表明了對(duì)這種除塵器施加高電壓可使其在較大的過(guò)濾風(fēng)速下仍能保持很高的除塵效率。換句話說(shuō),在保證除塵效率不下降的情況下,同一臺(tái)除塵器在加上高電壓后可以有數(shù)倍于不加電壓時(shí)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(duì)細(xì)微粉塵的捕集效果,同時(shí)還可具有更高的處理煙氣能力和較低的電壓等級(jí),其中對(duì)細(xì)微顆粒捕集機(jī)制是粉塵層二次過(guò)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(yáng)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?,F(xiàn)有的除塵器每塊陽(yáng)極濾網(wǎng)有4組振打,即:頂部?jī)山M,側(cè)部?jī)山M。由于在安裝不銹鋼濾網(wǎng)時(shí)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(huì)產(chǎn)生松弛現(xiàn)象,這樣在振打時(shí)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(duì)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(guò)程中對(duì)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(shí)濾網(wǎng)上一些粉塵在氣流的拉扯下透過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)入凈氣室,造成粉塵排放濃度的波動(dòng)。

        2.3 陽(yáng)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(shí)粉塵進(jìn)入凈氣室等問(wèn)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(duì)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(guò)程中,粉塵在金屬濾網(wǎng)不斷堆積,濾網(wǎng)透氣性會(huì)越來(lái)越差,表現(xiàn)在除塵器的阻力越來(lái)越高,當(dāng)阻力達(dá)到一定程度時(shí)(設(shè)定350Pa~500Pa)需要將金屬濾網(wǎng)上的粉塵清理下來(lái),這時(shí)脈沖控制儀得到一個(gè)壓力信號(hào)而開(kāi)啟,每個(gè)脈沖閥按照控制程序打開(kāi),壓縮空氣通過(guò)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(shí)整片濾網(wǎng)的氣流是由內(nèi)向外,粉塵不會(huì)透過(guò)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(dòng)時(shí)粉塵透過(guò)濾網(wǎng)的問(wèn)題。

        第二,制造一臺(tái)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(yáng)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(guò)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(guò)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(guò)程中的適應(yīng)性,試驗(yàn)機(jī)自2017年8月30日開(kāi)始運(yùn)行,共運(yùn)行一個(gè)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(cè)有限公司監(jiān)測(cè),顆粒物排放濃度4.6mg/m3。

        4 綜述

        金屬濾網(wǎng)過(guò)濾式電除塵器使用脈沖清灰方式,可以將金屬濾網(wǎng)過(guò)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。

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