李小麗， 金勇成， 張 濤

(1.鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧鞍山114000； 2.陜西冶金設計研究院有限公司，陜西西安 710032)

此次煉鐵總廠西燒4臺機頭電除塵提標達效升級改造受工期、場地的限制，根據(jù)機頭電除塵運行的經(jīng)驗，以及燒結煙粉塵比電阻等參數(shù)，達到設計50mg/Nm3標準，利用原機頭電除塵及周邊可利用的場地，既保證排放、最短工期又降低投資的條件下，選擇合理燒結機頭電除塵器的設計參數(shù)及電源配置。

1 電除塵器

大風量電除塵器選用板臥式電除塵器較多，電除塵器的選型主要需要下列相關數(shù)據(jù)：

(1)需要凈化的煙氣量，通常是指工作狀態(tài)下，即工況煙氣量。

(2)煙氣含塵濃度。

(3)粉塵性質，包括粉塵粒度分布、粉塵比電阻、化學成分、真密度、堆積密度等。

(4)煙氣性質，包括在除塵器內運行時的溫度、濕度、壓力、煙氣成份等。

(5)電除塵器出口煙氣允許含塵濃度。電除塵器的除塵機理，總結電除塵器設計、運行經(jīng)驗，掌握電除塵器結構。

2 理論計算與選型

2.1 電除塵器入口煙氣量Q

電除塵器選型的原始風量參數(shù)以燒結機設計方給定的燒結段標況風量換算結合原電除塵器入口處的實測工況風量相比較，選取合理值做為理論帶入值。

實測入口煙氣量(單臺除塵器)Q1=961160m3/h，考慮除塵器漏風率約3 %考慮，實際除塵器需處理的工況煙氣量為：

Q=(1+3%)×Q1=989994.8m3/h

按Q=990000m3/h考慮

2.2 收塵效率η

根據(jù)電除塵器入口實測含塵濃度Ci<5g/Nm3,按Ci=5g/Nm3選取，按國家要求的電除塵器出口含塵濃度C0=50mg/Nm3選取，計算公式為：

η=1-C0/Ci=0.99

2.3 收塵面積與趨進速度

根據(jù)多依奇公式計算，計算公式為：η=1-e-AW/Q

A為電除塵器的收塵板板面積，W為粉塵的趨進速度。多依奇公式是進行電除塵器設計選型的基礎，從多依奇公式中可以看出，只有當A、W兩個參數(shù)都盡可能高時，其除塵效率才能夠足夠高。W的選取值越高，A的設計值就越小，越經(jīng)濟，要達到實際的除塵效率就越難；反之成本就越高，而達到所要求的除塵效率就越有把握，對燒結機工況變化的適應性就越強。

根據(jù)相關設計資料和實際經(jīng)驗，找到兩者都能兼顧的結合點，實現(xiàn)除塵效率和高性價比。

根據(jù)現(xiàn)場原除塵器采集到的粉塵采用比電阻測試儀測試，末電場(即110 ℃時，原除塵器第三電場運行溫度)粉塵比電阻為1.66×1012，末電場粉塵密度為974.53kg/m3，較難處理，W選取5.6cm/s較為合理，計算所得A=22614.67411m2

在此公式的驗算過程中，因儲備系數(shù)K選取值為1，所以未代入計算。

2.4 電場風速與除塵器截面積

根據(jù)采集到的末電場收塵灰實測比電阻比較大，不容易荷電。結合多年電除塵器選型、運行維護等經(jīng)驗，考慮除塵器是按四電場配置，在原除塵器出口增加一跨5.4m，電場長度從16.2m，增加到21.6m，故風速V=0.855m/s較為合理。

除塵器截面積:F1=Q/(3600×V1)=319.77m2

2.5 電場高度與寬度

根據(jù)機械式陽極振打錘的振打力試驗，除塵器行業(yè)選取的極板有效高度L=13～15m之間。如果超出這個高度，側向剪切力已衰減至最小值，不能滿足灰塵剝離收塵板要求。如收塵板選取太短，則占地面積太大，設備增重，性價比低，也不滿足此次結合現(xiàn)有空間改造設備的要求。

故此方案極板有效高度暫選取L=14.3m，則電場有效寬度：

B=F1/L=22.36m

此次除塵器改造寬度從18.6m，增加4.5m，除塵器的寬度達到23.1m，滿足除塵器的截面積321.75m2滿足理論計算319.77m2。

2.6 同極間距選取

我國機頭電除塵器行業(yè)在同極間距選取上有400mm、450mm、500mm等多種形式，個別也有設計者采用過600mm同極間距的案例。在結合燒結機頭煙氣的化學特性上，選取電除塵器同極間距450mm較為普遍。多個案例也證明了如此選取在庫侖力、電場強度、煙氣特性等方面都達到了最佳結合值。

2.7 供電單元選取

按國家行業(yè)標準要求，機頭除塵器均應采用四電場或四電場以上配置。此方案采用四電場配置，因此方案的收塵面積約22 600m2，相應放電極的長度也在22 600m以上。根據(jù)線電流密度0.4選取，如分為4個供電分區(qū)供電，則供電電源的電流需選取在2.26A左右，電源規(guī)格太大，造成能源浪費。另外供電分區(qū)如出現(xiàn)故障，則故障區(qū)占比臺太大，不利于設備長期穩(wěn)定運行。因此采用8個分區(qū)供電更為合理，即此設備為雙室四電場配置。供電電源電流計算值為1.13A，向上圓整到1.2A。根據(jù)250mm異極間距的擊穿電壓，供電電源電壓選取90kV。為了進一步加強電場灰塵核電效果并保證除塵效率，1、2電場采用高頻電源，3、4電場采用高頻脈沖電源。

2.8 極配方式

國內機頭電除塵器行業(yè)的極配形式有很多，目前有RS線、星型線、螺旋線、FD線、魚骨線等很多種。就個人從事多年機頭電除塵器的設計經(jīng)驗認為，與450mm同極間距相匹配的陰極線在1、2、3電場選取RS線，4電場選取FD線。RS線用來處理大顆粒，比電阻低的粉塵，末電場FD線發(fā)揮電流密度均勻，對微細粉塵核電能力強的特點。

2.9 振打選取

陽極振打選用底側部單層機械式振打，陰極振打采用雙層振打結構，為側中部機械式振打。振打力傳遞穩(wěn)定，振打效果好，結構簡單，方便安裝與維護。

2.10 通道數(shù)確定及其他參數(shù)校核

按雙室設計，電場有效寬度為22.36m，單室有效寬度為11.18m，同極間距450mm。單室通道數(shù)n=B/2/0.45=24.84個，圓整到25個通道。則電場有效寬度修正為B=n×2×0.45=22.5m，除塵器截面積修正為F=B×L=321.75m2，電場風速修正為V=Q/F/3600=0.8547m/s，收塵板面積修正為A=n×4×L×2×4×2=22880m2。

2.11 氣流分布

除塵器入口的氣流分布均勻性是提高除塵效率的先決條件，它的重要性是眾所周知的。使氣流均勻地流過每個電場的每個通道,使除塵器各部充分發(fā)揮作用。除塵器入口處設置三層氣流分布板保證氣流分布的均勻性，用當前最先進的氣流模擬軟件進行全風量模擬實驗，使電場內氣流分布均勻性σ<0.2。

2.12 灰斗選取

根據(jù)現(xiàn)場收塵灰做自然堆積實驗，量取安息角。測得堆積灰母線與水平夾角為55 °。為了保證收塵灰能自由流動并排出設備，并有效利用原設備土建基礎，選取灰斗壁與水平夾角均大于59 °。

3 改造后設備技術參數(shù)(單臺電除塵器)

改造后設備技術參數(shù)(單臺電除塵器)見表1。

表1 改造后設備技術參數(shù)(單臺電除塵器)

4 電除塵器

電除塵器左視立面圖見圖1、圖2。

圖1 電除塵器左視立面(單位:mm)

6 運行效果

煉鐵總廠2臺328m2燒結機原配備4臺235m2三電場電除塵，此次機頭電除塵進行提標達效技術升級改造為4臺321.75m2雙室四電場機頭電除塵器，利用原12個樁基礎加固，新增8個樁基礎，從拆除、安裝、調試，工期僅為45d，除塵器排放小于50mg/Nm3，在滿足效果的情況下既減少工期又大大降低工程土建投資，達到最佳性價比的328m2燒結機機頭電除塵器的選型與配置。

圖2 電除塵器右視立面(單位:mm)