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(shè)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(biāo)達(dá)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(jié)煙粉塵比電阻等參數(shù)，達(dá)到設(shè)計50mg/Nm3標(biāo)準(zhǔn)，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(jié)機頭電除塵器的設(shè)計參數(shù)及電源配置。

1 電除塵器

大風(fēng)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(guān)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(zhì)，包括粉塵粒度分布、粉塵比電阻、化學(xué)成分、真密度、堆積密度等。

(4)煙氣性質(zhì)，包括在除塵器內(nèi)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(jié)電除塵器設(shè)計、運行經(jīng)驗，掌握電除塵器結(jié)構(gòu)。

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(fēng)量參數(shù)以燒結(jié)機設(shè)計方給定的燒結(jié)段標(biāo)況風(fēng)量換算結(jié)合原電除塵器入口處的實測工況風(fēng)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(fēng)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(jìn)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(jìn)速度。多依奇公式是進(jìn)行電除塵器設(shè)計選型的基礎(chǔ)，從多依奇公式中可以看出，只有當(dāng)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(shè)計值就越小，越經(jīng)濟(jì)，要達(dá)到實際的除塵效率就越難；反之成本就越高，而達(dá)到所要求的除塵效率就越有把握，對燒結(jié)機工況變化的適應(yīng)性就越強。

根據(jù)相關(guān)設(shè)計資料和實際經(jīng)驗，找到兩者都能兼顧的結(jié)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(fēng)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(jié)合多年電除塵器選型、運行維護(hù)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(fēng)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(cè)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(shè)備增重，性價比低，也不滿足此次結(jié)合現(xiàn)有空間改造設(shè)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(dá)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(shè)計者采用過600mm同極間距的案例。在結(jié)合燒結(jié)機頭煙氣的化學(xué)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(dá)到了最佳結(jié)合值。

2.7 供電單元選取

按國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，機頭除塵器均應(yīng)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(yīng)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(shè)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(shè)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(jìn)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(nèi)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(shè)計經(jīng)驗認(rèn)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(xì)粉塵核電能力強的特點。

2.9 振打選取

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

2.10 通道數(shù)確定及其他參數(shù)校核

按雙室設(shè)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(fēng)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(shè)置三層氣流分布板保證氣流分布的均勻性，用當(dāng)前最先進(jìn)的氣流模擬軟件進(jìn)行全風(fēng)量模擬實驗，使電場內(nèi)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(shè)備，并有效利用原設(shè)備土建基礎(chǔ)，選取灰斗壁與水平夾角均大于59 °。

3 改造后設(shè)備技術(shù)參數(shù)(單臺電除塵器)

改造后設(shè)備技術(shù)參數(shù)(單臺電除塵器)見表1。

表1 改造后設(shè)備技術(shù)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(jié)機原配備4臺235m2三電場電除塵，此次機頭電除塵進(jìn)行提標(biāo)達(dá)效技術(shù)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(chǔ)加固，新增8個樁基礎(chǔ)，從拆除、安裝、調(diào)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(dá)到最佳性價比的328m2燒結(jié)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)