丁健生，王 濤，王翼鵬，顏玲芳，李 懿

（1.宇星科技發(fā)展（深圳）有限公司，廣東 深圳 518057；2.深圳市環(huán)境監(jiān)測工程技術(shù)研發(fā)中心，廣東 深圳 518057；

現(xiàn)代社會工業(yè)生產(chǎn)所排放的煙塵嚴重污染了大氣，并影響著人類的健康，為了保護生態(tài)環(huán)境和保障人們身體健康，各種除塵設(shè)備廣泛應用于各種領(lǐng)域。本文將以吹風氣余熱回收系統(tǒng)靜電除塵器的設(shè)計與應用情況進行分析和探討。

1 吹風氣回收工藝流程

企業(yè)在生產(chǎn)過程中為合理利用資源，節(jié)能降耗，會采用吹風氣余熱回收系統(tǒng)（見圖1）。在實際工作中，吹風氣與合成的馳放氣混合在燃燒爐內(nèi)高溫燃燒，通過余熱鍋爐回收副產(chǎn)蒸氣，這種情況下就可以取消煤粉鍋爐，實現(xiàn)造氣蒸汽自給，煙氣經(jīng)過高效靜電除塵裝置處理達標后可進行排放。

圖1 吹風氣余熱回收系統(tǒng)工藝流程示意圖

考慮吹風氣余熱資源的特殊性，在蒸汽過熱器前設(shè)置水冷段，可對脈沖吹風氣燃燒所產(chǎn)生的不穩(wěn)定煙氣起到均流作用。同時隔斷燃燒爐的輻射熱，防止過熱器局部超溫，對蒸汽過熱器起到良好的保護作用。尾部設(shè)置二級空預器，進一步降低排煙溫度，同時提高送入燃燒爐的熱空氣溫度，有助于吹風氣燃盡[1]。

2 吹風氣煙氣特點

造氣爐生產(chǎn)半水煤氣分為制氣和吹風兩個過程，且每臺造氣爐，吹風氣產(chǎn)生的過程是不連續(xù)的，呈脈沖狀，其主要成分是CO2、N2、CO及煙塵等。余熱回收系統(tǒng)排出的煙氣具有氣流氣壓不穩(wěn)定、煙溫偏高、煙塵濃度低、粒度細、含水蒸氣[2]等特點。

3 吹風氣設(shè)計思路

3.1 煙氣量

造氣爐制氣過程一般為周期性連續(xù)循環(huán)作業(yè)，吹風氣是間斷產(chǎn)生的，而氣源具有脈動性，其頻率取決于循環(huán)周期和投運的造氣爐臺數(shù)，所以產(chǎn)生的煙氣量也具有脈沖性。相關(guān)人員在設(shè)計時要考慮平均煙氣量和最大煙氣量，并且要按照排放要求進行設(shè)計。同時還應注意，煙氣溫度對煙氣量的影響大，需要考慮煙氣溫度的上下限值。

3.2 煙氣流速

煙氣經(jīng)過除塵器、粉塵荷電后被除去。煙氣在除塵器中的停留時間影響著處理效率，其流速比一般煤粉爐除塵器的煙氣流速低，所以能保證有效的收塵面積。相關(guān)人員在設(shè)計時需要考慮提高煙氣的處理效率，降低煙塵對極板、極線的磨損沖刷，以延長電除塵器內(nèi)部構(gòu)件的使用壽命。

3.3 極配型式

相關(guān)人員在設(shè)計中，要考慮針對煙氣及粉塵的特點，采取合理的極配形式。極線采用魚骨針刺線，極板采用材質(zhì)為SPCC陽極板。魚骨針刺線的特點是在電場內(nèi)通上高壓直流電后，在針尖處能產(chǎn)生強烈的電暈放電，強烈的離子流能避免出現(xiàn)電暈閉塞，同時針尖處產(chǎn)生的電風能促進帶電的粉塵向收塵極移動。同時，采用特有的一塊極板對兩根陰極線配置，使電場強度分布均勻、消除電場死區(qū)，提高收塵效率。

3.4 絕緣件

燃燒爐原料氣中含有H2和CH4等可燃物質(zhì)，燃燒產(chǎn)物是水。當造氣爐爐況不好時，水蒸氣就不會完全反應，會被大量帶入吹風氣中，經(jīng)過余熱回收系統(tǒng)進入除塵器。因此，對除塵器絕緣部分要求較高，需要采用特殊材質(zhì)絕緣件。同時，電氣設(shè)備需進行限壓、限流雙重限制。

3.5 輸灰系統(tǒng)

輸灰系統(tǒng)結(jié)合煙氣特點及灰分的性質(zhì)，除塵輸灰系統(tǒng)可采用氣力輸灰。輸送系統(tǒng)相對封閉，以保證輸送質(zhì)量和減少粉塵飛揚，有效改善現(xiàn)場的工況。輸灰系統(tǒng)易實現(xiàn)自動化，實現(xiàn)遠距離操作，由此可降低包裝和裝卸運輸費用。

4 除塵器結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 殼體設(shè)計

除塵器的殼體采用桁架結(jié)構(gòu)技術(shù)，確保結(jié)構(gòu)中各梁、柱、板受力合理，以保證除塵器的整體強度。除塵器的殼體立柱采取矩形方管，通過側(cè)板連接組成寬立柱，起主要的支撐作用。鋼板的外側(cè)設(shè)置需要加強角鋼，保證鋼板受力。立柱端部固定于柱腳支座上，并設(shè)置滑板來抵消因溫度產(chǎn)生的形變。除塵器的殼體內(nèi)部斷面設(shè)置內(nèi)撐、拉筋，保證余熱回收系統(tǒng)系統(tǒng)的剛度。中間預留走道，方便停機檢修。

4.2 進口喇叭設(shè)計

除塵器的進口喇叭與管道連接處尺寸設(shè)計為2 000 mm×2 000 mm，在進口喇叭內(nèi)部設(shè)置雙層氣流分布板，其采用耐磨材料，保證氣流分布的均勻性，使煙氣能夠平穩(wěn)進入電場中。在進口喇叭內(nèi)部斷面處合理設(shè)置管撐，保證其強度，并采取防積灰措施防止粉塵沉積。

4.3 出口喇叭設(shè)計

除塵器的出口喇叭長度要適當縮短，還要在出口喇叭中加裝迷宮型槽形板，這樣設(shè)計是為了防止有逃逸的粉塵，以便提高收塵效率。并且，出口喇叭與管道連接處尺寸設(shè)計應也為2 000 mm×2 000 mm，這樣設(shè)計是為了方便系統(tǒng)管道的對接。

4.4 灰斗設(shè)計

除塵器的灰斗采取小錐形灰斗，每個電場配置一個灰斗?；叶妨锘医窃O(shè)置為60°，四周設(shè)置不銹鋼導灰板，保證灰分的下料；灰斗外壁采用蒸汽盤管加熱，利用廠區(qū)低壓蒸汽源，輔助灰斗加熱，保證灰分的干燥、流動性；灰斗中間設(shè)置阻流板，防止煙氣形成渦流，引起二次飛揚；灰斗壁設(shè)置兩臺倉壁震動器，在出現(xiàn)堵灰情況的時候開啟倉壁震動器，通過震動使灰分順利卸料；灰斗中部設(shè)置人孔門及手動振打砧，在出現(xiàn)緊急、嚴重堵灰情況下，開啟人孔進行捅灰、利用手動振打砧敲打排灰。為了保證系統(tǒng)的氣密性，出灰口尺寸設(shè)計400 mm×400 mm。

5 工程實例

5.1 項目背景

以湖北某大型化工企業(yè)氮肥廠碳銨改尿素技改項目為例。企業(yè)原有8臺造氣爐，原吹風氣尾氣處理采用水膜除塵，由于水膜除塵用水量大，容易造成二次污染，對粒度太細的粉塵除塵效果不佳，無法滿足新的排放要求。通過細致考察和反復論證，最終選擇靜電除塵設(shè)備。

5.2 設(shè)計參數(shù)

（1）吹風氣回收裝置平均煙氣流量：98 000 Nm3/h；最大煙氣流量：105 000 Nm3/h；（2）除塵器入口煙氣溫度（正常運行）：130-180 ℃；（3）煙氣成分：SO2含量：≤400 mg/ Nm3，CO%≤0.2%，O2：2%-5%；（4）除塵器入口含塵量：6-8 g/ Nm3；（5）除塵器出口含塵量：≤100 mg/Nm3；（6）本體漏風率：＜3%；（7）除塵器支撐方式：混凝土支架。

5.3 主要工藝指標

6 結(jié)論

吹風氣余熱回收系統(tǒng)回收煙氣具有高溫、低塵等特點，如選用旋風或水墨除塵方式就無法達到新的環(huán)保要求，滿足用戶需求。如選用靜電除塵器，因其采用絕緣子室恒溫控制、極配形式、特殊電控等技術(shù)措施，保證了除塵器的高效穩(wěn)定運行，并滿足新的排放標準，會更有效解決吹風氣余熱回收系統(tǒng)煙氣處理的問題。