1、静 电 除 尘 技 术在 造 气 吹 风 气 余 热 回 收 系 统 中 的 应 用华 南 理 工 大 学 胡 小 吐 谢 逢 俊 冯 肇 霖福 州 耀 隆 化 工 集 团 公 司 赵 可 锵 张 卫 东提 要 : 本 文 主 要 介 绍 静 电 除 尘 技 术 在 氮 肥 厂 造 气 吹 风 气 余 热 回 收 系 统 中的 应 用 , 关 键 词 : 电 除 尘 造 气 吹 风 气福 州 耀 隆 化 工 集 团 公 司 (原 福 州 市 氮 肥 厂 )是 福 建 省 中 型 企 业 , 具 有 年 产 5 万吨 合 成 氨 , 6 万 吨 纯 碱 , 6 万 吨 农 用 氯 化 铵 , 5
2、 万 吨 农 用 碳 铵 , 10 万 吨 复 混 肥 及 6 千吨 4A 沸 石 的 规 模 。 该 公 司 氮 肥 厂 现 有 6 台 造 气 炉 , 其 中 4 台 同 时 使 用 , 在 造 气 吹风 气 余 热 回 收 系 统 尾 气 排 放 时 , 尾 气 含 尘 浓 度 及 林 格 曼 黑 度 严 重 超 标 , 严 重 影 响城 市 环 境 。 公 司 领 导 对 此 十 分 重 视 , 下 决 心 必 须 予 以 治 理 , 在 此 以 前 曾 拟 采 用 旋 风除 尘 器 处 理 方 案 , 最 终 因 粉 尘 粒 度 太 细 , 无 法 满 足 达 标 排 放 的 要 求
3、 而 未 能 实 施 , 最 后 采 用 了 华 南 理 工 大 学 提 供 的 静 电 除 尘 技 术 处 理 造 气 吹 风 气 余 热 回 收 系 统 中 的 尾气 净 化 方 案 。 该 项 目 由 华 南 理 工 大 学 设 计 、 制 作 安 装 指 导 及 调 试 , 现 已 投 入 正 常运 行 , 效 果 很 好 , 得 到 用 户 好 评 。一 .工 艺 流 程图 1 余 热 回 收 系 统 工 艺 流 程 示 意 图集尘器燃烧炉第预二热空器气余热锅炉水加热器第预一热空器气吹风气造气炉造气炉造气炉造气炉电 除 尘 器排灰净化气体排放二 .工 况 条 件造 气 是 以 空 气
4、 、 水 蒸 汽 为 汽 化 剂 , 以 煤 为 原 料 制 取 半 水 煤 气 (CO, H2, N2), 以供 生 产 用 , 其 生 产 原 理 如 下 :主 还 原 层 :C+2H2O=CO+2H2 -QC+H2O=CO+H2 -Q次 还 原 层 :CO+H2O=CO2+H2 +Q C+2H2=CH4吹 风 是 造 气 的 主 要 工 序 之 一 , 吹 风 的 空 气 由 鼓 风 机 从 造 气 炉 底 部 吹 入 , 吹 风 气由 炉 顶 引 出 , 经 总 管 进 入 余 热 回 收 系 统 (图 1)。 在 经 过 燃 烧 炉 燃 烧 后 , 烟 气 (吹 风 气 )中残 留
5、的 CO 和 H2 都 已 在 系 统 内 燃 烧 , 烟 气 中 含 O2 量 在 2 3%, 其 余 为N2、 CO2、 H2O 蒸 汽 及 灰 分 等 。 造 气 的 固 体 燃 料 为 碳 化 煤 球 , 其 一 般 组 分 如 下 :表 1水 分 固 定 碳(干 基 )挥 发 分 灰 分(干 基 )硫 分 合 计2.1 54.4 10.1 33.2 0.2 100煤 是 由 许 多 矿 物 质 组 成 , 煤 中 矿 物 质 的 来 源 不 同 , 经 高 温 灼 烧 后 剩 下 的 残 留 物即 灰 分 的 成 十 分 复 杂 , 其 含 量 变 化 范 围 也 很 大 , 它 们
6、 主 要 是 硅 、 铝 、 铁 、 钙 、 镁 、钾 和 钠 等 元 素 的 氧 化 物 和 盐 类 , 在 煤 球 中 , 这 些 成 分 以 硅 酸 盐 、 硫 酸 盐 以 及 各 种 金属 氧 化 物 的 混 合 物 存 在 , 因 燃 烧 不 完 全 , 灰 分 中 通 常 含 有 一 定 量 的 碳 。 烟 气 中 灰 分很 细 , 平 均 粒 度 dp=9.11m。三 、 设 计 依 据该 厂 吹 风 气 尾 气 未 加 净 化 装 置 时 排 放 浓 度 在 2.3g/Nm3, 因 粉 尘 粒 度 小 , 分 散度 高 , 碳 黑 含 量 高 , 排 放 浓 度 和 烟 色 黑
7、 度 都 严 重 超 标 , 犹 如 一 条 黑 龙 , 对 城 市 环 境和 居 民 生 活 造 成 严 重 影 响 。 根 据 造 气 吹 风 气 烟 气 工 况 及 工 艺 条 件 , 作 以 下 除 尘 方 案比 较 :1.旋 风 除 尘 : 由 于 粉 尘 粒 度 太 细 , 除 尘 效 率 一 般 在 86 91%, 阻 力 在1250 1500Pa, 排 放 浓 度 在 标 态 200 430mg/Nm3 (操 作 态 100 210mg/m3), 难以 达 标 排 放 。2.布 袋 除 尘 :烟 气 温 度 高 , 引 风 机 入 口 烟 气 正 常 温 度 高 达 220 2
8、30 , 粉 尘 温度 更 高 , 有 着 火 状 态 , 对 布 袋 造 成 极 大 威 胁 。3.水 膜 除 尘 :阻 力 , 对 粒 度 太 细 粉 尘 除 尘 效 果 不 佳 , 用 水 量 大 , 造 成 二 次 水 污 染 。为 此 选 用 静 电 除 尘 。四 、 静 电 除 尘 原 理 及 主 要 参 数电 除 尘 是 利 用 两 极 之 间 的 高 压 电 晕 放 电 进 行 工 作 的 , 在 一 定 型 式 的 阴 阳 两 电 极上 通 以 高 压 直 流 电 , 维 持 一 个 足 以 使 气 体 电 离 的 静 电 场 。 气 体 电 离 产 生 的 电 子 和 阴
9、阳离 子 吸 附 在 通 过 电 场 的 粉 尘 粒 子 使 尘 粒 荷 电 , 荷 电 粉 尘 在 电 场 力 的 作 用 下 , 向 电 极性 相 反 的 电 极 运 动 而 沉 积 在 电 极 上 , 以 到 达 粉 尘 和 气 体 分 离 的 目 的 。 电 除 尘 器 的 除尘 过 程 可 分 为 四 个 阶 段 :(1)气 体 的 电 离 ;(2)粉 尘 获 得 离 子 而 荷 电 ;(3)荷 电 粉 尘 向 电 极 移 动 ;(4)将 电 极 上 的 粉 尘 清 除 到 灰 斗 中 去 。第 一 阶 段 是 形 成 高 压 电 场 , 将 空 气 电 离 。 第 二 和 第 三
10、阶 段 是 粉 尘 颗 粒 荷 电 并 在电 场 力 作 用 下 , 向 相 反 的 电 极 移 动 并 聚 集 在 电 极 上 , 是 电 除 尘 器 两 个 最 基 本 的 作 用过 程 。 第 四 阶 段 是 从 电 极 上 回 收 粉 尘 , 干 式 电 除 尘 器 多 用 振 打 方 式 。 这 些 过 程 十 分复 杂 , 且 互 相 关 联 , 是 不 能 截 然 分 开 的 。本除尘器采用双电场折式结构, 除尘器性能参数如下:表 2序号 项 目 参 数1 有效断面积 m 2 162 电场数 23 设计处理量 m 3/h 500004 电场烟气流速 m/s 0.865 允许烟气温
11、度 3006 允许烟气湿度 不限7 入口含尘浓度 mg/N.m3 50008 出口含尘浓度 mg/N.m3 1009 设计除尘效率 % 9910 除尘器阻力 Pa 15011 同极间距 mm 65012 电场长度 m 9.013 收尘板形式I 电场II 电场C 型 鱼鳞板14 电晕线形式 长针刺15 收尘极振打方式 底部电机振打16 电晕线振打方式 顶部电机振打17 气流分布方式 分风窗18 保温材料 珍珠岩19 卸灰方式 螺旋输送20 高压供电电源 250mA/100kv与常规电除尘器相比, 本除尘器具有下列几个突出的特点:1. 电晕极形式采用长针刺米 字 形 。 由 于 米 字 形 电 极
12、 比 鱼 骨 或 十 字 形 电 晕 线 大 大 增 加了 电 晕 发 射 点 , 在 高 压 静 电 场 中 , 电 晕 静 电 场 增 大 , 电 晕 区 域 扩 大 , 电 晕 电 流 密 度 增 加 , 使 粉 尘 荷 电 量 增 加 。 同 时 , 电 晕 发 射 点 (针 尖 端 )的 分 布 更 加 合 理 , 由 于 各 针 尖 的 间 距 大(超 过 100 mm), 同 极 间 互 相 削 弱 电 场 的 影 响 减 小 , 每 个 针 尖 都 可 形 成 一 个 很 强 的 电 晕 小区 , 且 电 晕 针 所 有 尖 端 投 影 在 一 个 正 方 形 边 缘 , 与
13、收 尘 极 板 相 对 应 , 改 善 了 电 力 线 的 分布 , 相 应 地 提 高 了 收 尘 板 的 利 用 率 。 大 大 提 高 尘 粒 的 驱 进 速 度 和 除 尘 效 率 。2. 在 由 电 晕 线 所 构 成 的 正 方 形 范 围 以 内 , 长 针 刺 电 晕 极 在 高 电 压 下 , 轴 向 投 影 形成 一 个 等 电 位 面 , 整 个 电 晕 极 所 占 的 空 间 成 为 等 电 位 体 等 效 为 一 柱 状 电 极 , 其 电 位等 于 供 电 电 压 。 在 电 场 中 , 柱 状 电 极 占 据 了 较 大 的 空 间 , 因 此 气 流 中 粉 尘
14、 进 入 或 穿 越 柱状 电 极 而 荷 电 的 机 率 大 大 增 加 , 在 这 个 等 电 位 区 域 内 , 由 于 负 离 子 浓 度 相 对 较 小 , 粉 尘除 了 部 分 电 晕 荷 电 和 扩 散 荷 电 以 外 , 感 应 荷 电 成 为 其 主 要 荷 电 方 式 。 在 这 等 电 位 体 中 荷电 粉 尘 受 负 电 极 斥 力 作 用 离 开 该 区 , 同 时 由 于 气 流 本 身 紊 流 掺 混 及 针 尖 放 电 产 生 强 烈 的电 风 引 起 的 紊 流 混 合 作 用 , 加 速 了 粉 尘 的 运 动 速 度 , 使 得 这 些 粉 尘 迅 速 离
15、 开 该 区 而 进 入电 晕 区 , 并 再 次 被 强 化 荷 电 。3. 在 保 持 一 定 异 极 距 条 件 下 , 适 当 地 采 用 长 针 可 加 宽 极 板 间 距 , 此 即 意 味 着 加 宽极 板 间 距 而 操 作 电 压 保 持 不 变 , 实 现 宽 板 间 距 低 电 压 运 行 。 实 际 应 用 中 , 在 不 提 高 操 作电 压 条 件 下 , 极 板 间 距 常 常 可 扩 大 到 600-800mm 甚 至 1000mm , 处 理 相 同 烟 气 量 和 达到 相 同 收 尘 效 率 所 需 的 收 尘 板 面 积 可 大 大 减 少 , 相 应
16、地 降 低 收 尘 器 的 造 价 。 同 时 由 于 运行 电 压 相 对 较 低 , 电 除 尘 器 的 稳 定 性 和 可 靠 性 明 显 提 高 , 故 障 率 降 低 , 对 电 除 尘 技 术 的推 广 十 分 有 利 。4. 采用折式气流运动结构, 烟气在整个电场中呈 U 型走向, 第 I 电场气流自上而下, 第 II 电场气流由下而上。因烟气中绝大部分粉尘在第 I 电场得到分离, 而气流运动方向与落尘方向一致, 振打时大部分落尘能有效地被收集在集灰斗里, 可大幅度降低粉尘的二次飞扬。第 II 电场气流虽然由下而上, 但由于采用鱼鳞板型收尘极 , 振打时, 粉尘沿极板中部下落,
17、受气流干扰较小。因此, 尽管粉尘细小且干燥, 二次扬尘仍能得到较好的控制。四. 应用状况华南理工大学环科所大气治理研究室承接了该工程的设计、制作安装指导以及电气配套等, 97 年 4 月正式投入使用, 效果明显, 除尘效率高, 运行参数稳定, 使用维护方便, 环保检测结果为: 平均入口浓度 2330 mg/N.m3, 平均出口浓度为 mg/N.m3, 出口粉尘排放浓度小于 mg/N.m3,达到国家环保排放标准。自投入使用以来, 除尘器运行正常, 使用安全可靠, 管理和维护方便, 并具有、自动振打脱灰和供电自动保护与报警功能, 得到厂方的好评。 电除尘器伏安特性见图 3.参 考 文 献1 刘 后 启 林 宏 电 收 尘 器 中 国 建 筑 出 版 社 19872 赵 志 斌 张 国 权 静 电 收 集 理 论 的 研 究 环 境 工 程 (3) 1992 3 冯 肇 霖 长 针 刺 电 晕 极 的 研 究 及 应 用 第 五 届 全 国 电 除 尘 学 术 会 议 论 文4 唐 国 山 高 进 宽 间 距 电 除 尘 器 的 发 展 和 性 能 评 价 第 四 届 国 际 电 除 尘 会 议论 文
