湿式电除尘器在转炉煤气回收系统中的运用

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三加压回收的转炉煤气含尘量大，导致加压机叶轮积灰严重，检修任务繁重，设备损耗大。由于煤气含尘量大使得用户很受限制，为了更好地满足用户需求，进一步扩大用户，提高转炉煤气利用率，节约能源，减少转炉煤气的放散，达到环保要求，三加压新建1台卧置式湿法电除尘器。电除尘器由马鞍山市双益机械制造有限公司设计、制造，于2004年3月投运。理论处理煤气量为33000m3/h，除尘效果达到设计要求，即电除尘器出口含尘量≤10mg/m3，电场电压为50kV。

1 除尘器除尘原理介绍

1.1 除尘器原理

　
全部过程可分为几个阶段：分子离子化，把电荷传给灰尘颗粒，把灰尘颗粒从气流中分离出来，使其沉降到沉淀极上，用水把灰尘从沉淀极上冲洗下来，并把电除尘器中含灰的水排出电除尘器之外。

　
煤气离子化是决定煤气净化的主要过程。为了使中性气体分子转化为离子，或者使气体得到电子或丢失掉电子。如得到电子则变成带负电荷的离子，如丢掉电子时气体则变成带正电的离子。

　
为了使中性气体转变为离子，必须使其受到电场力的作用，即杂电场中有高压(几万伏)电晕极放电，使气体离子化。

　
中性分子的气体是电解质，也就是它不导电。

　
当提高电场强度，给电晕极电流时，在电晕电极上积聚电子，然而此时没有电流，在图1中所表示的这种情况相当于曲线1～2段。当达到一定的电场强度时引起电晕放电。此时自由电子出现，气体离子化过程开始，并拌有吱吱的声音和蓝光一即电晕放电。电晕放电开始时的电场强度称为临界电场强度(kV/cm)。与临界电场强度相适应的是临界电压。如板式电除尘器为24kV。

　

　
对于以管子做沉淀极和以金属丝做电晕极的系统，其临界电晕电压可由下列公式确定：

uo=EoR1ln(R2/R1)

　
对于以板做沉淀极和以金属丝做电晕极的系统，其临界电晕电压可由下列公式计算

uo = EoR1 (πH/d—Ln2πR1/d)

　
式中：uo为临界电压，V；Eo为临界电场强度，V/m；R1为电晕极半径，m；R2为管式沉淀极半径，m；H　
为板式沉淀极和电极间的距离，m；d为相邻电晕极间的距离，m。

　
气体离子化时，得到电子的气体分子变成负离子，被吸向沉淀极，即被电晕极推向沉淀极。

　
由于电场强度的提高，气体离子化程度也显著提高，到沉淀极的离子流的速度也提高，电晕也增长了。这种状态相当于图1中的曲线3-4段。电流也增加了，因而提高了煤气导电性。在电场断面上的离子化程度和离子运动速度是不均匀的，其数值在电晕区高，随着远离电晕极的距离而逐渐减小。

　
提高离子运动速度时，生成湍流的离子流动。即电风现象。电场强度提高到某一极限，使气体离子化增强，必然提高它的导电性能和电晕强度，以导致电极之间产生火花击穿，即短路。此时电流急剧增加，而电压下降如图1中的4-5线段。

　
煤气中的灰尘颗粒和水滴由气体离子获得电荷。这个电荷的传递是*煤气和灰尘的接触，和在气流中磨擦而进行的。吸附在煤气灰尘颗粒上离子电荷的多少决定于煤气离子化程度，它决定于电晕电压高低。电荷的多少还决定于灰尘颗粒尺寸和荷电性质。

　
为了使灰尘由气流中分离出来，并沉降到沉淀极上。荷电的灰尘颗粒应有足够的电力，以便保证使灰尘有足够的动能，这些动能足以克服截止的阻力、煤气流速和表面张力。在高电场强度中造成的电风引起煤气流旋转，促使灰尘尘粒走向沉淀极。

　
沉淀极表面的灰尘尘粒有阻止电荷到沉淀极的作用，所以要用水把灰尘冲走。

1.2 三加压卧置湿式电除尘器的工作原理

　
当含尘的转炉煤气通过电除尘器时，由于加在电除尘器放电极和集尘极间的直流高压使得通过两极间的含尘煤气被电离，从而使煤气中的尘粒带上电荷。带电的尘粒在电场力的作用下驱向集尘极并被集尘极所捕集，从而使含尘煤气得到净化。被捕集下来的尘粒和布置在电除尘器内部上面的喷嘴喷出的水雾在整个集尘极表面上形成一层连续向下流动的污水膜，从集尘极上流到灰斗中，然后通过灰斗排入循环水池。

[ 本帖最后由 zwa 于 2007-12-28 10:18 编辑 ]

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2 除尘系统工艺流程及相关技术参数

2.1 除尘系统工艺流程

　 钢厂转炉→三加压威金斯煤气柜→电除尘器/旁通管→加压机→用户。

2.2 设备所需要的工艺条件

2.2.1 卧置板式湿法电除尘器入口煤气条件

　 (1)介质：转炉煤气，其组分见表1。

表1　转炉煤气成分　　　　 %

CO
CO2
N2
O2
H2
CmHn
水分

59.4
15.8
19.8
0.5
2.5
1
1


　　　　　　　　　 注：CmHn为碳氢化合物

　 (2)进气含尘量：≤100mg/Nm3(N表示标准状况)。

　 (3)进气压力：2～3kPa。

　 (4)进气温度：O～60℃。

2.2.2 设备运行配套条件

　 (1)供电：50Hz，380V/220V。

　 (2)供水：供水参数见表2。　　　

表2　　供水参数

水质项目
水质指标

悬浮物/mg·L-1
≤100

PH值
9-10

总硬度CaCO3/mg·L-1
100-200

氯离子/ mg·L-1
普通100-200

硫酸根离子/ mg·L-1
普通100-200

温度/℃
≤30

压力/MPa
≥0.6


　

　 (3)电除尘器所要求的氮气条件：

　 电除尘器吹扫和置换用氮气压力为0.3～0.7MPa，氮气纯度为99.99％。

　 实际的煤气入口条件、设备运行配套条件均满足以上要求，所以选用马鞍山市双益机械制造有限公司制造的卧置板式湿法电除尘器，能够使设备发挥其应有的功能。

2.2.3 设备技术参数与数量

　 有效截面积：～30m2；处理煤气量：33000m3/h(标况，干煤气)；迸气煤气含尘量：≤100mg/m3(标况)，最大≤150mg/m3(标况)；出气煤气含尘量：≤10mg/m3(标况)；机械水：<3g/m3(标况)；除尘率：≥90％～94％；除尘器阻损：≤500Pa；除尘器室数：单室；除尘器电场数：1个；电场宽度：6300mm；同极间距：350mm；阳极板材质规格：不锈钢，厚2mm；单排极板数量：5；阴极线材质及规格：不锈钢鱼骨线；沿气流方向阴极线间隙：200mm；进口气流分布板：2层多孔板；脱水板：折型板(1套)；清灰喷嘴数量：46个；配备高压硅整流设备：600mA/72kV；设备尺寸：13520mm× 6300mm×8215mm；灰斗内部衬导电防腐玻璃钢，使用寿命5a。除尘器表面碳钢部分涂氯磺化沥青漆。

3 除尘系统的控制

3.1 给水自动化的要求

　 喷水工作压力0.3～O.5MPa(可调)，常喷水水量为14.4t/h，间断喷水量为14.4t/h(板线清灰喷水量为14.4t/h)。间断喷水2h一次，每次喷水2～5min。当间断喷水时，由PLC发出指令，高压控制柜应能自动对电除尘器的供电实行降低电压，当停止间断喷水后，PLC发出指令，高压控制柜应能自动恢复电除尘器的正常供电电压。当除尘器切断煤气和电源后，给水可以自动切断。给水系统应满足压力要求，并有调压、稳压等功能。当清灰系统停水时，高压控制柜能自动切断向电除尘器的供电。此外，每月定期对分布板和脱水装置用手动喷水清洗1次，总的喷水量为20.4 t/h(分布板喷水量为12t/h，脱水装置为8.4t/h)，每次喷水时间2～5min，上述装置清洗时间可以错开，以防水量不够。

3.2 密封及置换氮气

　 要求：氮气纯度99.99％，密封氮气用量：34m3/h，压力：3.6kPa(可调)；置换氮气用量：1370m3/h，压力：0.3～0.7kPa(可调)。

3.3 绝缘子加热及温度连锁控制要求

　 每个绝缘子室安装0.4kW和1kw电加热器各1支，电压380V，单相，绝缘子室温度一般为70～220℃，当绝缘子温度≤70℃时应报警，<60℃或>220℃时应自动切断高压电源，绝缘子室内温度应保持在约150℃，并持续向绝缘子室内冲氮气。电加热器工作制度：绝缘子室加热时，2支加热器同时通电工作，当绝缘子室温度达到150℃时，1kW电加热器断电，停止工作，此时0.4kw的电加热器继续工作，若绝缘子室温度下降到80℃时，1kW电加热器通电工作，并以此循环工作。

3.4 整流器电源与煤气温度的连锁控制要求

　 当电除尘器出口的煤气温度上升速度大于7℃/min时，由PLC发出指令，高压控制柜应能自动停止向电除尘器供电。

3.5 高压变压器

　 高压变压器四周要有安全防护网和四点式高压隔离开关，变压器要有可*的接触，进入变压器的门要有自动连锁，门打开时高压变压器自动断电，隔离网离变压器的周边各留1m间隔，可控硅高压整流器安装室单边有效长度应>3.5m。

3.6 电除尘器接地电阻

　 接地电阻<2Ω。

3.7 保护措施

　 当满足下列任一条件时，电除尘器跳闸：

　 (1)绝缘子室温度<60℃或>220℃；

　 (2)02含量>0.8kPa；

　 (3)N2压力<3.5kPa；

　 (4)电除尘出口压力<0.5kPa；

　 (5)电除尘出口温升>7℃/min；

　 (6)柜容低限；

　 (7)两台连续喷淋泵停止工作10min。

4 效益评价

　 增加卧置板式湿法电除尘器可以减少煤气的含尘量，可以减少设备的磨损率，延长风机的使用寿命，减少设备的检修费用和维护费用。煤气含尘量的降低可以增加转炉煤气用户，更好地满足他们的需求。在此次三加压改造中增加了一根DN 1000mm的管道，用于将转炉煤气掺混入混煤供热轧，提高转炉煤气使用率，减少混合煤气的使用，为能源平衡做出了很大的贡献。

4.1 经济效益

　 现在使用的风机进气流量42000m3/h，实际生产风机进气量为35000m3/h，转炉煤气主要用户有两座石灰窑和热轧，转炉煤气直接供给石灰窑，煤气流量为20000m3/h，转炉煤气与混煤掺混供热轧，掺混量能达到15000m3/h。使得转炉煤气得到很好的利用。转炉煤气掺混供热轧是从2005年3月底开始的，就以2005年1月一5月这一段时间来看：1月份是高、焦混合煤气供热轧，用高炉煤气27439460m3，用焦炉煤气14891500m3，总热值为1.48GJ；2月份是高、焦混合煤气供热轧，用高炉煤气26736560m3，用焦炉煤气14625150m3，总热值为1.54GJ；3月份供热轧的转炉煤气用量为94170m3，高炉煤气用量为30388440m3，焦炉煤气用量为16301950m3，总热值为1.47GJ；4月份供热轧的转炉煤气用量为5273 700m3，高炉煤气用量为28761640m3，焦炉煤气用量为15799600m3，总热值为1.55GJ；5月份，供热轧的转炉煤气用量为6208400m3，高炉煤气用量为22668540m3，焦炉煤气用量为12918 980m3，总热值为1.56GJ。以1月份和5月份相比较：可见5月份的高炉煤气用量减少了4770920m3，以0.05元/m3高炉煤气计算，节约了238546元；焦炉煤气用量减少了1972520m3，以0.65元/m3焦炉煤气计算，节约了1282138元，减少了燃料消耗，热值并没有因为转炉煤气的增加，焦炉煤气的减少而下降，能够满足用户的要求。1月份高、焦炉煤气供热轧价值11051448元，5月份高、焦转炉煤气供热轧价值8462 024元，比1月份节省了2589424元。转炉煤气总回收率：1月份52.51m3/t坯，2月份64.71m3/t坯，3月份63.74m3/t坯，4月份79.43m3/t坯，5月份64.32m3/t坯。转炉煤气回收lm3/t坯，吨钢综合能耗下降0.25kg·标煤/t。吨钢综合能耗=总用能/钢产量=(燃料消耗+动力消耗)/钢产量，掺混转炉煤气供热轧就减少了高、焦炉煤气用量，降低燃料消耗，有效降低了吨钢能耗，节约能源。

4.2 社会效益

　 新增电除尘器可以减少转煤含尘量，对环保也大有益处，降低了环境污染，改造风机提高能源利用率，降低能耗。

5 结语

　 根据实际煤气进气条件及相关设备运行配套条件，对电除尘器及鼓风机进行选型，使得设备能发挥其应有功能。设备自投运以来，没出现过什么问题，即便小的问题也很快解决，没有对生产造成影响。由于第1次上电除尘，*作及性能还在不断完善。此次新增电除尘器项目实现了其预期目标，减少了转炉煤气的含尘量，增大用户，提高转炉煤气利用率，降低了能耗。

[ 本帖最后由 zwa 于 2007-12-28 10:19 编辑 ]

asd001

谢谢楼主共享资料，学习了。