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高濃度煙氣除塵技術特點及對策

發布時間:2018-09-25 發布者:青島旭宇

1 項目背景
臺泥(英德)水泥有限公司2~5 000t/d熟料生產線工程是由中材國際南京水泥工業設計研究院承建的國內水泥生產線總包項目之一。該項目燒成系統的窯頭和窯尾電收塵器均采用中材環保設計生產的新型高效電收塵器. 目前兩條生產線均已投入穩定的商業運行。并已經通過環保驗收。從實際運行及收塵效果看.電收塵器使用情況很好,各項技術指標均達到了設計要求.電收塵器的出口排放濃度達到國家新排放標準的要求。本文重點對該新型高效電收塵器的技術特點及高濃度、高負壓技術對策進行分析.同時對該電收塵器在臺泥英德項目上的應用情況作一介紹
2 技術特點及性能分析
用于臺泥(英德)水泥有限公司的2x5 000t/d熟料生產線的窯頭、窯尾電收塵器。是在引進魯奇公司技術基礎上.根據該生產線具體工藝及工況參數專門設計新型高效電收塵器。在技術上更先進、結構上更優化、性能上更高效、運行上更可靠。這兩臺電收塵器具有特點分析如下:
2.1 結構特點分析
將電收塵器結構作為網架用專門的力學計算軟件進行計算,使得構件的受力均勻。空間剛度大。從而可合理選擇結構型式并能在超大型電收塵器的應用上減小設備體積
2.1.1 殼體
殼體主要用于支撐內部構件并形成一個密閉的氣流通道.本標電收塵器的殼體全部采用鋼結構外殼,能承受風壓、工作溫度和壓力。基本結構形式為:底梁、端墻、立柱、頂梁構成骨架形成框架結構,側板、頂蓋板、進出氣口、下灰斗等與此框架結構互相聯接形成一個完整的鋼結構外殼 電收塵器的殼體設計計算全部使用引進德國魯奇公司的軟件來完成。通過該系統軟件可迅速準確的計算并輸出電收塵器的部件的受力及外型尺寸、鋼材型號等電收塵器設計所必需的參數。以保證殼體結構及零部件更趨合理。殼體中頂梁、側板、下灰斗、進氣口處均設有人孑L
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門,以便人員進入內部調整、檢修。灰斗內及每個電場前端側壁、內部走臺等部分,均設有阻流板,以防止氣體短路 為防止殼體承受風載而產生側向變形,在進出口喇叭與側板聯結的立柱處安裝有“V”字形支撐。
電收塵器除采用上進氣方式,可有效的利用場地,消除風管彎頭對氣流均布的影響,并增加預收塵效果
頂梁為箱型結構,梁內安裝放電極和支承裝置。
沉淀極板通過懸吊梁懸吊在頂梁兩側的型鋼上.頂梁與側板采用絞性連接, 以解決熱膨脹應力集中的問題電收塵器頂蓋采用氣密、防雨型頂蓋.并采用防爆結構設計以對收塵器進行安全保護。
殼體外側需裝設保溫層,以防止內部氣體結露。電收塵器灰斗的輸灰采用直接鎖風閥或拉鏈機的輸灰方式
2.1.2 氣體均布裝置
電收塵器進口處設計用氣體導流板和氣體均布裝置.其作用是使進入電場橫斷面的氣體均勻分布,窯頭、窯尾電收塵器分別采用翼型、折頁型氣體分布板.它是通過對鋼板的沖壓工序完成。它具有氣流分布均勻、耐磨、易于裝拆等特點。從而保證進入電收塵器的氣體均勻、層流。
2.1.3 放電極系統
放電極系統包括電暈線、放電極框架、放電極框架懸吊及絕緣支承等部件。放電極采用魯奇專利的V型電暈線.它對粉塵有良好的荷電能力,一根根電暈線采用專用工具漲緊后固定焊接于管狀框架上,利用專用的漲緊器可使每排電暈線均勻的漲緊在電暈線框架上.保證在振打時每根電暈線的振打力的傳遞。
每個電場的電暈極框架用四根懸吊桿懸吊于頂梁內的瓷套管上,為防止瓷套管結露而引起電擊穿。在套
管下部支座內裝有電加熱器.由恒溫控制器控制瓷套管的溫度 瓷套管的支撐底座為鑄鋼件,該鑄件將其
支座和電流保護管鑄為一體.并在穿過電流保護管的懸吊管上加有一個電流擴散管,利用加大懸吊管的曲
率半徑來縮短放電距離.這種結構的另一特點是可減少反吹清掃氣體量及增加反吹效果.有效防止絕緣套管內壁上的積塵和爬電
2.1.4 沉淀極系統
沉淀極采用魯奇專利ZT24型極板。該型極板的優點是電流密度分布均勻:通過極板的特殊設計(防風溝)使沉積在極板上的粉塵不易被氣流沖刷引起二次飛揚:有良好的振打加速度傳遞性能,振打加速度大且傳遞均勻,清灰效果好;整體有足夠的剛度,溫度變形小,長期使用可靠。
它是由冷軋鋼板軋制而成.極板安裝時彼此扣環連接.上端通過懸板固定在頂粱間的型鋼上.下端通過螺栓與振打桿固定,振打桿采用厚壁鋼管,管上通過焊接的掛板與收塵極板聯接,這樣傳遞到收塵極板上的振打力有明顯的提高.進而提高了整體清灰效果極板的懸吊為單點吊掛.不僅充分發揮了ZT24型極板相互扣接結構的整體性和剛性。而且避免了雙點吊掛易使極板在工作中產生偏移或極板問產生內力.
影響電場內的放電效果和振打力的傳遞及在振打后極板不能回位的弊端ZT24型極板與魯奇型電暈線相匹配.與其它極板與極線匹配相比較.具有降低設備運行功率、提高單位體積收塵面積的特點.因此可以大大降低設備運行能耗 提高收塵效率。同樣的收塵器面積下,魯奇型電收塵器的ZT24型極和魯奇V型電暈線配置.要比其它極板與極線的配置效率要大。
2.1.5 振打傳動裝置
放電極振打傳動裝置為頂部凸輪提升機構,采用擺動錘擊方式.振打錘采用管卡子與振打軸聯接,隨著軸的提升.錘頭下落在放電極框架的砧頭上,以抖落粉塵.有結構合理、密封性好、運行可靠的特點。錘提升角度分為30。、45。兩種.可調定振打效果。放電極振打錘錘臂采用標準開口尺寸可配不同厚度的錘頭,以獲得不同的振打力。
沉淀極振打采用撓臂錘錘擊方式.每排極板用一副撓臂錘.傳動軸的間斷回轉是借助減速電機和PLC程序控制來實現 收塵極振打錘采用一種稱“豆芽型”的錘頭結構這種錘頭的一個重要特點是在同樣的振打力下具有較小的回轉半經.有利于縮小振打裝置所占用的空間.同時這種錘還設計有各種厚度以滿足不同振打力的需要 錘臂部分采用了統一規格的開口尺寸.適用于不同厚度錘頭的組裝 錘頭與錘臂間用二個彈性套固接.安裝方便使用壽命長 錘頭和錘軸的聯接采用管卡式結構.使用可靠.不會造成脫錘現象沉淀極振打軸及軸承.為了保護其在運行中不被磨蝕.振打軸承采用在軸和軸承座上都加套的型式.
不但體積小.安裝調整也很方便沉淀極振打傳動采用的減速電機不但重量輕、電機功率小.而且還有防逆轉裝置 整個傳動裝置既節能又可靠 其振打傳動裝置采用密封盒與密封盤根的辦法.使其與殼體的密封得到了加強
2.2 針對高濃度、高負壓工況的特殊措施
2.2.1 建立預收塵裝置
在進氣口喇叭中設置一些“擋板”(如槽型折射板、折葉板、角形阻流層等)以強化重力和慣性力的作用,見圖1。當高濃度煙氣進入進氣口喇叭時,一方面由于管道截面積擴大煙氣流速從15~18m/s下降到lm/s左右.粗顆粒粉塵在重力作用下沉降落人灰斗:另一方面,氣流遇到“擋板”時.因“擋板”的阻尼作用.使氣流作急劇的轉折.紊流加劇.塵粒在此過程中相互碰撞、凝聚,并在重力和慣性力作用下沉降落人灰斗。“擋板”的層數根據煙氣濃度由試驗確定.阻力損失一般不應大于lOOPa。預收塵裝置可使進入第一電場區的粉塵濃度減少30% 60%.
2.2.2 預灰斗的設計
高濃度煙氣進入電收塵器的進氣口后經過槽型折射板、折葉板、角形阻流層等的阻流作用,發生折射、碰撞和凝聚,起到預收塵作用,在重力作用下粗顆粒粉塵沉降下來。這樣致使進氣口的下部沉集了大量粉塵,如不采取措施,會造成進氣口內集灰.從電收塵器的橫截面上看,會有部分斷面氣流不暢.從而引起氣流不能均布.電收塵器很難正常工作.達不到理想的收塵效率。為此,在進氣VI下面設置預灰斗,使收集下來的粉塵及時經下面的拉鏈機運走.保證電收塵器的正常工作
2.2.3 建立適當的氣流分布裝置
電收塵器用于高濃度煙氣的除塵.對氣流分布均勻性的要求與常規電收塵器不同.因高濃度煙氣進入電場區后濃度梯度變化很大.粉塵在振打清灰的重力沉降過程中,電場區下部的煙氣濃度很高.上部相對較低。為了有利于粉塵收集.電場區下部的氣流速度應較平均流速低,以使粉塵充分荷電。另外.在電收塵器人口的“擋板”后面還設置了氣體分布板和氣體導流板.以改善氣流流向.在分布板與預除塵裝置之間用連接管連為一體.并設有雙層清灰振打機構
2.2.4 特殊的阻流設計
通常情況下.電收塵器的殼體內壁四周都設置有阻流板,防止氣流旁路。對于常規電收塵器而言.如果有0.5%的旁路氣流.出氣VI的氣體含塵濃度將大大增加,降低收塵效率。對于高濃度電收塵器來講.防止氣流旁路更為重要.如果有0.5%的旁路氣流.風
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量按850 000m3/h.人口含塵~濃度按660g/m 計算,水泥廠每年排塵為2 020t.顯而易見僅此一項給水泥生產廠家帶來巨大的經濟損失,而這樣多的粉塵排人大氣中.造成的環境污染是可想而知的。為防止旁路,這臺電收塵器加強了阻流措施.專門針對性地設計了兩側邊緣擋風板、頂梁下導流板、灰斗上阻流板和電場之
間的節流墻
2_2.5 在第一和第二電場間設置節流墻一方面使荷電粉塵與節流墻碰撞產生沉降和改變氣流方向.防止荷電粉塵進入下一電場區;另一方面通過節流墻的阻尼作用降低電場區下部的煙氣流速.以利于粉塵的充分荷電和捕集,見圖1。
2.2.6 同一電場區不同電場采用不同的極配方式因第一電場區上部粉塵濃度相對較低,而下部濃度則遠遠高于平均值.如采用常規極配方式(即同一電場區極配相同),則出現兩個問題:一方面電場區上部電暈電流很大,自白消耗了大量電能;另一方面,電場區下部濃度很高.電暈電流極小,可能會出現電暈封閉現象,除塵效果較差。為此,高濃度電收塵器在同一電場區中應設置不同的極配形式,見表3。如第一電場區上部采用V25線.電場區下部則采用電暈電流更大(放電更強烈)的V40線(芒刺較長),利用其尖端放電時產生的強烈電風加速粉塵荷電,防止電暈封閉現象的產生,提高除塵效率。
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2.2.7 電收塵器殼體的耐負高壓設計
電收塵器多為負壓操作.在正常情況下,電收塵器殼體所承受的負壓不超過2 000Pa。如果殼體的強度不夠.可能會引起殼體變形,極間距無法保證,使電收塵器的收塵效果難以保證 當殼體密閉不嚴時,就會造成大量漏風.使進入電收塵器的風量增大,風速加快,煙氣溫度降低,產生結露,從而加快磨損,腐蝕殼體和內部件,收塵性能下降。對于高負壓電收塵器,殼體所承受的負壓高達1l 500Pa.所以殼體更易變形和漏風 為保證電收塵器能正常的工作.在設計和制造過程中.殼體結構設計必須滿足這種高負壓強度要求.采用專門力學設計.并嚴把設計、制造和安裝質量關.減少殼體變形與漏風.使電收塵器在高負壓工作狀態下能長期穩定可靠高效運行。
2.2.8 采用高能力輸排灰裝置和鎖風裝置由于煙氣含塵濃度高.電收塵器收集的粉塵量很大.因此須配以高輸送能力的輸排灰裝置,尤其是第一、二電場的灰斗,承受了全部粉塵載荷的80%以上。
另外.為了防止高負壓下灰斗底部漏風,還須選配性能良好的鎖風裝置.否則.由于高負壓操作將造成底
部漏風產生二次揚塵.降低除塵效率。
2.3 其它性能優勢分析
2.3.1 收塵效率高,排放濃度低。
收塵器的一個重要指標就是排放濃度或收塵效率.這些年各國對環保排放要求越來越嚴格。如西方國家控制在30~50rag/Nm3/~內.有的國家要求更高 我國從1997年起也由原來的≤150mg/Nm 提高到≤100mg/Nm 。2005年1月1日起,又從≤100mg/Nm提高到≤50mg/Nm。。而本工程所采用的魯奇型高效電收塵器在技術引進時就定位排放標準在50mg/Nm。以下 另外.新型高效電收塵器還提供了多種極配方式和振打方案.對高濃度煙氣的處理設計有阻流結構,并采用不同的極配方式,從而提高收塵效率。
2.3.2 運行更可靠
實現長期、穩定、高效地運行是電收塵器用戶所希望的 新型高效電收塵器在設計軟件中提供了“腐蝕許可度的計算”程序,即可根據用戶的期望和工藝情況來設計電收塵器重要部件的許用時間長短。對收塵極和放電極的吊掛進行了改進,增加了穩定性和振打力的傳遞效果 改進后的振打系統及其傳動系統使運動部件的運行更可靠.壽命更長,更換也很容易。
2.3_3 投資運行成本更低
計算機優化設計可使電收塵器在結構優、外型小、比鋼耗低,從而降低設備造價和土建費用。
在相同收塵效率下新型高效電收塵器較其它類型電收塵器能耗和運行費用更低.維護簡單方便.壽命更長.為此新型高效電收塵器是受用戶青睞的高效環保節能產品。
2·3·4 安裝更加方便快捷
新型高效電收塵器本體采用計算機模塊化設計.
各部件在安裝中像搭積木一樣方便快捷.使安裝施工效率很高.并且有利于確保安裝質量。但這里值得一
提的是,除設計質量、制造質量外,電收塵器的現場安裝質量是保證其長期、穩定、高效運行的重要環節,對高效電收塵器來講安裝質量必須嚴格保證.施工單位應嚴格按照“電收塵器安裝操作規范”進行操作。
3,運行效果
臺泥(英德)水泥有限公司2~5 O00fd熟料生產線工程建成后.T-2006年4月20 13正式竣工投產并很快達產達標.T2006年12.,q份通過國家環保總局的環保驗收,窯頭、窯尾電收塵器出口排放均t]-,T50mg/Nm ,達到了新國標的要求.取得了令人滿意的效果。

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