提高静电除尘器的除尘效率

提高静电除尘器的除尘效率简要：宝钢二炼钢转炉炼钢的一次除尘采用世界先进技术——LT干法除尘，在炼钢过程中，为把铁水炼成钢水，通常使用氧气进行脱碳，碳与氧气反应的结果产生大量的含尘煤气即烟气。

炼钢烟气处理工艺的目的在于对冶炼时所产生的所有烟气进行收集、冷却和除尘，并将含有高浓度的一氧化碳气体送往煤气柜。

烟气除尘主要是通过静电除尘器实现的，静电除尘器设备投入运行2年后，除尘效率逐渐下降，粉尘排放浓度超标大于50MG/NM3，极丝断裂造成短路的故障时有发生。

因此我们对影响静电除尘器的一些因素进行分析研究，例如：烟气发生量、烟气成份、粉尘比电阻、极间距、振打清灰等，以改善极丝抗腐蚀能力，降低故障，提高除尘效率。

关键词：电除尘阴极丝（放电极）、阳极板（收尘极）、极间距、振打1．LT炼纲除尘工艺概述LT炼纲除尘工艺是二十世纪60年代由德国鲁奇LURGI和蒂森TYHSSEN公司联合开发成功，并以二公司的缩写命名，宝纲在90年代引进二套。

宝纲二炼纲250吨转炉LT系统如图所示冷却烟道其工艺流程：转炉吹炼时产生的烟气通过裙罩、冷却烟道，将高温烟气1600度冷却到1000度，烟气冷却是热交换的过程，此过程可产生大量饱和蒸汽，并回收利用。

然后进入蒸发冷却器，在蒸发冷却器内通过雾化的水直接喷淋，使烟气进一步下降至200度左右，并使大颗粒粉尘沉降下来，同时改善烟气的比电阻及露点，满足静电除尘器的工作要求。

经过静电除尘器后，煤气的含尘量为10MG/NM3，烟气的抽吸依靠轴流风机，一氧化碳含量大于35%回收利用，送入煤气柜，含量低的煤气经燃烧后放散。

静电除尘器收集的粉尘具有较高的铁含量，所以将粉尘送入压块厂压块，作为原料返回转炉，既节约成本，又保护环境。

2．静电除尘器结构及工作原理静电除尘器的一般结构为筒状形如图所示：静电除尘器是园形结构，气体水平从电除尘器内部流过，首先经过气体分配板，将烟气分配在电除尘器的整个横端面上，使其均匀流过。

静电除尘器的内部设备主要是有平行布置的收尘极、放电极组成。

收尘极、壳体接地，二块收尘极之间形成气体通道每个电场有36个通道，在这些通道中布置有高压电框架，框架中安装放电极，放电极是由带芒刺的金属片组成叫作扁钢芒刺形放电极，放电极为负电极，并和高压供电系统连接，由支承绝缘子支撑，放电极周围形成很高的电磁场，用于产生带负电的气体离子，这些负离子向阳极板移动，产生很小的电流，许多气体电离离子附着在灰尘微粒上，这样灰尘微粒带负电，并向阳极板移动，最终吸附在阳极板上。

阳极板收集到的灰尘，由振打装置振打落于除尘器底部，通过刮灰装置将灰尘刮到链式输送机中排出。

同样的在电场力的作用下，带正电离子的粉尘向阴极丝移动，最终在阴极丝上沉积，通过阴极振打装置进行振打除灰。

2．1、静电除尘器的特点如下：1．尘器的承载体是设立在电除尘器的进出口及电场之间的环状托座上。

2．环状托座之间的电除尘器壳体上装有保温层。

3．烟气进出口采用变径管结构。

4．静电除尘器壳体耐压0.3Mpa。

5．静电除尘器进出口装有可选择性起闭的安全防爆阀，以疏导可能产生的压力冲击波。

6．除尘器收集到的粉尘，首先是吸附在阳极板上，由内部振打装置，刮灰装置集中，通过链式输送机排出。

7．般情况下电除尘器配有三个电场，宝钢使用的电除尘器配有四个电场如图所示。

静电除尘器示意图图2-13．静电除尘器设备现状宝钢二炼钢250吨转炉煤气回收采用LT系统干法静电除尘器，4号炉和5号炉各一台，每台静电除尘器有4个电场，每个电场由37块阳极板组成36个烟气通道，通道中间插入阴极丝，每个电场有8000根阴极丝，阴极丝为扁钢芒刺，阳极板为C335型。

阴极丝与阳极板间距为150±10mm，但是实际调整间距为130-170mm。

在对电除尘器内部进行检查时，发现分配板容易积灰，上部阴极丝不太积灰，下部阴极丝积灰严重，一二电场阴极丝发生断裂。

阳极板与阴极丝之间的距离发生变化，阴极丝框架变形，上下不垂直，与阳极板间距小至100mm，变形严重且无法矫正，只能对阴极丝与阳极板进行短接处理。

下面就阴极丝断裂原因进行分析。

3．1、极丝断裂原因分析一电场阴极丝为扁钢芒刺，厚度为2mm，材质相当于国标0Cr13Al。

断裂的阴极丝表面分布有红褐色疏松氧化铁腐蚀层，阴极丝的断面为圆形，并向断点逐渐变细变薄。

沿断裂阴极丝的断口及正常位置取纵截面试样，经镶嵌、研磨抛光及苦味酸盐酸酒精溶液侵蚀后进行观察。

断口处的金相组织为粗大的铁素体，并存在沿晶界开裂的裂缝，见图1。

正常部位的金相组织为细小的呈带状分布的铁素体+颗粒碳化物，与腐蚀物接触的金属表面呈沿晶界腐蚀，见图2、图3。

将腐蚀产物送入JCXA-733电子探针观察，腐蚀产物疏松多细孔，形貌见图4。

光谱成分定性分析见图5。

表面腐蚀物成分主要有：O、Fe、Zn、Cl、K、Ca及少量的Mg、Cr元素。

将制备的断裂阴极丝金相样送入JCXA-733电子探针观察，腐蚀物的纵截面形貌见图6，腐蚀物主要分为两层，外层含有：O、Fe、Zn、Cl、K及少量的Ca、Si、Cr 元素，而后逐渐过渡，在腐蚀内层出现了基材成分，其元素为：O、Fe、Cr、Si、Al及少量的Cl、K、Ca元素，光谱成分定性分析见图7、图8。

用衍射仪对刮下的腐蚀物进行金相分析，结果为：KCl、ZnOFeO、CaFe2O4、Fe3O4、Fe2O3。

通过以上分析可知阴极丝在电除尘器中受Cl离子和NO x等腐蚀气氛的作用，经测试5号LT的含水率为17.8%，其中Cl离子在常温下与水、阴极丝一起形成原电池腐蚀，NO x等的腐蚀发生在高温情况下，使阴极丝表面产生了均匀腐蚀。

阴极丝断裂部位的铁素体晶粒粗大是由于此部分阴极丝受到了高温（700℃-800℃以上）的作用，加上氧化腐蚀严重，导致了此部分阴极丝严重减薄、变形、从而断裂。

电除尘器正常运行时内部最高温度不会超过300℃，为何断裂部分会达到700℃-800℃以上呢？分析阴极丝断裂位置发现，断裂部位主要位于阴极丝无芒刺段，这些位置正对应着阳极板的腰带和极板间固定间距用的支撑处。

由于（1）无芒刺部位和对应着的腰带以及支撑之间的间距较小；（2）腰带未经钝化处理，表面粗糙有突起；（3）阴阳极间距变小等原因从而使局部地点电场强度升高，产生了电弧，引起了阴极丝局部高温，加速氧化腐蚀，从而导致了此部分阴极丝断面严重减薄变形，进而断裂。

相对于Cl离子和NO x等腐蚀因素，电弧腐蚀是引起阴极丝断裂的主要原因。

3．2对策分析3．2．1、气流分配板的作用：电除尘器气流分布不均匀，意味着电场内存在着高低速度区，某些部位存在涡流和死角，该现象的出现，在流速低处所增加的除尘效率，远不足以弥补流速高处效率的降低，因而总的效率降低。

此外，高速气流、涡流会产生冲刷，使极板、灰斗中的粉尘产生二次飞扬。

分配板积灰是造成气流分布不均匀的主要原因，不良的气流分布，可造成电除尘器效率降低20%——30%甚至更多。

气流分布均匀性可采用相对均方根差法，相对均方根差可用下式表示：σ=v——测点上的流速其中iv——端面上的平均流速n ——端面上的测点数这个方法的特点是对速度场的不均匀值反应比较灵敏，气流分布完全时σ=0，实际上工业电除尘的σ值处于0.1——0.5之间，国家标准规定：第一电场进截面测得的σ小于0.25。

气流分布相对均方根差与除尘效率的关系：3．2．2、放电极的作用：放电极又称阴极，其作用是与收尘极一起形成电场，产生电晕电流。

放电极包括阴极丝及其定位部分，为了使电除尘器长期高效，可靠运行，对放电极基本要求：（1）牢固可靠，不断线，一个电场有数千根阴极丝，其中一根折断便可造成电场短路，使电除尘器处于停止运行或低效率状态运行，因此，阴极丝应具有足够的机械强度。

（2）电气性能良好，放电极的形状和尺寸可在某种程度上改变电流和电场强度，因此，良好的电气性能通常指收尘极上的电流密度分布均匀，平均电场强度高，对于含尘浓度高、粉尘粒径小的场合，伏安特性曲线的斜率要大，这意味着在相同的电压下，粉尘荷电强度和几率较大。

（3）粘附粉尘少，为此，应采取易使粉尘从极线上脱落下来的干式清灰措施，即振打装置。

此外，放电线在高温下不变形，传递振打力的效果好也有助于减少粉尘粘附。

放电极振打装置相配套，在电场力的作用下，带正离子的粉尘在放电线上沉积，达到一定厚度时，会大大降低电晕效果，因此及时清楚放电极上的积灰，同样是保证电除尘器正常运行的重要条件。

4．电除尘器改造实施以上分析可知，需要改善阴极丝、分配板及振打力。

从阴极丝结构出发，考虑到扁钢芒刺和两头螺丝焊接处应力集中易造成该处疲劳断裂，同时轧制过程中的机械损伤和扁钢芒刺宽度最小处都易引起断裂，因此和其它线形相比扁钢芒刺断线率相对较高。

而且现在使用的阴极丝是用2mm 和14mm 的扁钢制造，其刚度和强度不足，容易变形，引10 20 30 40 50 60 95 96 97 9899 相对均方根差%除尘效率%起极间距变化。

因此可以寻找一种与扁钢芒刺和C335阳极板这一极配形式的放电特性相近或更佳的极配组合，同时用刚度和强度更佳的阴极丝用来替代第一代的扁钢芒刺，等腐蚀作用，选用耐腐蚀的不锈钢材我们选用RS增强形阴极丝。

考虑到Cl离子和NOx料1Cr18Ni9Ti，在第一、第二电场进行实施。

从腰带改善方面考虑，为避免异极距减小，可以避开腰带与阴极丝相对，而将其改为腰带与阴极框架相对；或者在保证机械强度的前提下，减薄腰带厚度，并对腰带做钝化处理，从而保证电场的异极距，以避免电弧对极线的电蚀。

分配板改造：将分配板的翻边方孔改为园孔并去掉翻边，材料选用不锈钢1Cr18Ni9Ti，改善积灰状况及抗腐蚀能力。

进行风量均匀性测试，在水平方向和垂直方向以一米距离为单位，大约设置150个测点，采用150个左右数据计算，根据计算结果得到 =0.2符合国家标准为良。

气流分布测试测点分布图增大振打力：振打锤原重量为4公斤，改造后振打锤重量为5公斤，并调整振打锤落下角度，由原来的35度增大到60度，提高了振打清灰效果。

改造修理后，静电除尘器的除尘效率得到了提高，粉尘排放浓度达到国家标准。

图2-2电除尘器内部结构示意图图2-3图2-4防爆阀图2-5。