浅析328 m2烧结机机头电除尘器提标达效技术应用

李小丽， 金勇成， 张 涛

(1.鞍钢股份有限公司炼铁总厂，辽宁鞍山114000； 2.陕西冶金设计研究院有限公司，陕西西安 710032)

此次炼铁总厂西烧4台机头电除尘提标达效升级改造受工期、场地的限制，根据机头电除尘运行的经验，以及烧结烟粉尘比电阻等参数，达到设计50mg/Nm3标准，利用原机头电除尘及周边可利用的场地，既保证排放、最短工期又降低投资的条件下，选择合理烧结机头电除尘器的设计参数及电源配置。

1 电除尘器

大风量电除尘器选用板卧式电除尘器较多，电除尘器的选型主要需要下列相关数据：

(1)需要净化的烟气量，通常是指工作状态下，即工况烟气量。

(2)烟气含尘浓度。

(3)粉尘性质，包括粉尘粒度分布、粉尘比电阻、化学成分、真密度、堆积密度等。

(4)烟气性质，包括在除尘器内运行时的温度、湿度、压力、烟气成份等。

(5)电除尘器出口烟气允许含尘浓度。电除尘器的除尘机理，总结电除尘器设计、运行经验，掌握电除尘器结构。

2 理论计算与选型

2.1 电除尘器入口烟气量Q

电除尘器选型的原始风量参数以烧结机设计方给定的烧结段标况风量换算结合原电除尘器入口处的实测工况风量相比较，选取合理值做为理论带入值。

实测入口烟气量(单台除尘器)Q1=961160m3/h，考虑除尘器漏风率约3 %考虑，实际除尘器需处理的工况烟气量为：

Q=(1+3%)×Q1=989994.8m3/h

按Q=990000m3/h考虑

2.2 收尘效率η

根据电除尘器入口实测含尘浓度Ci<5g/Nm3,按Ci=5g/Nm3选取，按国家要求的电除尘器出口含尘浓度C0=50mg/Nm3选取，计算公式为：

η=1-C0/Ci=0.99

2.3 收尘面积与趋进速度

根据多依奇公式计算，计算公式为：η=1-e-AW/Q

A为电除尘器的收尘板板面积，W为粉尘的趋进速度。多依奇公式是进行电除尘器设计选型的基础，从多依奇公式中可以看出，只有当A、W两个参数都尽可能高时，其除尘效率才能够足够高。W的选取值越高，A的设计值就越小，越经济，要达到实际的除尘效率就越难；反之成本就越高，而达到所要求的除尘效率就越有把握，对烧结机工况变化的适应性就越强。

根据相关设计资料和实际经验，找到两者都能兼顾的结合点，实现除尘效率和高性价比。

根据现场原除尘器采集到的粉尘采用比电阻测试仪测试，末电场(即110 ℃时，原除尘器第三电场运行温度)粉尘比电阻为1.66×1012，末电场粉尘密度为974.53kg/m3，较难处理，W选取5.6cm/s较为合理，计算所得A=22614.67411m2

在此公式的验算过程中，因储备系数K选取值为1，所以未代入计算。

2.4 电场风速与除尘器截面积

根据采集到的末电场收尘灰实测比电阻比较大，不容易荷电。结合多年电除尘器选型、运行维护等经验，考虑除尘器是按四电场配置，在原除尘器出口增加一跨5.4m，电场长度从16.2m，增加到21.6m，故风速V=0.855m/s较为合理。

除尘器截面积:F1=Q/(3600×V1)=319.77m2

2.5 电场高度与宽度

根据机械式阳极振打锤的振打力试验，除尘器行业选取的极板有效高度L=13～15m之间。如果超出这个高度，侧向剪切力已衰减至最小值，不能满足灰尘剥离收尘板要求。如收尘板选取太短，则占地面积太大，设备增重，性价比低，也不满足此次结合现有空间改造设备的要求。

故此方案极板有效高度暂选取L=14.3m，则电场有效宽度：

B=F1/L=22.36m

此次除尘器改造宽度从18.6m，增加4.5m，除尘器的宽度达到23.1m，满足除尘器的截面积321.75m2满足理论计算319.77m2。

2.6 同极间距选取

我国机头电除尘器行业在同极间距选取上有400mm、450mm、500mm等多种形式，个别也有设计者采用过600mm同极间距的案例。在结合烧结机头烟气的化学特性上，选取电除尘器同极间距450mm较为普遍。多个案例也证明了如此选取在库仑力、电场强度、烟气特性等方面都达到了最佳结合值。

2.7 供电单元选取

按国家行业标准要求，机头除尘器均应采用四电场或四电场以上配置。此方案采用四电场配置，因此方案的收尘面积约22 600m2，相应放电极的长度也在22 600m以上。根据线电流密度0.4选取，如分为4个供电分区供电，则供电电源的电流需选取在2.26A左右，电源规格太大，造成能源浪费。另外供电分区如出现故障，则故障区占比台太大，不利于设备长期稳定运行。因此采用8个分区供电更为合理，即此设备为双室四电场配置。供电电源电流计算值为1.13A，向上圆整到1.2A。根据250mm异极间距的击穿电压，供电电源电压选取90kV。为了进一步加强电场灰尘核电效果并保证除尘效率，1、2电场采用高频电源，3、4电场采用高频脉冲电源。

2.8 极配方式

国内机头电除尘器行业的极配形式有很多，目前有RS线、星型线、螺旋线、FD线、鱼骨线等很多种。就个人从事多年机头电除尘器的设计经验认为，与450mm同极间距相匹配的阴极线在1、2、3电场选取RS线，4电场选取FD线。RS线用来处理大颗粒，比电阻低的粉尘，末电场FD线发挥电流密度均匀，对微细粉尘核电能力强的特点。

2.9 振打选取

阳极振打选用底侧部单层机械式振打，阴极振打采用双层振打结构，为侧中部机械式振打。振打力传递稳定，振打效果好，结构简单，方便安装与维护。

2.10 通道数确定及其他参数校核

按双室设计，电场有效宽度为22.36m，单室有效宽度为11.18m，同极间距450mm。单室通道数n=B/2/0.45=24.84个，圆整到25个通道。则电场有效宽度修正为B=n×2×0.45=22.5m，除尘器截面积修正为F=B×L=321.75m2，电场风速修正为V=Q/F/3600=0.8547m/s，收尘板面积修正为A=n×4×L×2×4×2=22880m2。

2.11 气流分布

除尘器入口的气流分布均匀性是提高除尘效率的先决条件，它的重要性是众所周知的。使气流均匀地流过每个电场的每个通道,使除尘器各部充分发挥作用。除尘器入口处设置三层气流分布板保证气流分布的均匀性，用当前最先进的气流模拟软件进行全风量模拟实验，使电场内气流分布均匀性σ<0.2。

2.12 灰斗选取

根据现场收尘灰做自然堆积实验，量取安息角。测得堆积灰母线与水平夹角为55 °。为了保证收尘灰能自由流动并排出设备，并有效利用原设备土建基础，选取灰斗壁与水平夹角均大于59 °。

3 改造后设备技术参数(单台电除尘器)

改造后设备技术参数(单台电除尘器)见表1。

表1 改造后设备技术参数(单台电除尘器)

4 电除尘器

电除尘器左视立面图见图1、图2。

图1 电除尘器左视立面(单位:mm)

6 运行效果

炼铁总厂2台328m2烧结机原配备4台235m2三电场电除尘，此次机头电除尘进行提标达效技术升级改造为4台321.75m2双室四电场机头电除尘器，利用原12个桩基础加固，新增8个桩基础，从拆除、安装、调试，工期仅为45d，除尘器排放小于50mg/Nm3，在满足效果的情况下既减少工期又大大降低工程土建投资，达到最佳性价比的328m2烧结机机头电除尘器的选型与配置。

图2 电除尘器右视立面(单位:mm)