莱钢105 m 2 烧结机头电除尘器提效改造

1 前 言
    在烧结生产过程中，产生大量含尘和含有SO 2 、NO x 、PCDD/FS（二恶英）等有害气体的烟气。为保护环境、减少主抽风机转子磨损，含尘烟气在排入大气前必须经机头除尘设施净化。随着国家循环经济、节能减排工作的强化，对粉尘的排放标准要求越来越高。由于除尘能力小等原因，莱钢烧结厂烧结机头的粉尘排放浓度高达300～800 mg/m 3 ，为此进行了系统改造。

2 电除尘器存在问题及分析
2.1 除尘器概况
    莱钢烧结厂目前拥有3台105 m 2 烧结机，3台265 m 2 烧结机，机头除尘设施共9套，除尘模式分别为：105 m 2 烧结机头采用重力沉降室+电除尘器，265 m 2 烧结机头采用电除尘器。其中1 # 、2 # 105 m 2 烧结机配套125 m 2 卧式单室三电场电除尘器，分别于1993年6月份和1995年5月投入使用。后来烧结机经过扩容改造面积为132 m 2 ，而除尘器及主抽风机均未做相应改造，多种原因导致粉尘排放严重超标。除尘器存在的问题主要有：

1）排放的废气中粉尘严重超标，根据监测结果，粉尘排放浓度300～800 mg/m 3 。

2）电除尘器电场工作效率低。电场电压在 20～40 kV（额定 72kV），电流在100～300 mA（额定1 200 mA），有时在100 mA以下，甚至为0，除尘器效率不足20%。

3）电除尘器内部极板挂灰较厚，电场顶部挂灰为严重；极板严重变形；芒刺线结球，阴极框架部分变形。

4）灰仓仓壁粘灰、结块、棚灰，堵塞下灰口，排灰不畅。

5）极板、极线均有不同程度的腐蚀现象，特别是下部。

2.2 烧结烟气特性分析
机头除尘器属于工艺除尘，其性能及除尘效果在很大程度上受烧结生产烟气成分的波动影响。
烧结烟气的特性主要有以下几点：

1）烟气温度波动幅度大（80～150 ℃）。

2）粉尘的比电阻值变化较大（烟气温度 90～150 ℃，比电阻为 0.6×10 7 ～7.0×10 10 Ω·cm，属于中高比电阻值范围）。

3）烟气湿度大（平均含水量10.05%） 。

4）烟尘中含Na、K等碱金属的氧化物及氯化物较多，烟尘细而轻飘，灰尘呈絮状，收尘难度大。当烟气流速＞0.8～1 m/s时，粉尘易被气流裹带至大气中。5）炼钢除尘灰、污泥、炼铁除尘灰等多种固体废物弃均返回到烧结配料，造成烟气中粉尘的物化性质发生变化，其中的碱性物质提高粉尘的比电阻，不利于静电收尘。

2.3 影响除尘器除尘性能的原因分析
1）除尘器能力不足，单位电除尘器面积（指电除尘器面积与烧结机面积之比值）仅为0.95，远远落
后于目前国内机头除尘器的主流配置。

2）2台125m 2 电除尘器服役期达15 a，设备严重老化，虽先后采取人孔门、灰斗等漏风点焊补等措施，减少了漏风、结露，但漏风率仍很难保证设计值（＜3%）。多处漏风导致除尘器内部气流湍流，除尘性能下降。

3）极板、极线腐蚀率、变形率达到40%以上，由于漏风，当烟气温度低于露点时，烟气中所含的二氧化硫与冷凝水结合，形成亚硫酸，导板、极线下部严重腐蚀，强度降低、变形，极间距无法保证在450 mm，导致电场强度分布不均匀，阳极板的利用率下降，除尘器除尘效率下降。4）3个电场全部为单侧侧旋转锤振打，振打系统刚度不够，振打力不足，电场顶部挂灰严重，导致电流降低，二次电压降低，除尘效率急剧下降。

3 电除尘提效改造及新技术综合应用
    改造原则为保留原有设备，缩短现场施工周期，使机头除尘器性能实现为合理、有效的提升。新建249 m 2 电除尘器，单独负责2 # 105 m 2 烧结机头烟气的净化。将原有1 # 、2 # 125 m 2 除尘器合并，负责1 # 105 m 2 烧结机头烟气的净化。原125 m 2 电除尘器设计烟气量57万m 3 /h，电场风速1.27 m/s，除尘系统扩容改造后，2台除尘器烟气量为72万m 3 /h，单台烟气量36万m 3 /h，电场风速为0.8 m/s，延长了烟气停留时间，从工艺参数上满足了机头除尘器的除尘要求。

    原进气烟道经沉降室（长×宽=12 m×7 m）后进入除尘器，改造后，吸风管经30°弯头进入联接异径三通管，分别进入原125 m 2 电除尘器沉降室，在沉降室进气端加电动阀门，调节阀门开度和增加导流板、阻流板等措施，保证2台125 m 2 电除尘器烟气量的均匀性和压力损失的平衡。所有管道采用耐磨衬增加强度，新沉降室内部涂抹高温耐磨衬，外部加保温。同时针对烧结机机头粉尘的特点，为保证收尘效率，新建249 m 2 除尘器还采取6项技术改进措施：

1）改进芒刺线的构造及材质。原125 m 2 电除尘器极板、极线匹配型式为C型480 mm极板配备RS芒刺线，新建249 m 2 除尘器改为C型480 mm极板配备BS管状芒刺线。阴极线采用BS管状芒刺线的优点是：起晕电压低，电晕电流大，电流密度均匀，可有效消除电晕盲区，电风强，刚度大，使用寿命长，使粉尘充分荷电吸附在阳极板上，提高收尘效率。一、二电场的芒刺线使用不锈钢材料，提高了极线的耐腐蚀性和耐磨性，可保证电除尘器长期、运行。

2）芒刺表面涂覆特氟龙材料。特氟龙高性能特种涂料是以聚四氟乙烯为基体树脂的氟涂料，典型特征是不粘性以及耐高温和耐化学品腐蚀的特性，三电场除尘灰主要特点是轻质絮状粉尘碱金属再结晶物，比重特别轻，黏性大，浸润性差，吸湿性强，受潮后易粘附在极线上不易清除。将第三电场芒刺线表面涂覆特氟龙材料后，大大降低了粉尘与极线之间的粘附力，有助于极板、极线的清灰，保证除尘设施的运行。

3）阴极振打传动采用新型防积灰技术。原125m 2 电除尘器的阴极振打传动密封防积灰方式为方形箱体结构加防尘板设计型式，箱体内易积灰、受潮，致使振打磁轴表面产生爬电，造成电场短路。

此次提效改造将磁轴箱体下平面改为斜面，无防尘板并定期进行自动或手工吹扫，保证磁轴箱体内粉尘沿斜面流入电场，防止箱体内积灰及磁轴爬电现象，保证长期供电。磁轴箱体放于立柱外侧，立柱内侧按箱体下平面斜度作密封处理，进一步提高除尘效率。

4）二、三电场除尘灰回收利用。莱钢多种固体废弃物均返回到烧结配料中回收利用。烧结机头二、三电场收集的粉尘质轻、品位低，含铁量分别为14.87%和9.85%，可利用价值不高。此次改造将每个电场的除尘灰各用一套输灰系统分别收集，一电场除尘灰经集合刮板机回收利用，二、三电场除尘灰经集合刮板机排至集合灰仓，加湿后外排。

5）采用声波清灰器技术。在原1 # 、2 # 125 m 2 、新建249 m 2 除尘器的顶部、双侧部及各灰斗分别安装了声波清灰器（共计66台），保证电除尘器极板、极线的清灰效果及电场对粉尘的捕集效率，解决了灰斗内积灰、架桥、板结等问题 。

6）采用多种措施，加强传动部位的密封。为降低漏风率，对灰斗、进出口法兰连接处采用特殊密封材料密封；人孔门采用双层结构，硅橡胶材料密封；对阴阳极振打穿轴处采用密封填料压盖装置；阳极振打传动装置与壳体的连接处设有密封填料盒，并采用四氟板材料进行密封，从而减少转动区域可能造成的漏风；进出口膨胀节连接处采用四氟带进行密封，进一步降低设备本体的漏风率。

4 改造效果
    通过对1 # 、2 # 105 m 2 烧结机头除尘器提效改造，电除尘各项运行参数明显改善，特别是二次电流升高较大，有效功率提高到75%以上（运行参数对比见表1），提升了电除尘的除尘性能，降低了粉尘排放浓度、排放总量大幅度削减。

    改造前1 050～1 100 ℃，熟料适宜碱比为0.93±0.2、钙比为2.01±0.2，在此配比下的熟料可得到较好的溶出结果，氧化铝溶出率＞95%，氧化钠溶出率＞97%。
4.3 将拜耳法赤泥和烧结法硅渣混合后用碱—石灰法处理，可获得较高的氧化铝和氧化钠溶出率，使拜耳法赤泥中的铝、钠得到回收，溶出赤泥中碱的含量低于1%，可用来生产水泥，从而实现了资源的综合利用，消除了赤泥对环境的危害。