萊鋼105 m 2 燒結機頭電除塵器提效改造

1 前 言
    在燒結生產過程中，產生大量含塵和含有SO 2 、NO x 、PCDD/FS（二惡英）等有害氣體的煙氣。為保護環境、減少主抽風機轉子磨損，含塵煙氣在排入大氣前必須經機頭除塵設施凈化。隨著國家循環經濟、節能減排工作的強化，對粉塵的排放標準要求越來越高。由于除塵能力小等原因，萊鋼燒結廠燒結機頭的粉塵排放濃度高達300～800 mg/m 3 ，為此進行了系統改造。

2 電除塵器存在問題及分析
2.1 除塵器概況
    萊鋼燒結廠目前擁有3臺105 m 2 燒結機，3臺265 m 2 燒結機，機頭除塵設施共9套，除塵模式分別為：105 m 2 燒結機頭采用重力沉降室+電除塵器，265 m 2 燒結機頭采用電除塵器。其中1 # 、2 # 105 m 2 燒結機配套125 m 2 臥式單室三電場電除塵器，分別于1993年6月份和1995年5月投入使用。后來燒結機經過擴容改造面積為132 m 2 ，而除塵器及主抽風機均未做相應改造，多種原因導致粉塵排放嚴重超標。除塵器存在的問題主要有：

1）排放的廢氣中粉塵嚴重超標，根據監測結果，粉塵排放濃度300～800 mg/m 3 。

2）電除塵器電場工作效率低。電場電壓在 20～40 kV（額定 72kV），電流在100～300 mA（額定1 200 mA），有時在100 mA以下，甚至為0，除塵器效率不足20%。

3）電除塵器內部極板掛灰較厚，電場頂部掛灰為嚴重；極板嚴重變形；芒刺線結球，陰極框架部分變形。

4）灰倉倉壁粘灰、結塊、棚灰，堵塞下灰口，排灰不暢。

5）極板、極線均有不同程度的腐蝕現象，特別是下部。

2.2 燒結煙氣特性分析
機頭除塵器屬于工藝除塵，其性能及除塵效果在很大程度上受燒結生產煙氣成分的波動影響。
燒結煙氣的特性主要有以下幾點：

1）煙氣溫度波動幅度大（80～150 ℃）。

2）粉塵的比電阻值變化較大（煙氣溫度 90～150 ℃，比電阻為 0.6×10 7 ～7.0×10 10 Ω·cm，屬于中高比電阻值范圍）。

3）煙氣濕度大（平均含水量10.05%） 。

4）煙塵中含Na、K等堿金屬的氧化物及氯化物較多，煙塵細而輕飄，灰塵呈絮狀，收塵難度大。當煙氣流速＞0.8～1 m/s時，粉塵易被氣流裹帶至大氣中。5）煉鋼除塵灰、污泥、煉鐵除塵灰等多種固體廢物棄均返回到燒結配料，造成煙氣中粉塵的物化性質發生變化，其中的堿性物質提高粉塵的比電阻，不利于靜電收塵。

2.3 影響除塵器除塵性能的原因分析
1）除塵器能力不足，單位電除塵器面積（指電除塵器面積與燒結機面積之比值）僅為0.95，遠遠落
后于目前國內機頭除塵器的主流配置。

2）2臺125m 2 電除塵器服役期達15 a，設備嚴重老化，雖先后采取人孔門、灰斗等漏風點焊補等措施，減少了漏風、結露，但漏風率仍很難保證設計值（＜3%）。多處漏風導致除塵器內部氣流湍流，除塵性能下降。

3）極板、極線腐蝕率、變形率達到40%以上，由于漏風，當煙氣溫度低于露點時，煙氣中所含的二氧化硫與冷凝水結合，形成亞硫酸，導板、極線下部嚴重腐蝕，強度降低、變形，極間距無法保證在450 mm，導致電場強度分布不均勻，陽極板的利用率下降，除塵器除塵效率下降。4）3個電場全部為單側側旋轉錘振打，振打系統剛度不夠，振打力不足，電場頂部掛灰嚴重，導致電流降低，二次電壓降低，除塵效率急劇下降。

3 電除塵提效改造及新技術綜合應用
    改造原則為保留原有設備，縮短現場施工周期，使機頭除塵器性能實現為合理、有效的提升。新建249 m 2 電除塵器，單獨負責2 # 105 m 2 燒結機頭煙氣的凈化。將原有1 # 、2 # 125 m 2 除塵器合并，負責1 # 105 m 2 燒結機頭煙氣的凈化。原125 m 2 電除塵器設計煙氣量57萬m 3 /h，電場風速1.27 m/s，除塵系統擴容改造后，2臺除塵器煙氣量為72萬m 3 /h，單臺煙氣量36萬m 3 /h，電場風速為0.8 m/s，延長了煙氣停留時間，從工藝參數上滿足了機頭除塵器的除塵要求。

    原進氣煙道經沉降室（長×寬=12 m×7 m）后進入除塵器，改造后，吸風管經30°彎頭進入聯接異徑三通管，分別進入原125 m 2 電除塵器沉降室，在沉降室進氣端加電動閥門，調節閥門開度和增加導流板、阻流板等措施，保證2臺125 m 2 電除塵器煙氣量的均勻性和壓力損失的平衡。所有管道采用耐磨襯增加強度，新沉降室內部涂抹高溫耐磨襯，外部加保溫。同時針對燒結機機頭粉塵的特點，為保證收塵效率，新建249 m 2 除塵器還采取6項技術改進措施：

1）改進芒刺線的構造及材質。原125 m 2 電除塵器極板、極線匹配型式為C型480 mm極板配備RS芒刺線，新建249 m 2 除塵器改為C型480 mm極板配備BS管狀芒刺線。陰極線采用BS管狀芒刺線的優點是：起暈電壓低，電暈電流大，電流密度均勻，可有效消除電暈盲區，電風強，剛度大，使用壽命長，使粉塵充分荷電吸附在陽極板上，提高收塵效率。一、二電場的芒刺線使用不銹鋼材料，提高了極線的耐腐蝕性和耐磨性，可保證電除塵器長期、運行。

2）芒刺表面涂覆特氟龍材料。特氟龍高性能特種涂料是以聚四氟乙烯為基體樹脂的氟涂料，典型特征是不粘性以及耐高溫和耐化學品腐蝕的特性，三電場除塵灰主要特點是輕質絮狀粉塵堿金屬再結晶物，比重特別輕，黏性大，浸潤性差，吸濕性強，受潮后易粘附在極線上不易清除。將第三電場芒刺線表面涂覆特氟龍材料后，大大降低了粉塵與極線之間的粘附力，有助于極板、極線的清灰，保證除塵設施的運行。

3）陰極振打傳動采用新型防積灰技術。原125m 2 電除塵器的陰極振打傳動密封防積灰方式為方形箱體結構加防塵板設計型式，箱體內易積灰、受潮，致使振打磁軸表面產生爬電，造成電場短路。

此次提效改造將磁軸箱體下平面改為斜面，無防塵板并定期進行自動或手工吹掃，保證磁軸箱體內粉塵沿斜面流入電場，防止箱體內積灰及磁軸爬電現象，保證長期供電。磁軸箱體放于立柱外側，立柱內側按箱體下平面斜度作密封處理，進一步提高除塵效率。

4）二、三電場除塵灰回收利用。萊鋼多種固體廢棄物均返回到燒結配料中回收利用。燒結機頭二、三電場收集的粉塵質輕、品位低，含鐵量分別為14.87%和9.85%，可利用價值不高。此次改造將每個電場的除塵灰各用一套輸灰系統分別收集，一電場除塵灰經集合刮板機回收利用，二、三電場除塵灰經集合刮板機排至集合灰倉，加濕后外排。

5）采用聲波清灰器技術。在原1 # 、2 # 125 m 2 、新建249 m 2 除塵器的頂部、雙側部及各灰斗分別安裝了聲波清灰器（共計66臺），保證電除塵器極板、極線的清灰效果及電場對粉塵的捕集效率，解決了灰斗內積灰、架橋、板結等問題 。

6）采用多種措施，加強傳動部位的密封。為降低漏風率，對灰斗、進出口法蘭連接處采用特殊密封材料密封；人孔門采用雙層結構，硅橡膠材料密封；對陰陽極振打穿軸處采用密封填料壓蓋裝置；陽極振打傳動裝置與殼體的連接處設有密封填料盒，并采用四氟板材料進行密封，從而減少轉動區域可能造成的漏風；進出口膨脹節連接處采用四氟帶進行密封，進一步降低設備本體的漏風率。

4 改造效果
    通過對1 # 、2 # 105 m 2 燒結機頭除塵器提效改造，電除塵各項運行參數明顯改善，特別是二次電流升高較大，有效功率提高到75%以上（運行參數對比見表1），提升了電除塵的除塵性能，降低了粉塵排放濃度、排放總量大幅度削減。

    改造前1 050～1 100 ℃，熟料適宜堿比為0.93±0.2、鈣比為2.01±0.2，在此配比下的熟料可得到較好的溶出結果，氧化鋁溶出率＞95%，氧化鈉溶出率＞97%。
4.3 將拜耳法赤泥和燒結法硅渣混合后用堿—石灰法處理，可獲得較高的氧化鋁和氧化鈉溶出率，使拜耳法赤泥中的鋁、鈉得到回收，溶出赤泥中堿的含量低于1%，可用來生產水泥，從而實現了資源的綜合利用，消除了赤泥對環境的危害。