分电场电除尘技术在陶瓷隧道窑阵发性黑烟净化中的应用

第9届全国电除尘学术会议/11届全国脱硫学术会议论文集分电场电除尘技术在陶瓷隧道窑阵发性黑烟净化中的应用冯肇霖谢逢俊胡小吐（华南理工大学科技开发公司，广州市天河区五山，510641；广州市广一大气治理工程有限公司，510300）殷贵宪（广西北流市环境监测站，537400）窑内含有较多的一氧化破和瑗黑，排出大量黑烟。由于烟气具僧水性，比电珥低、粒径小、其假比重均很小，收集困难，采用常规除生或常规电除尘方法均很难长期稳定将烟气的黑度降为一级以下。采用分电场消烟除尘器治理广西《瓷燃煤陡道窑的阵发性黑烟，使得烟气黑度和粉尘浓度均达标排放，为国内同类工艺的烟气净化提供了成功的经验。除尘器1前言华南地区烧制陶瓷时，由于瓷泥中含铁量篼，在烧白瓷时必须采用还原气氛工艺，用来提高瓷品的白度和质量等级。这些烧还原气氛的隧道窑以烟煤为燃料，采用人工加煤方式，由于燃烧中会产生较多的一氧化碳和碳黑，导致隧道窑排烟呈黑色；每次加煤后就会产生阵发性黑烟，烟囱的排烟周期约为25~30分钟，每次连续排黑烟时间为8~15分钟，黑烟的黑度达林格曼4~5级，给周围的大气环境造成严重污染。如果将煤充分燃烧使之不产生黑烟排放，就会使工艺缺少了还原气氛，导致瓷品发黄，瓷品的质ft就会降低，这是生产所不允许的。因此，只能在不改变燃烧方式和生产工艺的条件下对黑烟进行被动式治理，把黑烟从废气中除，达到消除黑烟的目的。2黑烟的性质及其对消烟除尘方式的影响陶瓷隧道窑排出的黑烟含有煤的挥发成份和不饱和碳，其中以碳黑、飞灰、焦油和气溶胶的含量为主。这些物质粒径极小，在。02-0.05之间，真假比重均很小，粉尘比电阻值不足ltffVcni，具有憎水性，收集比较困难。在阵发性黑烟产生时，尽管烟尘中所含的固体物质重量不大，但碳黑等微粒的密度较大，以上烟尘的性质均对消烟除尘方式造成影响。因为黑烟微粒的比重轻、粒径小，故以惯性力、冲击力和离心力的方式消除黑烟微粒的设备均为低效或无效的，因为这些方式对大于5微米粒径和比重较大的微粒，才可能有高于80%的除尘效率，而对于小于丨微米以下、比重轻的碳黑等微粒的消除是无能为力的。因为黑烟微粒的比重轻、粒径小且具有憎水性，如采用水雾、水沐等湿式消除方法，由于黑烟微粒不亲水，水只能把亲水部分的飞灰收下来，而无法把憎水的微粒收集下来，而且黑烟的微粒分布密度很大，水滴、水雾与微粒接触的面积十分有限，因此在处理此类黑烟时，湿法的除尘设备也是低效或无效的。米）进行荷电凝并的功能，可以使气溶胶微粒玛肇霖等分电场电除尘技术在K史雄道窑啐发性黑烟净化中的应用凝并成大微粒团，进而被收集。但对于比电阻低于ltffVcm的烟气，在电场中粉尘到达电除尘器的沉积电极板（阳极）上会产生粉尘释放电荷过快，即刻变为与阳极同极性而失去附着阳极板的能力，被阳极排斥返回含尘气流的现象，称为低比电阻粉尘反弹现象；粉尘在风力的带动下又会重回电场，再次被电场收集，在阳极板快速中和后再次被反弹，之后又会被收集再重回电场…产生这种称之为“跳跃收集”的过程，因此低比电阻粉尘是不能被普通电除尘器高效率收集的。另外由于阵发性的黑烟由低比电阻微粒组成，分布密度大，会使电场产生严重畸变，产生电场空间闪络，这种闪络很易引发弧光放电，产生电场短路，使电除尘器失去作用或效率很低。又由于低比电阻撤粒的导电性能较好，微粒在绝缘于表面容易形成沉积，这样会破坏绝缘子的绝缘性能，使高压无法正常加到异电极之间，无法形成足够高的消烟除尘电场，消烟除尘的效率就无法提高。以上分析是这种黑烟性质对常规电除尘法的重大影响，所以至今也没有采用常规电除尘器治理燃煤陶瓷隧道窑成功的实例。3分电场高压静电除尘技术的特点针对以上黑烟撤粒性质对常规静电消烟除尘器的影响，研究开发了以分电场静电除尘技术为主的新型静电消烟除尘器，所谓分电场，就是采用单电源供电，通过电极的几何尺寸配置使电场分布更适合流动的烟尘浓度、微粒分散度等参数的变化，使电场顺气流的方向分成若干个电场强度不等的电场，每个电场相当于一个单独电源供电的消烟除尘器，如分成三个电场即相当于用三个电源供电的三电场消烟除尘器，其每个电场对应处理一种参数的烟气，烟气就相当于分别用了三台消烟除尘器串级处理，其消除黑烟的效果就会更好。若采用三台电源的三电场静电消烟除尘器，造价很高，用户难于接受，采用单电源供电的分电场技术就可以节省成本。在技术上，分电场是采用动态的方法，按烟气参数的变化进行分段设计，即按照烟尘的浓度、密度分布和粒径分散度等参数分别设定不同的电场强度，合理分配，分级收集烟尘，避免电场闪络的发生，使电场分布更合理，极板和电源的利用率更高。分电场消烟除尘器还采用横向极板的方式，可有效解决碳黑“眺跃收集”的问题。横向极板就是在与气流方向垂直的空间位置上布置收尘极板，使烟尘除了向阳极横向迁移被顺向收集外，还使带电烟尘顺气流方向直接向横向阳极板被收集，大大提高了收集效率，消烟收尘效率可高达99%以上。对于绝缘这个关键问埋，分电场静电消烟除尘器采用外绝缘方式，即绝缘子与烟气不直接接触，减少和避免了绝缘子表面的积灰现象，提高了绝缘性能，保持能加到额定的高电压，稳定运行。另外分电场静电消烟除尘器还配备了自动和手动振动灰机，可适当调节振动脱灰的周期，佼设备能经常工作在良好的状态，保证稳定和篼效消烟除尘。4分电场静电消烟除尘器的主要参数型式：卧式单电源六电场有效流通面积：10m2电场长度：7m电场风速：。75m/s设备阻力：95%5实际应用的工艺布置陶瓷窑炉的生产工艺是固定的，并且要第9届全H电除尘学术会议/第1届全国脱萑学术会议论文集Piooeedinof9thConferenceofESPand求较严，每条窑的火位、炉温和配风等都相对稳定，烟囱采用自然引风排烟，系统保持平衡。如要采用分电场静电消烟除尘器处理黑烟，就要选用好的工艺布置，做到可以通过调节炉温、气氛等参数达到原生产工艺的要求。按现在陶瓷隧道窑排烟方式可分为由地下烟道排烟和由窑面烟道排烟两种方式，对于这两种排烟方式和现场空间位置的条件可采用如下两种消烟除尘工艺布置：（0窑炉烟气排出一烟道一静电消烟除尘器一引风机一烟囱排放；（1）窑炉烟气排出一这两种方式都要求静电消烟除尘器的阻力要小，方式1需配备引风机，引风机采用补偿方式选配风机，以保证能维持原生产工艺的要求。这种方式较方式2的电耗篼约5~7.5kW（风机功率）。方式2采用自然引风方式，这种方式节能省电，它节省了引风机的电耗，也省去了风机的投资和维护费用；电耗只是静电消烟除尘器自身的消耗，约为3~5kW0这两种方式都可以通过调节火位、配风等工艺条件，使之达到原陶瓷生产过程所需的炉温和气氛等要求，保持产品的质量。6应用结果广西三环企业集团股份有限公司采用了*台分电场静电消烟除尘器，安装在其窑具公司的一条燃煤陶瓷隧道窑上，用于处理隧道窑排出的阵发性黑烟，工艺布置是采用方式2，即：窑炉烟气排出一烟道一静电消烟除尘器一烟囱排放。在工程施工过程中，窑炉通过原有的地下烟道从烟囱排放烟气，施工过程中不需停产；当消烟除尘设备安装、调试完毕后，烟气采用快速切换方式转到窑面烟道，经静电消烟除尘器到烟囱排放；切换较成功，经过调节火位、通风等工艺后，烧成炉温、氧化炉温和还原炉温三个主要炉温参数不变，维持了原生产工艺的条件和要求，使生产。195*正常进行。分电场静电消烟除尘器投人使用，经调试设备稳定运行后，消烟除尘的参数和效果达到了设计要求，经当地市环境监测中心站测定：排放的烟气烟色在林格曼1级以下，粉尘浓度为76mg/m3，达到国家排放标准（GB9078―19%工业窑炉大气污染物排放标准）。在未安装这台静电消烟除尘器时，烟囱的排烟周期约为25~30分钟，每次排烟时间为8~15分钟；使用静电消烟除尘器后，烟囱的排烟周期仍为25~30分钟，但每次的排烟时间缩短为1-3分钟，并且烟色黑度小于林格曼1级。值得一提的是这台静电消烟除尘器能耗约为3kWh，按工业用电0.6元/度计算，即每天的运行费用约为43.2元。目前已有三台分电场静电消烟除尘器用于燃煤陶瓷隧道窑的阵发性黑烟的治理，它们均采用“窑炉烟气排出一烟道一静电消烟除尘器一烟囱排放”的工艺布置，即自然引风方式，使用效果良好，经处理后的烟气均达标排放，维持了原生产工艺和条件，运行费用小于50元/天，达到了设计的要求。7结语单电源分电场静电消烟除尘器在广西三环企业集团窑具公司及其它陶瓷厂燃煤隧道窑上的使用表明，设备运行稳定，效果显著，具有以下结论：7.1单电源分电场静电消烟除尘器可有效处理采用还原气氛工艺的珐道窑阵发性黑烟，经处理后的排放烟气可达国家标准，同时能很好维持窑炉的原生产和工艺参数，使生产正常进行。7.2单电源分电场静电消烟除尘器有效地克服了黑烟撤粒所带来的不利影响，运行可靠、稳定、高效、节能。7.3采用“窑炉烟气排出一烟道一静电消烟除尘器一烟囱排放”工艺布置，即采用自然引风方式处理隧道窑的阵发性黑烟是成功的，玛肇霖等分电场电除尘技术在暹窑眸发性黑*净化中的应用可节省一次投人和运行费用，运行费用小于50元/天。7.4单电源分电场静电消烟除尘器在安装和管路切换过程中不影响窑炉的正常生产，利于推广使用。jklifred微米级干雾抑尘机=38