玻璃窯爐電除塵器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

0玻璃污染物治理玻璃行業(yè)作為中國工業(yè)污染控制領(lǐng)域的主要行業(yè)之一，目前平板行業(yè)每年新增約1.2萬噸木材。污染排放已成為一個(gè)必須解決的問題。隨著國家對煙塵和氮氧化物控制的日益嚴(yán)格以及平板玻璃行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)的頒布,勢必對玻璃污染物治理提出新的更高的要求。由于氮氧化物脫除主流技術(shù)SCR脫硝技術(shù)需要在320~420℃才能有效脫除煙氣中的氮氧化物,而且SCR脫硝裝置中的催化劑不易有過多的粉塵通過,玻璃窯的煙氣中含有堿金屬,會(huì)降低催化劑的壽命,除塵器最好布置在脫硝裝置的前端。在耐溫450℃的濾料還沒有真正市場化的情況下,電除塵器也就成為目前最佳選擇。電除塵器如何長期在320~450℃溫度下穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行,這也給眾多除塵工作者提出了新的課題。1電除塵器當(dāng)前,絕大多數(shù)的平板玻璃熔窯采用重油、天燃?xì)?、石油焦粉等作為燃?粉塵排放濃度一般在150~1000mg/Nm3。同時(shí),玻璃窯爐生成的煙氣顆粒小,粉塵細(xì),具有黏性,含有部分堿金屬,也給煙氣中的粉塵收集帶來一定難度。2011年4月2日頒布的平板玻璃排放標(biāo)準(zhǔn)中,要求粉塵的排放濃度必須小于50mg/Nm3,濕法脫硫除塵一體化已不能達(dá)標(biāo)排放,而電除塵器作為一種高效的的除塵設(shè)備,只要選型合理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué),完全可以滿足50mg/Nm3的排放要求。因電除塵器長期在320~450℃溫度下運(yùn)行,需要克服因高溫?zé)崤蛎浂鴮?dǎo)致的除塵器殼體及內(nèi)部陰陽極的變形的困難,需要克服在煙氣溫度高的情況下粉塵比電阻的變化的現(xiàn)象。2電腦積分器的技術(shù)和特點(diǎn)2.1含塵氣體從極間電極的作用電除塵器是利用強(qiáng)電場,使懸浮粉塵顆粒與氣體分離的一個(gè)電氣系統(tǒng)。在它的陰極系統(tǒng)中通上高壓直流電,利用陰陽極的幾何形狀不同,在極間產(chǎn)生強(qiáng)大的不均勻電場,使周圍的氣體發(fā)生電離,并產(chǎn)生大量的電子和正負(fù)離子。當(dāng)含塵氣體進(jìn)入電場后,粉塵在這些電子和離子的作用下,以極快的速度荷電并在電場力的作用下迅速向與其極性相反的電極移動(dòng),最后放出電荷并吸附到陽極板上。通過振打裝置的打擊,這些粉塵脫落到下部灰斗,經(jīng)排灰裝置排出。而被凈化了的氣體通過出氣口排入大氣。電除塵器工作原理圖見圖1。2.2在封頭作用的氣體組分本除塵器由進(jìn)出口封頭、氣流分布裝置、殼體、灰斗、陽極系統(tǒng)、陰極系統(tǒng)、陰陽極振打系統(tǒng)、高壓電源裝置、排灰裝置、電氣控制系統(tǒng)等部分組成。(1)進(jìn)出口封頭進(jìn)出口封頭的作用是將處理的氣體均勻地導(dǎo)入和導(dǎo)出電場區(qū)。進(jìn)口一般設(shè)計(jì)成中心水平進(jìn)氣形式,也可設(shè)計(jì)成上進(jìn)氣或下進(jìn)氣形式。其中中心水平進(jìn)氣和上進(jìn)氣還可設(shè)計(jì)成帶預(yù)灰斗形式,以適應(yīng)特殊的工藝要求。出口封頭一般設(shè)計(jì)成中心水平出氣形式,同樣也可設(shè)計(jì)成上出氣或下出氣形式。(2)氣流分布裝置氣流分布均勻性是提高除塵效率的先決條件。氣流分布裝置一般安裝在進(jìn)口喇叭內(nèi),其作用是使進(jìn)入電場橫斷面的氣體均勻分布。氣流分布板有圓孔型、方孔型、X型、折頁型和百葉窗型等,可根據(jù)進(jìn)口封頭的形式和工藝條件進(jìn)行選用。(3)殼體殼體的作用是誘導(dǎo)含塵氣體進(jìn)入高壓電場減少熱損失,支撐陰陽極系統(tǒng)及振打裝置,形成與外界環(huán)境隔離的獨(dú)立收塵空間。它一般由立柱、底梁、頂梁、側(cè)板、端板、管撐、內(nèi)部走臺(tái)、人孔門、活動(dòng)支承等組成。對于特殊應(yīng)用場合,殼體還帶有防爆卸壓裝置。(4)灰斗灰斗主要具有承接積灰的作用。它主要由立柱、灰斗、檢修門、膨脹節(jié)、加熱裝置、振打裝置、密封裝置等組成。(5)陽極系統(tǒng)陽極板是電除塵器的主要部件,承擔(dān)電除塵器的粉塵收集,對電除塵器的性能有較大影響。它主要由陽極懸掛裝置、陽極板、撞擊桿等部件組成。(6)陰極系統(tǒng)陰極系統(tǒng)是電除塵器的核心部件之一,是電暈放電的部件,因此也稱為電暈極或放電極,又因其呈陰極負(fù)電壓,俗稱陰極。它主要由陰極吊掛、上橫梁、豎梁、上、中、下部框架、陰極線等零部件組成。(7)陰陽極振打裝置陰陽極振打裝置主要負(fù)責(zé)將陰極系統(tǒng)和陽極系統(tǒng)上附著的粉塵振打下來。它主要由陰極振打裝置、陽極振打裝置、陰極振打傳動(dòng)裝置、陽極振打傳動(dòng)裝置等組成。(8)高壓電源裝置高壓電源裝置是高效除塵的根本保證,它的作用是將已產(chǎn)生的高壓直流電不斷向電極系統(tǒng)供電,主要由高壓硅整流電源、高壓控制柜、隔離開關(guān)、阻尼電阻等部分組成。(9)排灰裝置排灰裝置是負(fù)責(zé)將電除塵器收集下來的粉塵集中輸送,一般采用鏈運(yùn)機(jī)或螺旋輸送機(jī),由于玻璃行業(yè)的粉塵量小,正常采用插板閥和人工小推車處理。(10)電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)是電除塵器的大腦,控制著電除塵器的收塵、振打、排灰等工作程序。一般是PLC控制。它主要由低壓控制柜、機(jī)旁控制箱等組成。2.3玻璃碗的高溫電離失敗技術(shù)的特點(diǎn)針對玻璃窯煙氣以上所述的特點(diǎn),需要采取一系列相應(yīng)措施,以滿足日益嚴(yán)格的煙氣粉塵排放要求。2.3.1煙氣溫度對結(jié)構(gòu)力學(xué)的影響溫度對鋼材性能有著極其重要的影響,鋼材及焊縫的強(qiáng)度會(huì)隨著溫度的上升而下降。當(dāng)煙氣溫度達(dá)到350~400℃時(shí),殼體在強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)要乘以相應(yīng)的溫度折減系數(shù),并從整體上對所要設(shè)計(jì)的電除塵器進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)力學(xué)分析,確保電除塵器部件在高溫環(huán)境下不變形。對鋼號為Q235、Q345而言,其溫度折減系數(shù)見表1。2.3.2采用最佳振打方式玻璃窯煙氣溫度高,粉塵顆粒細(xì),灰的黏性較大,陰陽極振打清灰困難,易產(chǎn)生電暈封閉現(xiàn)象,使除塵效率降低。除塵器在設(shè)計(jì)時(shí)需要經(jīng)過詳細(xì)的理論分析并進(jìn)行大量的試驗(yàn),找出最佳的振打方式。而側(cè)部振打方式在經(jīng)過多年的工程實(shí)踐已被公認(rèn)為最可靠的振打方式,可以保證陰極線最小振打加速度≥100g,陽極板最小振打加速度≥150g。2.3.3電場振打時(shí)玻璃窯粉塵顆粒細(xì),粉塵顆粒大部分在0.5μm左右,在電場振打后如果電場的風(fēng)速過高,粉塵極易飄浮在電場內(nèi)而不易沉降下來,所以在電除塵器選型時(shí),尤其要注意對電場風(fēng)速的控制,減少電場內(nèi)二次揚(yáng)塵的現(xiàn)象。2.3.4熱應(yīng)內(nèi)變形及變形控制電除塵器屬于體積較大的設(shè)備,其在400℃工作溫度下與常溫不工作時(shí)相比熱膨脹較大,如果沒有相應(yīng)的緩減熱膨脹的措施,會(huì)使電除塵器產(chǎn)生較大的熱應(yīng)內(nèi)變形。此時(shí)可將電除塵器的鋼支座制作成滑動(dòng)支座,以確保電除塵器的整體隨溫度的變化而自由伸縮。另外,陰極系統(tǒng)需要采用分段框架式懸掛,避免陰極線產(chǎn)生熱變形。振打軸的軸向伸長也應(yīng)引起足夠的重視。2.3.5采用陽極板來吸塵C480陽極板板面壓有多道溝槽,極板整體鋼度高,可耐450℃高溫而不變形。另外C形的陽極板有利于吸塵與清灰,有效集塵面積可提高10%左右。在陽極板的材料選擇上需要采用SPCC材料,該材料在耐高溫變形及抗振打方面性能優(yōu)于普通冷軋板,這樣可以有效控制陽極板的高溫變形,從而延長陽極板的使用壽命。2.3.6新型“bs”型面臨的問題當(dāng)前電除塵器的陰極線有多種,在絕大多數(shù)煙氣除塵場合都能有很好的使用效果。新型“BS”型管狀芒刺線整體呈管狀,抗拉強(qiáng)度高,易張緊,不斷線,在高溫?zé)煔庀鹿ぷ鞫蛔冃?。另?該陰極線起暈電壓低,電暈性能好,放電均勻,電流密度大,與C480型陽極板配合使用可以提高陽極板的有效利用率。2.3.7采用降壓振打方式玻璃窯煙氣粉塵的顆粒細(xì),在電場內(nèi)不易沉降,粉塵從脫離陰陽極系統(tǒng)至完全沉降到灰斗內(nèi)需要有足夠的時(shí)間。在粉塵緩慢沉降過程中,又會(huì)被荷電、電離子的帶動(dòng)下向陽極板移動(dòng),最終再次被吸附到陽極板上,導(dǎo)致除塵效率下降。實(shí)踐證明,采取降壓振打方式則能很好地解決,即在粉塵沉降過程中,電場降低了工作電壓,待粉塵基本沉降到灰斗內(nèi)后,電場也恢復(fù)正常電壓狀態(tài),從而保證了陰陽極系統(tǒng)的清灰效率。玻璃窯煙氣的另一個(gè)特點(diǎn)是粉塵濃度小,陽極板上吸附的粉塵不多,可以延長振打清灰間隔,減少清灰次數(shù)。這樣不僅可以減輕振打機(jī)構(gòu)的工作負(fù)荷,更有利于減少因振打清灰引起的二次揚(yáng)塵。3海水淡化工程為一體的玻璃窯余熱鍋爐發(fā)電系統(tǒng)南玻集團(tuán)的吳江南玻公司有600t/d和900t/d2條特種浮法玻璃生產(chǎn)線,窯爐采用天然氣為燃料。配套建設(shè)高溫電除塵器除塵系統(tǒng)、SCR煙氣脫硝系統(tǒng)和余熱鍋爐發(fā)電系統(tǒng),是集選擇性催化還原脫硝(SCR)、高溫電除塵器和余熱發(fā)電為一體的玻璃窯爐煙氣綜合治理工程。電除塵器、脫硝系統(tǒng)由江蘇科行環(huán)?？萍加邢薰究偝邪ㄔO(shè),采用低塵布置(見圖2),并預(yù)留調(diào)質(zhì)接口,適應(yīng)玻璃窯不同燃料和煙氣的特性。其中,電除塵器是科行