煤气湿法电除尘器技术与应用.docx
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煤气湿法电除尘器技术与应用
煤气湿法电除尘器
技
术
与
应
用
转炉煤气湿法电除尘器
在目前国内采用OG法回收转炉煤气工艺中，从转炉岀来的煤气经第一级文氏管，第二级文氏管除尘器除尘，转炉煤气含尘量由200g/Nm3减少为0.1g/Nm3,转炉煤气回收后，主要供给铁炉、热风炉、钢色烧烤、铁合金烧烤及其它车间作燃料用。
然而含尘量为O.lg/Nm3的转炉煤气尚不能满足煤气管网及用户的需要。
因此在送往各用户的煤气加压站前端，工艺布置上通常设置转炉煤气精除尘用电除尘器，对转炉煤气做进一步除尘处理。
转炉煤气回收系统设备（水封、煤气贮柜、转炉煤气电除尘器、加压机及各种规格的煤气管道）的正常运行不仅在能源利用、环境保护方而有重大意义，而且与转炉煤气网的生产休戚相关。
回收系统上的缺陷或操作不当都会造成停产，而且由于高温高压和高浓度的一氧化碳，一旦事故发生，其潜在的破坏能力是难以想象的。
因此转炉煤气电除尘器的设计不仅要满足回收工艺的要求，而且要安全可靠。
第一节：
概述
系统管网堵塞及用户喷嘴的堵塞等，对用户的生产直接造成不小的影响。
经回收的转炉煤气作为燃料，可单独使用，也可和高炉煤气或焦炉煤气混合使用，但应保证转炉煤气含尘量在10mg/Nm3以下，因此煤气柜出口处设置湿式电除尘器是必要的。
电除尘器的种类和用途
电除尘器是一种高效率的煤气精洗设备，它的特点是除尘效率高，可将煤气中的含尘量净化到小于lOg/Nm3,耗电量少，耗电量一般为0.5度/1000Nm3；煤气压力降低，包括电除尘器前后煤气管道及计量装置约为2.2-3KPa。
但装设电除尘器投资较大，对操作和维护的技术要求较高。
电除尘器的种类有管式、套管式和板式三种，现举有代表性的实例分析如下。
电除尘器的生产操作指标
项目名称
类型
管式电除尘器
板式电除尘器
套管电除尘器
沉淀比面积（米2/米3/秒）
21.5
13
15
电耗（千瓦.时/1000米3煤气）
0.24
0.45
0.32
水耗（吨/1000米3煤气）
0.134
0.35
0.45
由上表可知，管式电除尘器的沉淀比而积大，因此金属耗电多，投资高。
板式和套管式电除尘的荷电尘粒运动速度较大，因此金属消耗量少,投资低，但操作费用较之间。
我公司通过与各大设计院所合作，使得该项技术已基本成熟，并在国内0G系统转炉煤气回收中得到推广与应用，取得了良好的效果。
一、电除尘器的工作原理
含尘煤气电除尘入口喇叭，经气流分布板均流后进入电场，挂于气流分布板的粉尘经设置于入口喇叭上方的间断喷洗水嘴冲洗，以防止气流分布板堵塞。
在电场上方设置的连续喷洗水嘴，通过喷出的雾化水滴在集尘极上形成连续流动的均匀水膜。
当含有悬浮粒子的煤气进入电场后，通过荷电并在电场力的作用下吸附到集尘极上，通过集尘极上的水膜流入灰斗中，然后含尘污水经由灰斗排入沉淀池。
而净化后的煤气通过电场至出口处，流经设置在出口喇叭内的除雾器去除部分水份后至加压机送往用户。
在电场内吸附于放电极上的粉尘通过设置在电场上部的间断喷洗水嘴定期冲洗，停、开机操作设置了氮气及排空管道。
含尘污水的处理分为工厂集中处理和单体设备污水处理两种方式。
第二节：
工艺设计
一、提高电除尘器除尘效率的因素
1、提高荷电尘粒的运动速度
荷电尘粒的运动速度是指尘粒横穿气流移向集尘极的平均速度。
提高荷电尘粒的运动速度是提高电除尘器除尘效率的主要因素之一。
欲提高荷电尘粒的运动速度，必须增大电晕电流。
电晕电流的增加促使吸附于尘粒上的荷电量相应的增多，增大了电场与荷电尘粒的相互作用力，因而加速荷电尘粒向集尘极的运动速度，提高了电除尘器的除尘效率。
提高工作电压或降低临界电压均可增大电晕电流。
提高工作电压与电除尘器的结构和整流器技术性能等因素有关。
通过改变电晕极的形状与结构可实现降低临界电压。
减少电晕线的直径也利于降低临界电压。
图示三种类型电晕线的伏安特性可知：
芒刺线的电晕电流最大，通常对于含尘浓度较大的场所应用，而对于圆形电晕线来讲，适用于烟尘含尘浓度低，需尽可能提高操作电压，加速带电粉尘的运动。
项目
芒刺电晕线
把芯圆线
圆形电晕线
起晕电斥
低
较低
高
电风
强
一般
低
电晕电流
0.28mA/m
0.25mA/m
0.15mA/m
尖端火花
有
无
无
平均电场强度
3KV/cm
3KV/cm
3KV/cm
2、沉淀比面积和除尘效率
沉淀比面积是指在1秒钟内净化1米3煤气所需要的沉淀极而积。
因此,在相同的荷电尘粒运动速度的条件下，沉淀比面积愈大，电除尘器的除尘效率愈高。
当处理的煤气量为一定时，增加沉淀比面积也就是增加沉淀极的面积。
主要方法是增加极板长度或块数，以及几何形状的改装。
3、入口煤气含尘量与除尘效率
入口煤气含尘量增大时，电除尘器的除尘效率将有所下降，因此转炉煤气在回收工艺上应保证一文二文的预洗质量，以降低进入煤气柜及电除尘器入口的含尘量，以提高电除尘器的除尘效率和生产能力。
4、煤气流速对除尘效率的影响
随着流经电除尘器内煤气速度的提高,除尘效率将逐步下降，见煤气流速与除尘效率的关系曲线图。
5、喷水对除尘效率的影响
喷水冲洗沉淀极对电除尘器的除尘效率起着主要的作用o尘粒沉积在沉淀极上如不及时清除，易引起“反电晕”现象，致使除尘效率恶化。
由图示除尘效率随时间变化的曲线充分说明了喷水的重要性。
同时，通过向电场内喷水可降低煤气温度，有利于电除尘在较高的电压下工作，提高电除尘器除尘效率。
二、工艺参数的选用
电除尘器的工艺参数可参考下表
名称
单位
板式电除尘器
入口煤气含尘量
mg/Nm3
W150
出口煤气含尘M
mg/Nm3
<10
煤气在电除尘内的流速
m/s
0.4-0.75
电晕电流
mA/m
0.15-0.28
电耗
kw.h/103Nm3
0.5
水耗
t/10Nm3
0.2
三、工艺计算
1、电除尘器台数的确定
选用电除尘台数时，应联系单体设备的能力与电除尘器的布置确定之。
且需考虑到检修时回收系统仍能够正常工作。
N=（Q/3600A.u）+1
式中：
Q—电除尘器入口煤气量（米*时）
A—每台电除尘器入口断而积（米釣
u—煤气流经电场的最大流速（米/秒）
煤气流经沉淀极的最大流速，应按设计要求的除尘效率选取，电除尘器入口的煤气含尘量按W150mg/Nnf考虑，要求出口煤气含尘量为10mg/Nm3时，除尘效率为93.3%,选取煤气在电场内流速为0.4m/So
2、电晕电流强度与硅整流器台数的确定
电晕电流强度与煤气入口的含尘量，煤气流速和电晕极的结构形状等因素有关。
根据电晕电流强度可确定每台电除尘器所需配置的整流器，通常板式电除尘器电晕电流强度Ig=0.25mA/mo
正常操作时，每台电除尘器所需整流器台数n按下式确定。
n=IgL/I
式中：
L—每台电除尘器内电晕线的总有效长度（M）
I—每台整流器的额定输出电流（mA）
电除尘器的技术参数
项目
单位
卧板式电除尘器
型式
CEP型湿法卧板式电除尘器
处理煤气量
m3/h
43500
电场断面积
M2
28.5
数量
台
2
入口煤气含尘量
mg/Nm3
W150
出口煤气含尘量
mg/Nm3
W10
煤气压力
KPa
2.2-3
煤气温度
°C
・5~65
入口煤气含温量
饱和
允许压力损失
mmHzO
<50
除尘能力
入口含尘量100mg/Nm3以下，则出口含尘量为10mg/Nm3以下，
入口含尘量lOOmg/Nm?
以上，则除尘效率为90%以上
本除尘器具有下列性能特点：
1）集尘电极和放电电极组合采用“平行平板”结构。
2）采用把芯圆线形的放电电极能维持稳定的带电状态。
3）煤气入口管根据实验，在煤气入口端设置合适角度的扩张管和二层多
孔板以减少内部偏流，使进入电除尘器的气流均匀分配。
4）清洗电极采用喷嘴冲洗方式，合理地控制冲洗效果，清洗用水量少，运转费用低廉。
五、转炉煤气电除尘器的设备组成
本湿法卧式电除尘器设备组成大体分为如下几个部分：
1、电除尘器本体和附属设备
2、给排水系统及相应计器仪表
3、高压直流电源供电系统
4、其它动力消耗系统等几部分
第三节:
电除尘器本体及附属设备
一、整体简介
电除尘器出入口部分是断面为方形的锥体结构，扩张角为110。
，入口部设有两层多孔板，中间集尘室有18个通道，每个通道两边为集尘电极板，中间安设放电电极框。
每块集尘电极由四块长5500毫米，宽为818毫米的集尘板组装而成，并通过上、下梁组成整体。
放电电极框高5350毫米，宽3120毫米。
放电线通过两端固定方式安装在放电电极框上，集尘极板之间的距离为300毫米，放电极框之间的距离也为300毫米。
集尘电极与放电电极之间距离为150毫米。
电除尘器本体外壳顶盖为顶盖板，两侧为侧壁。
入出口管下部为前后壁，还有间隔壁及内部走廊。
木体上部两端设有二个绝缘子室，高压直流电源由其中一个绝缘子室接入，通过贯通绝缘子。
荷电管与放电极接通,在集尘极上部安设电极洗涤用配管五排,其中三排为连续喷雾给水管，另两排与洗涤多孔板的两排管都是间歇喷射给水管。
给水均由给水泵从水池内引出，可循环使用，清洗下来灰尘由水带走经灰斗排入水池内，经污水泵定期排污。
整个电除尘器架设在高2.6米的架台上，考虑吹扫和安全，设置放散管7根，其中绝缘子室各室一根，顶盖上2根，灰斗部一根，入出口管上部各一根。
另外考虑防爆安全吹扫与检修，安设一些①600防爆人孔。
二、本体构成
包括•：
集尘极部分、放电极部分、气流均布装置、绝缘子室（馈电箱与绝缘箱）、除雾器、外壳（进岀口管、顶盖板、侧壁及前、后壁）灰斗、架台等。
三、附属设备
序号
名称
规格
数量
备注
1
前后总管
01420X6
1套
2
前后支管
①1420X6
2套
3
电动蝶阀
DN1420
5个
4
盲板阀
DN1420
4个
液压式扇形
5
前后平台
2个
6
管道支架
2个
除尘器范围内
7
膨胀节
①1420
4个
8
放散管
0250100
8个
含阀门
9
防爆检查孔
0600
14个
压孔单盖为不锈钢
10
梯子平台
1套
四、电除尘器主要技术特点
1、CN型集尘极板：
其具有强度大，表面宽且平滑，易于水膜形成的特点。
使其板形两端的防风槽可避免对集尘板面的冲刷而引起的水花飞溅,造成电场运行不稳定状况的发生。
2、把芯型电晕线：
对于处理煤气介质的电除尘器来讲，芒刺线虽然起晕电压低，电风强，但存在尖端火花放电现象，且由于芒刺的存在不利于对线型的冲洗。
而把芯型圆线同样具有低临界电压，高电晕电流的特点，其运行平衡可靠，同时冲洗方便。
3、泄爆装置：
采用具有特殊安全防护功能的自回复式泄爆阀，设置于壳体、顶盖等部位，并在其上设置了联锁装置，当发生泄爆时能迅速发生信号切断高压并发生声光报警讯号，以使工作人员快速反应。
4、绝缘瓷件：
常规设计选用的该类产品为普通工业电瓷，但由于处理介质为转炉煤气的除尘器，其介质特点是含湿饱和气体，易造成瓷件表而结露，爬电，龟裂造成设备停运。
而更换之比较困难。
本设计采用抗结露、抗高强腐蚀的95瓷（，一AI2O3）作为瓷绝缘件，克服上述现象的发生。
5、护套式防爆型电加热器：
护套式电加热器由绝缘子室外部插入箱体内，避免了加热器裸置于箱内与煤气接触，避免了事故隐患。
6、除尘器死角的处理：
由于除尘器是箱形结构，易产生死角。
导致停机后，氮气吹扫不彻底，易造成事故的发生。
使除尘器内形成圆弧过滤连接以克服死角的产生。
并在严重部位设置连通管。
第四节：
给排水系统及相应计器仪表
一、给排水系统流程
本电除尘器为湿式，同时采用连续冲洗和定期冲洗，给排水系统流程如图所示。
由给水泵取水于底部水坑，经水管喷嘴冲洗集尘极及多孔板，冲洗下来带尘的污水经灰斗，排入底部水坑，给排水坑底面倾斜，中间隔开，循环给水吸入管安装在右侧，为保证水质，在给水泵入口侧安装复式过滤器，左侧含尘量较多，污水泵由此取水定期排出污水。
给排水坑内水循环使用，因定期排去污水需补充一定量的补给水，因此在其右侧连接的给水管道以补充新水。
给排水坑中循环水，由于冲洗集尘极下来的污水有一定的弱酸性，因此需定期加入约20%NaoH溶液中和，将在其左侧安设注药定量泵一台。
二、连续冲洗和定期冲洗装置
从给水泵送出的水管，分二路分别送两台除尘器。
连续冲洗装置、送水管道由每一路总管道接出，接三排配管悬挂在集尘室上部，每排安设七只水喷嘴，共二十一只喷嘴，用水连续冲洗集尘极板使其形成一层均匀的连续的水膜，经常保持集尘极表面的清洁。
定期冲洗装置的送水管道也由每一路总管道接出，在入口管道侧安设两排配管。
第一排安设水喷嘴三只，第一排安设五只，定期冲洗两排多孔板上的积尘。
在集尘室上面安设两排配管，每排七只共十四只洗涤喷嘴，定期冲洗集尘极、线上的积灰，不使其引起反电晕，保证除尘效率。
定期冲洗装置由时间继电器按周期定期控制。
它的基本原理是时间继电器表带动电磁阀控制改变阀板方向，决定球阀开关。
冲洗用水喷嘴材质为不锈钢，每只喷嘴供水能力0.7米3/时，压力3-4公斤/厘米2,为保证冲洗效果，应仔细考虑喷嘴的安装角度和喷嘴到被冲洗板的距离。
三、主要设备
序号
类别
型号
数量
备注
1
给水泵
65KWP
3台
叶片吸入单级涡轮泵
40m3/nX50m
2
排水泵
65PWF
2台
30m3/nX30m
3
复式过滤器
100复式-936
2台
过滤网直径①165毫米常用压力0.7kg/cm2
4
定量泵
JYBH-14-0.8
1台
0.8L/hX10kg/cm2
5
液位计
XMT-155
1台
6
PH计
PHS-9172C
1台
7
冲洗水流量计
D-mag型（英国kent-tayloR公司产）
2台
5-40mVh4-20mA
输出指示值
第五节：
供电系统
一、整体简介
本电除尘器供电系统分直流高压供电装置及低压控制两部分。
电源由变电所提供。
直流高压供电装置分为高压控制柜和硅整流器（含高压隔离开关）两部分，都安设在电气室内，同时电气室内还设有低压PLC控制柜。
供电系统由设在电气室内的上位机集中控制。
二、直流高压发生装置
本装置采用微机自动控制高压电源装置，由高压控制柜控制整流变压器为除尘器的电场提供高压电源。
高压控制柜的核心部分MTC-2型智能控制器具有下述特点；
1、控制部分采用了先进的十六位单片机和外围芯片，具有处理速度快、功能强、电路结构简单、功能完善、可靠性好等优点。
2、显示部分采用240X320点阵背光液晶显示器，能够同时显示中英文字符、圆形曲线，显示的内容丰富，可显示实时运行值、工作状态、24小时二次电压、二次电流运行曲线、电场的伏安曲线及有关信息，使用户能更方便、直观地了解设备的运行状况。
3、具有良好的人机界而，通过操作键盘进行设备的开机、停机、参数设定、选择运行方式及变化显示的内容。
参数设定具有记忆和密码保护功能,给用户使用带来很大的方便并提高了设备使用的安全性。
4、具有优异的闪络控制性能，通过对电场中电压、电流波形变化的分析,能非常准确地判断闪络，并做出最佳处理。
在闪络处理上采取了下降幅度小，回升速度快的方法，并能自动适应工况条件的变化，无需人工调节。
5、提供最佳工作点探测，恒定火花率和间歇供电运行方式，可满足各种不同工况条件的要求。
针对变化，自动调整工作点，使设备提供的电压维持在电场能接受的最高电压附近。
6、具有多种保护功能，当系统出现短路或过流、偏励磁等故障时，系统会自动关机并记录故障参数及故障原因，为排除故障提供方便。
7、备有报警接口，可实现接入系统氧含量超标，环境CO超标、系统压力过低等报警讯号，跳闸保护。
8、控制器提供通讯接口，可以与上位机系统实现电除尘器供电系统的闭环控制。
三、低压微机自动控制装｛
低压系统的程序控制由该装置完成，它能实现加热、电磁闸阀的手/自动控制及显示，并通过柜上设置的仪表显示并控制除尘器顶部绝缘子室的温度，并为现场照明箱、联锁箱等提供电源。
该装置具有以下显著特点：
1、嵌入式高速、高性能16位单片机（intel公司）控制，功能强大、电路简单、可靠性高。
I/O功能模拟化设计，组件独立，使用维护方便。
2、完善的程序控制功能，并且具有手/自动转换，提供电磁闸阀的连续工作和周期工作两种方式。
加热控制的连续加热和恒温加热两种方式，工作方式、控制温限和时间参数均可随时在线修改。
3、预给接口，可实现系统其它低压控制设备的控制，并为除尘器的现场
照明、联锁箱等提供电源。
4、参数化程序设计，用户无需编程，更改少量参数，就能满足程序控制要求。
具有记忆功能，断电后无需重新设定。
参数修改设有密码，防止非法操作，安全可靠。
5、具有RS485通讯功能，满足远程集中控制。
四、集中管理控制系统
电除尘器集中管理控制系统由微型计算机（上位机）、高压供电装置、低压自控装置、现场工况信号等组成的一个集散式闭环控制系统。
该系统通过对上位机可实现对信号的检测，对高压供电装置、低压自控装置的控制和管理。
该系统具有下述功能
1、高压供电装置的运行、停机控制、工作方式的更换、整定参数的设定和修改。
2、低压自控装置的运行、停机控制，工作方式的更换、整定参数的设定和修改。
3、自动记录，实时显示和打卬运行参数，电场的伏安曲线，高、低压供电装置的故障信息等。
4、检修和自动记录电除尘器进岀口压力、温度、绝缘子箱温度等。
5、实时检测高压供电装置的工作状态，低压自控装置的温控状态，电磁阀的工作状态等。
6、根据用户提供的启停信号控制高、低压供电装置的运行和停机。
7、根据工况条件，可自动关闭或减少相应的高压供电装置的供电功率，并自动恢复。
8、能方便地查阅及打卬历史的运行参数，电场的伏安曲线等。
9、能统计设备的投运率，岀现的故障次数，开机和停机的时间。
10、具有远程通讯接口，实现远程检测、维护及软件的升级。
五、主要设备
序号
名称
型号
数量
备注
1
高压控制柜
MTC-2
2
微机型
2
硅整流变压器
MTC-2
2
3
高压隔离开关
GN2-72
2
4
PLC控制柜
ZH-2000
2
5
微机操作台
1
6
微机工作站
1
六、附属设备
序号
名称
规格型号
数量
备注
1
高压电缆头
558型
4
2
限流电阻
R313
2
3
绝缘套筒
JH100/500C-4
8
95瓷
4
穿墙瓷套
JQ-072/D-1
2
5
绝缘子加热器
Hw-llE
8
防爆护套式
6
钳垫电阻
Pt100
8
防爆型
7
压力变送器
DAS4A-92DA
2
防爆型
8
泄爆阀联锁箱
7路
2
9
照明箱
2
10
电缆桥架
视工艺定
11
高压电缆
ZLQD21
视工艺定
1X75M2
第六节：
防爆与环境控制系统
一、电除尘器防爆控制
电除尘器工作过程中，发生下列情况之一时，应发生报警信号，并切断高压电源。
1、煤气含氧量大于1%
2、煤气压力低于500Pa（51mmH2O）
3、绝缘和温度低于规定（一般不低于煤气入口温度25°C）
在煤气柜前通常设有氧含量分析及报警保护系统，但如果检测没有故障，回收的转炉气中含氧量超标，对电除尘器安全运行有一定威胁。
因此对转炉煤气精除尘前有必要设置一台氧含量分析仪，以保证电除尘器安全运行。
二、环境监控
电气控制室及其它除尘配置人员区域必须设CO检测装置（GXH-904
型），并把信号传送煤气调度室，以防止煤气中毒、泄漏事故的发生。
作业环境中的含量与人体反应
30mg/m3
可连续工作8小时
人体无明显反应
50mg/m3
2小时
无显著后果
100mg/m3
1小时
头痛、恶心
5OOmg/m3
30分钟
中毒严重
1000mg/m3
1-2分钟
中毒致死
lmg=1.5PPm表显单位为PPm
总之，防止煤气爆炸的要点是做到净化煤气系统中确保消除煤中以及控制含氧量不大于2%。
防止煤气中毒的要点是建立煤气防护机构，健全管理制度和严格执行安全规程。
结构简介：
电除尘器为一备一用（序号1和2）出入口部分是断面为方形的锥体结构，中间集尘室有18个通道，每个通道两边为集尘电极板（3）,中间安设放电电极框（4）o,两侧为侧壁。
本体上部两端设有二个绝缘子室（5）,高压直流电源由其中一个绝缘子室接入，通过贯通绝缘子。
荷电管与放电极接通，在集尘极上部安设电极洗涤连续及间断喷洗管路（6）,其中三排为连续喷雾给水管，另两排与洗涤多孔板的两排管都是间歇喷射给水管。
给水均由给水泵从水池内引出，可循环使用，清洗下来灰尘由水带走经灰斗和水封箱（7）,排入管道。
整个电除尘器架设在高2.6米的架台上，考虑吹扫和安全，设置放散管（8）,另外考虑防爆安全吹扫与检修，安设一些①600防爆阀（9）
1、一号箱体2、二号箱体3、集尘电极板4、放电电极框5、绝缘子室6、连续及间断喷洗管路7、水封箱8、放散管9、防爆阀
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