电石渣制水泥工艺窑尾电除尘器的设计要点

田 林雷贤卿

1. 河南科技大学机电工程学院，河南 洛阳 471003；2. 河南中材环保有限公司，河南 平顶山 467000

电石渣制水泥工艺窑尾电除尘器的设计要点

田 林1,2雷贤卿1

1. 河南科技大学机电工程学院，河南 洛阳 471003；2. 河南中材环保有限公司，河南 平顶山 467000

针对电石渣制水泥窑尾烟气的具体特性，窑尾电除尘器电场风速设计为0.89 m/s，驱进速度ω值设计为7.05 cm/s；电除尘器的每个灰斗都增加电加热装置及灰斗震动电机；降低极板高度，选用枇杷锤；壳体及机械零部件采取相应的防腐措施；选用恒流源作为高压电控；加强电除尘器制作质量及安装质量的控制。

电石渣 驱进速度 振打清灰 恒流源

0 引言

电石渣是工业用电石（CaC2）生产乙炔气体后生成的工业废渣，其主要的成分是Ca(OH)2。其生产工艺有湿法和干法两种，但是国内以湿法为主，其生产工艺最为成熟与稳定，但其产生的电石渣水分含量较大，这就为其处理带来了很大的难度。国家规定，利用电石生产乙炔生产线项目，必须配套对电石渣的有效处理措施，否则，整个项目不被批准，因此国内迫切需要一种对电石渣的成熟稳定批量的处理方式。应这种要求，成都建材工业设计研究院有限公司等单位先后推出了电石渣制水泥的预分解窑水泥生产工艺，为电石渣处理提供了一条成熟高效环保的处理途径。

但窑尾废气中水分含量大，且露点温度高，当生产工况不稳定时，窑尾废气温度不稳定，并且有酸性气体和碱性粉尘，这就为其除尘带来了很大难度。我公司根据这几年电除尘器在电石渣制水泥干法生产线上应用的实践经验，对电石渣生产水泥工艺系统的窑尾烟气特性进行了深入研究，对电除尘器进行针对性的改进与设计，使其能完美适应湿法电石渣完全取代石灰石制水泥的窑尾烟气处理要求，并且也将其应用到了国内的生产线上，使用效果不错。本文就电石渣制水泥工艺窑尾电除尘器的设计要点进行介绍。

1 工况参数及电除尘器的选型

某电石渣制水泥的预分解窑水泥生产工艺的窑尾烟气参数见表1，根据表1，我公司选择的电除尘器型号为2×28/10/5×8/0.4，具体参数详见表2。

表1 某电石渣制水泥窑窑尾烟气参数

表2 2×28/10/5×8/0.4电除尘器的相关参数

2 设计要点

我公司针对电石渣制水泥窑尾烟气的具体特性实施了针对性地设计，使2×28/10/5×8/0.4电除尘器表现出良好的工况适应性。

2.1 电场风速与电除尘器出气口的高度

针对其烟气湿度大、水分含量为30.38%，且其露点温度较高的特点，我公司选型的电场风速为0.89 m/s。设置这么高的电场风速，是为了避免气流死区的形成，造成局部烟气温度低于烟气露点而结露；又因为烟气中有酸性气体，粉尘中又有碱性物质，很容易形成电解液，造成壳体及机械零部件的快速腐蚀，严重影响设备寿命，因此电场风速应尽量提高。

我公司把电除尘器出气口的高度降低了500 mm，使其与电除尘器的进气口高度一样高，这样就尽量使电场内下部温度较低的烟气较快地带出电除尘器，使烟气在除尘器本体内尽量顺畅地流过，尽量减少粉尘在壳体内沉积，减少结露，延长设备使用寿命。

2.2 电除尘器驱进速度ω值的选择

电石渣制水泥窑尾烟气湿度大，水分含量为30.38%，当气体温度控制在110～150 ℃时，水分含量大对于电除尘器捕集粉尘来说是有利的。驱进速度ω值可以适当选择高一些，这已被以前在湿法窑水泥生产线上应用的电除尘器得到了证实。我公司根据近几年电除尘器的使用情况综合考虑，选择的驱进速度ω值为7.05 cm/s。

2.3 电除尘器灰斗的设计

电除尘器的每个灰斗都增加了电加热装置及灰斗震动电机，并在灰斗下部开一个捅灰孔以防止烟气结露造成粉尘结块堵塞输灰装置。另外每个灰斗先锁风后输灰，即灰斗下部先联接回转卸料器锁风，再联接链式输送机输灰，以减少漏风率。回转卸料器上部安装有手动闸板阀，用于回转卸料器的检修，也防止了冷空气进入灰斗内造成堵塞。全部灰斗采用锥型灰斗设计，灰斗棱线倾角大于65°，以利于粉尘的排出。

2.4 振打清灰零部件的选用

电石渣制水泥窑尾烟气水分含量大，露点温度高，容易结露并且粉尘粘性比较大，清灰比较困难，其对电除尘器的振打清灰系统要求比较高。我公司的阳极板振打清灰采用侧部旋转振打清灰，振打锤的大小按照鲁奇公司的规范选用，但阳极板的名义高度仅为10 m，目的是在振打力一定的情况下，通过降低极板的高度来提高振打清灰的效果，不过，除尘器的重量会增大。当然也可以采用名义高度为12.5 m的极板以降低设备重量，但要提高振打效果，只能通过提高振打锤的重量来实现。但根据鲁奇公司的设计规范，结构决定振打锤的重量，何况整个振打系统的使用寿命会受到很大影响。因此我公司还是采用了降低极板高度的做法。至于阴极线振打，我公司采用了鲁奇公司930型阴极顶部提升振打，当振打电机带动振打轴振打时，振打轴上的振打锤在一个振打周期其一次全部落下，并且采用的是枇杷锤，具有振打频率高、振打力小、振打力可调的特点，这样尽量在保证振打效果的同时提高其系统的使用寿命。当然其对设备的制造质量及安装质量要求相对高一些。进气口采用了带有侧部振打装置的中心进气形式，其气体分布板也根据其工况采用了三层3 mm厚的不容易堵塞的圆型开孔气体分布板。

2.5 壳体及机械零部件的防腐措施

根据电石渣制水泥窑尾烟气特性，其水分含量大，露点温度高，容易结露并且又因为烟气中有酸性气体，粉尘中又有碱性物质，很容易形成电解液，造成壳体及机械零部件的快速腐蚀，严重影响设备寿命。我公司阴极线采用了整体式阴极线，阳极板采用了加大厚度的1.5 mm厚的极板，壳体厚度采用了5mm厚的钢板，这样可大大提高设备的可靠性及使用寿命。

2.6 高压控制电源的选择

电除尘器从本质上讲是一个电气系统，它的供电控制设备是电除尘器的重要组成部分。电除尘器要发挥很好的除尘效率不仅要有良好的本体设计、制造、安装技术，还需要一个高性能的高压供电电源。电除尘用高压电源作为电离及荷电过程的关键设备，向电场提供直流高压。当在电除尘系统中通上直流负高压后，由于阴阳极的几何尺寸不同，在极线和极板之间建立了一个强大的不均匀电场，使阴极线附近的气体发生电离，从而产生了大量的电子和正负离子，当含尘气体进入电场后，粉尘在这些电子、离子作用下以极快的速度带电，并在电场力的作用下向与其极性相反的电极运动，最后放出电荷，并吸附在电极上，这些粉尘通过振打装置的打击，脱落并通过灰斗排出，从而达到清灰的目的。

可以说电除尘器就是工作在不断电晕放电的工况下，因为通过电场的烟气工况是极不稳定的，当烟气通过电场时随时可能发生火花放电和击穿现象。所以供电电源必须在电除尘器电场发生闪络时，电压自动控制系统应迅速处理，以免电场闪络过度到拉弧放电而损坏设备。其基本思想是当电场发生闪络时，根据来自电场的反馈信号，主要是电流和电压信号，立即判断其火花强度并根据火花强度来确定是否关断可控硅或控制闪络封锁时间并调整导通角的大小，以此来关断或降低向电场供给的电压，其主要功能是使高压电源在复杂的工况下向电除尘器电场输出最大的电晕功率。因此要求高压电源具有良好的跟踪性能，即随着电场绝缘强度的变化而变化的能力。这就是传统的可控硅高压电源的工作原理。

电石渣制水泥窑尾废气中水分含量大，且露点温度高，其生产工艺不稳定，窑尾废气温度不稳定，造成电除尘器的电场瞬息万变，电场内部必然出现强烈的电弧放电，表现为电场闪络频繁。如采用传统的高压可控硅电压源供电设备，进行手动设置火花频率来进行电场火花跟踪控制，因为水分含量比较大，其二次电流往往很大，火花率很高，必然造成工况电流电压大幅度波动，电场输入功率不稳。

针对这种工况，我公司在2000年选用了恒流源作为高压电控，而恒流源通过电流来控制电压的是电流源设备。恒流源高压电控装置具有正反馈、全波导通的特性，工作状态下能够抑制电流的大幅波动和电场闪络，不是靠人工现场调整与设定，而是依靠电路自身的特点，自动根据电场阻抗的变化连续改变输入电压而保持输出电流不变。当电场内部发生电弧放电时，恒流电控自动降低输出电压以抑制电弧放电的进一步发展，由于电压恢复时间短，电压表的变化幅度很小，以致实际看上去没有什么变化。这样既对自身形成了保护又获得了很高的二次输出功率，因此保证了电场运行电压居高且平稳。

2.7 电除尘器制作质量及安装质量的控制

电除尘器的制作质量要严格按照鲁奇公司的制作及验收标准进行控制，质量不合格的严禁验收通过，保证出厂的产品质量真正达到鲁奇公司的质量标准。

众所周知，电除尘器的尺寸都很大，只能进行现场组对后安装，而安装质量的高低，直接影响电除尘器的使用效果，并且对安装问题的修复也是很困难的，因此建议由我公司的施工队伍进行安装，以确保安装质量。

3 结束语

我公司针对电石渣制水泥窑尾烟气的具体特性，将电场风速设计为为0.89 m/s，驱进速度ω值设计为7.05 cm/s；电除尘器的每个灰斗都增加了电加热装置及灰斗震动电机；降低了极板高度，选用了枇杷锤；壳体及机械零部件采取了相应的防腐措施；选用恒流源作为高压电控；加强了电除尘器制作质量及安装质量的控制。

正因为以上措施的实施，才保证了电石渣制水泥窑尾电除尘器的运行稳定，并确保了废气排放符合国家标准。

2014-09-28）

TQ172.688.1

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1008-0473(2015)01-0025-03

10.16008/j.cnki.1008-0473.2015.01.007