球磨機(jī)用高壓靜電除塵器的設(shè)計(jì)和使用
0 前言
高壓靜電除塵器被廣泛應(yīng)用于水泥和其它工業(yè)企業(yè)的粉塵治理。某廠也在生料磨和水泥磨上采用了高壓靜電除塵器，取得了較好的環(huán)境治理效果和一定的經(jīng)濟(jì)效益。在此，結(jié)合某廠應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就高壓靜電除塵器的設(shè)計(jì)與使用作一簡(jiǎn)介。
1 高壓靜電除塵器的工作原理
該除塵器的除塵原理是：經(jīng)外部硅整流變壓器，將380V交流電轉(zhuǎn)變成100kV的直流電，輸入除塵器筒體內(nèi)中心的電暈極，與除塵器的殼體形成正負(fù)電場(chǎng)，通過(guò)電暈線“芒刺”放電，筒體內(nèi)氣體電離產(chǎn)生大量的正負(fù)離子，使電場(chǎng)區(qū)域的粉塵獲得相同的電荷。在電場(chǎng)力作用下，帶電荷的粉塵趨向于與其極性相反的電極上，依靠自重和振打，向下落入集灰斗內(nèi)，達(dá)到除塵的目的。
2 磨機(jī)含塵廢氣及粉塵的性質(zhì)
磨機(jī)廢氣的性質(zhì)、粉塵顆粒組成見表1、表2。
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表1 磨機(jī)廢氣的性質(zhì)
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表2 磨機(jī)粉塵的顆粒組成 ％
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3．1確定處理風(fēng)量Q
高壓靜電除塵器需處理的風(fēng)量Q，依據(jù)磨機(jī)的通風(fēng)量來(lái)確定，其計(jì)算公式為：
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式中：Q——磨機(jī)通風(fēng)量，m3／h；
D——磨機(jī)有效內(nèi)徑，m；
——磨機(jī)內(nèi)填充系數(shù)；
——磨內(nèi)風(fēng)速，取(0．6～0．7)，m/s；
k——漏風(fēng)系數(shù)，取1.3；
3．2 除塵效率的確定
以除塵器入口粉塵濃度、廢氣溫度、出口粉塵濃度(應(yīng)符合國(guó)家工業(yè)企業(yè)粉塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn))廢氣溫度為條件，可采用如下公式計(jì)算：
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式中：——除塵效率，％；
Q——處理風(fēng)量，m3／h；
C出——除塵器出口廢氣粉塵濃度，g／m3；
C入——除塵器入口廢氣粉塵濃度，g／m3；
t出——除塵器出口廢氣溫度，℃；
t入——除塵器入口廢氣溫度，℃；
k——廢氣絕對(duì)溫度，℃。
3．3 電場(chǎng)基本尺寸的確定
3．3．1電場(chǎng)有效長(zhǎng)度
含塵氣體在有效電場(chǎng)區(qū)區(qū)域應(yīng)停留一定的時(shí)問(wèn)，使粉塵在高壓電場(chǎng)力的作用下，粉塵被控制回收，起到除塵目的。一般而言，粉塵氣體在電場(chǎng)區(qū)域停留時(shí)間越長(zhǎng)，除塵效率就越高，在設(shè)計(jì)電場(chǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)，要求含塵氣體在電場(chǎng)區(qū)域停留時(shí)間不少于10s，電場(chǎng)有效長(zhǎng)度可依據(jù)下式計(jì)算：
L=uT
式中：L——電場(chǎng)有效長(zhǎng)度，即電暈極有效長(zhǎng)度，m；
u——電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)速，取0．7～0．8，m／s，；
T——含塵氣體在電場(chǎng)內(nèi)停留時(shí)間，s，取10s以上為宜。
3．3.2 電場(chǎng)截面積形狀
電場(chǎng)截面的形狀，國(guó)內(nèi)一般有圓形、橢圓形、矩形等幾種，我廠采用以電暈極間距為2倍電場(chǎng)半徑的雙電暈極扁圓，由二組構(gòu)成，見圖l。實(shí)際每組電場(chǎng)截面積依下述公式計(jì)算：
F=πR2+4R2
式中：F——電場(chǎng)截面積，m2；
R——電場(chǎng)半徑，m；
采用扁圓電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，具有能處理粘度大的粉塵介質(zhì)、風(fēng)量易于均勻分配、清理筒體內(nèi)壁粘結(jié)粉塵較為容易等優(yōu)點(diǎn)。
 圖1 除塵器結(jié)構(gòu)示意 |
3．3．3電場(chǎng)半徑
根據(jù)高壓供電裝置的輸出電壓為l00kV，工作電流為10mA，電場(chǎng)強(qiáng)度選2．5 kV／cm，則電場(chǎng)半徑：
R=U/E
式中：R——電場(chǎng)半徑(即電暈極間距)，cm；
U——電壓，kV；
E——電場(chǎng)強(qiáng)度，kV／cm；
3．4 電暈線結(jié)構(gòu)的選擇
高壓靜電除塵器的電暈線結(jié)構(gòu)形式，國(guó)內(nèi)一般采用直線型、彈簧型、芒刺型三種形式。
考慮到磨機(jī)氣體溫度正常，但是含塵濃度輻較高,且生料磨廢氣含有一定的水分，所以我廠選用芒刺型電暈線，芒刺為Φ1.0mm的鋼材，以下密上疏分布。這種電暈線結(jié)構(gòu)電場(chǎng)力分布均勻，具有強(qiáng)烈的放電性能，能提高電收塵器的收塵效率。
4 清灰振打裝置的改進(jìn)
高壓靜電除塵器電暈線的振打，一般多采用電磁振動(dòng)器徑向振打，造成電暈線上下受振不勻，極間距變化大，很易引起場(chǎng)強(qiáng)的波動(dòng)，嚴(yán)重影響器的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，振落下來(lái)的粉塵產(chǎn)生徑性運(yùn)動(dòng)，加劇了粉塵的二次飛揚(yáng)。
本廠將電暈線的振打裝置改為由時(shí)間繼電器控制的小型電機(jī)帶動(dòng)一組連桿與打擊錘，振打時(shí)對(duì)電暈線向下軸向微振打。這樣，電暈線上下受振一致,極間距離變化微小，場(chǎng)強(qiáng)波動(dòng)小，除塵器運(yùn)行比較穩(wěn)定。振落下來(lái)的粉塵呈垂直向下慣性運(yùn)動(dòng)，粉塵的二次飛揚(yáng)減少，清灰效果比徑向振打要好。
5 使用效果
高壓靜電除塵器在我廠生料磨上使用近2年，在水泥磨上使用已3年。經(jīng)有關(guān)部門測(cè)定，其粉塵治理效果明顯，見表3。
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表3 治理效果測(cè)定數(shù)據(jù)
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6 操作使用注意事項(xiàng)
高壓靜電除塵器投入運(yùn)行中，正常的維護(hù)，嚴(yán)格的管理，正確的操作，是保證長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。
(1)高壓靜電除塵器投運(yùn)后，應(yīng)設(shè)專人維護(hù)管理，定期檢查清理除塵器的電暈極、瓷瓶、絕緣套管、筒壁等主要部位。
(2)保溫措施。冬季使用高壓靜電除塵器是否能成功，保溫措施是最為重要的，尤其是電場(chǎng)區(qū)域的保溫更為關(guān)鍵。因此我廠除塵器筒體采用雙層外殼，內(nèi)填充膨脹珍珠巖，厚度為l00mm，保溫效果較好。
對(duì)于氣體含濕度大，氣體溫度又不高的生料磨的高壓靜電除塵器，又加設(shè)了小型燃煤爐，用管道與除塵器相接，使電場(chǎng)區(qū)域獲得必要的升溫措施，確保了穩(wěn)定運(yùn)行。
(3)高壓硅整流變壓器的安置，應(yīng)設(shè)有高壓屏蔽室(至少應(yīng)設(shè)安全欄柵)，既安全，又符合技術(shù)要求。同時(shí)盡量使變壓器靠近高壓靜電除塵器的筒體，以減少二次電壓、電流的損耗。
(4)含塵氣體的濃度。高壓靜電除塵器處理含塵氣體的濃度，其上限一般為40g／m3，當(dāng)含塵氣體濃度超過(guò)此值時(shí)，收塵效率將大大下降。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，如果含塵氣體濃度較高，則應(yīng)考慮采用二級(jí)收塵工藝，第一級(jí)用旋風(fēng)除塵，第二級(jí)用高壓靜電除塵。
(5)含塵氣體比電阻率。粉塵介質(zhì)的比電阻率是影響收塵效果的一個(gè)重要因素。通常高壓靜電除塵器粉塵比電阻率的適用范圍為l04～1011 Ω/cm。低于104Ω/cm時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電暈封閉；高于l011Ω/cm時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象，此二種情況都將使電除塵器的收塵效率大幅下降。
(6)在停用高壓靜電除塵器時(shí)，高壓電氣控制箱應(yīng)比磨機(jī)遲停10min，待電場(chǎng)區(qū)域的濕熱氣體排出除塵器，使電暈極、殼體金屬材料減少腐蝕，同時(shí)，使粉塵氣體達(dá)標(biāo)排放。
(7)清灰裝置的正常使用。清灰振打不宜頻繁，振打次數(shù)和時(shí)間可根據(jù)粉塵吸附情況，電壓電流下降情況來(lái)確定，一般情況下盡量減少振打次數(shù)，以便減少二次揚(yáng)塵。
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