圓筒形靜電除塵器

圓筒形靜電除塵器是專門為淨化鋼鐵企業轉爐煤氣設計的，應用已達到數十台之多。淨化的轉爐煤氣中含塵几百毫克，含CO平均70%，H2約3%，CO2約16%。圓筒形靜電除塵器用於高爐煤氣淨化也獲得成功。

回收煤氣的電除塵器設計成圓形截面主要是從工藝上考慮的。其基本結構與其他臥式電除塵器一樣，最根本的區別是要在確保安全的條件下，氣流能在除塵器內暢通，氣流運動時要避免在除塵器內形成死角，並使除塵器的殼體能承受較大的衝擊強度；與此同時，還要獲得所要求的除塵效率。因此將除塵器設計成圓形截面是較為理想的。

1.圓筒形靜電除塵器結構

(1）外殼 除塵器的外殼是圓形。兩端收縮呈圓錐形，承受本體內部構件及載荷的是圈梁。它設置在進出口、喇叭管及電場之間，本體全部負荷通過圈梁傳到下部兩側的支承軸承

上。圈梁之間用鋼板連接成為外殼，外殼上敷設保溫層，保証電除塵器內的溫度接近恆定，不致因煙氣密度的局部變化而出現二次氣流。除塵器殼體設計必須承受2×10°Pa的壓力衝擊，實踐經驗和理論分析表明，這一數量級的壓力實際上決不會出現。耐壓能力按表壓設計，是考慮萬一煤氣發生爆炸時作為附加的安全措施，保証設備安全。

外殼兩端裝有兩個精製的並有足夠泄爆面積的安全防爆閥，以疏導可能產生的壓力衝擊波。安全防爆閥為彈簧式結構，當壓力大於5×10Pa時，一級彈簧打開；當壓力大於1.2×

10+Pa時，二級彈簧打開；當壓力大於6.3×10Pa時，三級彈簧打開。當壓力低於設定值時則逐級關閉。

(2)進出口喇叭管 進出口喇叭管設計成圓錐形，保証煙氣進入和離開電除塵器時能均勻擴散和收縮。

進口喇叭管內設置多層氣流分布板或氣流導向裝置，使氣流進入電場時整個截面的流速保持均勻。各種不同成分的煙氣像活塞一樣，一節一節地通過除塵器，而不致前後成分不同的氣體互相摻合，形成有爆炸性的危險。在轉爐生產過程中出現某些不規律的現象和故障是不可能完全避免的，因此對進出口喇叭管的形狀和氣流分布裝置提出比較高的要求。

（3）收塵極和放電極 圓筒形電除塵器與通常的臥式電除塵器電極形式一樣，收塵極採用C形極板，放電線為鋸齒線。由於除塵器的斷面為圓形，所以收塵極與放電極的高度因

位置不同而變化。

收塵極懸挂在環形圈梁支架上，清灰方式採用機械式衝擊振打，振打錘安裝在側面，為了防止煤氣的洩漏，振打軸穿過殼體處必須密封，密封裝置要安全可靠。放電極小框架通過大框架組成一個整體，懸吊在四個陶瓷支座上。陶瓷支座應保持清潔和密封。放電極的振打。振打傳動裝置放在除塵器的上部，類似通常用的頂部提升機構。

1. 刮灰機構 圓筒形電除塵器的電極與振打裝置等主要零部件可以採用通用臥式電除塵器的標準件。只是為了清除堆積在圓筒形底部的積灰，採用專門設計的一種刮灰機構。刮灰機構由安裝在除塵器兩端的傳動機構帶動，主軸穿過除塵器殼體處注入黃油來冷卻密封，以保証良好的氣密性與延長填料的壽命。電機自動控制正反轉動，通過主動齒輪帶動扇形的刮灰機構左右擺動。刮灰機沿着圓周方向擺動，將底部的灰塵括入輸灰器。為避免在輸灰器中引起氣流的旁通短路，其間用隔板互相隔開。輸灰器的粉塵由排灰閥排出。從高壓容器內排出粉塵的排灰閥和煤氣密封閥為一組，分別佈置在中間容器的前後，由於交替開閉，故能連續地、安全地排出粉塵。

2.圓筒形煤氣靜電除塵器工作原理

煤氣靜電除塵器是以靜電力分離粉塵的淨化法來捕集煤氣中的粉塵，它的淨化工作主要依靠放電極和收塵極這兩個系統來完成。此外靜電除塵器還包括兩極的振打清灰裝置、氣體均布裝置、排灰裝置以及殼體等部分。當含塵氣體由除塵器的前端進入殼體時，含塵氣體因受到氣體分布板阻力及橫斷面擴大的作用，運動速度迅速降低，其中較重的顆粒失速沉降下來，同時氣體分布板使含塵氣流沿電場斷面均勻分布。由於煤氣電除塵器採用圓筒形設計，煤氣沿軸向進入高壓靜電場中，氣體受電場力作用發生電離，電離后的氣體中存在着大量的電子和離子，這些電子和離子與塵粒結合起來，就使塵粒具有電性。在電場力的作用下，帶負電性的塵粒趨向收塵極（沉澱極），接着放出電子並吸附在陽極上。當塵粒積聚到一定厚度以後，通過振打裝置的振打作用，塵粒從沉澱表面剝離下來落人灰斗，被淨化了的煙氣從除塵器排出。

煤氣靜電除塵器是魯奇公司專門為淨化含有CO煙氣而開發研製的，靜電除塵器的特點如下：①外殼是圓筒形，其承載是由靜電除塵器進出口及電場間的環梁間的梁托座來支持的，殼體耐壓為0.3MPa；②煙氣進出口採用變徑管結構（進出口喇叭管，其出口喇叭管為一組文丘里流量計)，其阻力值很小；③進出口喇叭管端部分別各設4個選擇性啟閉的安全放爆閥，以疏導產生的壓力衝擊波；④靜電除塵器為將收集的粉塵清出，專門研製了扇形灰裝置。

3.圓筒形靜電除塵器的應用

（1）在轉爐煤氣淨化中的應用 圓筒形靜電除塵器廣氾應用於轉爐煤氣淨化工程中。32m圓筒形靜電除塵器主要參數。氣除塵的技術要求。由於除塵器密封性能好，沒有任何空氣滲入，所以雖然除塵淨化是煤氣，也未發生過爆炸事故。

（2）在高爐煤氣淨化中的應用 某公司3號高爐爐容為3200m3。引進圓筒高爐煤氣干式靜電除塵器。工藝和性能如下。

高爐煤氣自高爐爐頂引出，經重力除塵器后，含塵濃度小於5g/m，再經蓄熱緩衝器和靜電除塵器，煤氣含塵濃度降至10mg/m以下，然後去爐頂余壓回收發電（以下簡稱TRT）機組發電。再通過碱性噴霧洗淨塔除去HCI后入淨煤氣總管。當高爐轉常壓操作時，經于式電除塵器除塵后的煤氣經減壓閥組洗淨塔去淨煤氣總管。高爐煤氣干法除塵工藝有蓄熱緩衝器、靜電除塵器和煤氣冷卻裝置3個主要設備，此外還在除塵裝置的進出口處設有切斷煤氣的密閉蝶閥和眼鏡閥等輔助設備。靜電除塵器為圓筒形，直徑10.8m，長30m。有三個電場，收塵極為C形極板，板厚1.2mm，最大高度10.11m。放電極為鋸齒線扭曲而成，厚1.6mm，最大長度為1.56m。收塵極、放電極和氣流分布板、振打裝置均用電機帶動減速機驅動。此外還帶有旋轉式刮灰器、螺旋輸灰機、液壓驅動的出灰閥。除塵器本體上部設有放散裝置。靜電除塵器採用間歇供電，配套電源為60kV、1.3A。電力耗量約110kW·h。壓力損失為0.5kPa，除塵效率99.8%。靜電除塵器設備性能及設計參數。

4.除塵器泄爆故障分析與防範

電除塵器內的爆炸其根本原因是電除塵器內煙氣中的CO與O混合后濃度到達一定比例后，經電場中高壓閃絡的電弧火花引起爆炸。通過分析，用於轉爐煤氣淨化的靜電除塵器容易在以下幾種情況下發生泄爆現象。

（1）轉爐吹煉的鐵水為三脫鐵水（經過鐵水預處理已經脫硫、脫磷、脫硅的鐵水） 在這種情況下，轉爐開始吹煉時碳氧反應就十分劇烈，CO迅速產生，如果產生的CO在爐口沒有被完全燃燒而進入靜電除塵器，在靜電除塵器內部與開吹前煙道中的空氣進行混合，從而在靜電除塵器內產生爆炸，使泄爆閥打開而中斷吹煉。

（2）轉爐吹煉中事故提槍后進行再吹煉 這時再吹煉的鐵水與經過鐵水預處理三脫后的鐵水性質類似，所以泄爆原因基本類似。

（3）轉爐長時間停爐后再開爐 轉爐經過長時間停爐后，蒸發冷卻器入口溫度只有几十攝氏度左右。在吹煉第一爐鋼的初期，由於煙道裙罩口處於低溫狀態，COz的產生速度會比高溫時要慢，這樣在吹煉初期CO在爐口沒有完全燃燒而在靜電除塵器內部與O2混合濃度達到爆炸的邊界範圍時，也就會發生泄爆現象。綜合所有故障發現，靜電除塵器泄爆現象主要是出現在開吹的時間段，都是由於停吹時滯留在靜電除塵器中充滿着空氣，當轉爐開吹時產生的CO沒有完全燃燒與空氣混合濃度到達一定的比例后造成的泄爆。

從泄爆現象的根源出發，CO在空氣中的爆炸極限範圍為12.5%～74.2%，防泄爆其實就是控制轉爐煙氣中 CO與O2的混合濃度達到爆炸極限範圍。針對除塵系統泄爆現象的上述特點，可採取以下防範措施。

（1）優化轉爐吹氧流量控制 在轉爐開吹過程中，為了嚴格控制O2與鋼水反應速率，初期產生的CO要求能在爐口完全燃燒變成CO2，即在轉爐開吹之初控制氧氣流量按一定的斜坡緩慢上升，開吹時氧氣初始控制流量為正常流量的1/2，保証在吹煉過程中產生的CO在爐口基本能完全燃燒變為CO2，而CO2為非爆炸性氣體，利用CO2氣體形成一種活塞式煙氣柱，一直推動煙氣管道中殘餘的空氣向放散煙鹵排出，將CO與O：的混合濃度控制在

爆炸範圍之外。

（2）吹煉第一爐控制 轉爐經過長時間停爐后吹煉第一爐鋼時，先用少量氧氣吹煉一定時間后，提高蒸發冷卻器人口溫度，從而進入正常的吹煉方式。煙道中的高溫狀態能促進汽化冷卻煙道中CO與：的反應速率，增加CO2的量，降低Oz的濃度至安全範圍，有效避免泄爆現象。

（3）優化過程工藝 考慮防泄爆最終就是防止 CO與O2爆炸混合範圍，轉爐開吹階段需要稀釋電除塵中的氧氣含量。當轉爐吹煉中斷再吹煉時，控制初始氧氣流量，保持1min

后方可正常吹煉，當碳氧反應高峰期出現提槍及點吹再次開氧時，時間間隔為20s，初始氧流量2min 內，小幅度地分3~4次將氧氣壓力逐步提高至0.6MPa 以下，每次提壓后穩定時間不少於10s。同時提前打開氨氣閥吹掃管道，向煙氣管道中吹人一定量的氮氣，進入電除塵從而稀釋電除塵中的氧氣含量，達到避免電除塵泄爆的目的。