圆筒形静电除尘器

圆筒形静电除尘器
圆筒形静电除尘器是专门为净化钢铁企业转炉煤气设计的,应用已达到数十台之多。净化的转炉煤气中含尘几百毫克,含CO平均70%,H2约3%,CO2约16%。圆筒形静电除尘器用于高炉煤气净化也获得成功。
回收煤气的电除尘器设计成圆形截面主要是从工艺上考虑的。其基本结构与其他卧式电除尘器一样,较根本的区别是要在确保安全的条件下,气流能在除尘器内畅通,气流运动时要避免在除尘器内形成死角,并使除尘器的壳体能承受较大的冲击强度;与此同时,还要获得所要求的除尘效率。因此将除尘器设计成圆形截面是较为理想的。
1.圆筒形静电除尘器结构
(1)外壳除尘器的外壳是圆形。两端收缩呈圆锥形。承受本体内部构件及载荷的是圈梁。它设置在进出口、喇叭管及电场之间,本体全部负荷通过圈梁传到下部两侧的支承轴承上。圈梁之间用钢板连接成为外壳,外壳上敷设保温层,保证电除尘器内的温度接近恒定,不致因烟气密度的局部变化而出现二次气流。除尘器壳体设计必须承受2×105Pa的压力冲击,实践经验和理论分析表明,这一数量级的压力实际上决不会出现。耐压能力按表压设计,是考虑万一煤气发生爆炸时作为附加的安全措施,保证设备安全。
外壳两端装有两个精制的并有足够泄爆面积的安全防爆阀,以疏导可能产生的压力冲击波。安全防爆阀为弹簧式结构,当压力大于5×103Pa时,一级弹簧打开;当压力大于1.2×104Pa时,二级弹簧打开;当压力大于6.3×104Pa时,三级弹簧打开。当压力低于设定值时则逐级关闭。
(2)进出口喇叭管进出口喇叭管设计成圆锥形,保证烟气进入和离开电除尘器时能均匀扩散和收缩。
进口喇叭管内设置多层气流分布板或气流导向装置,使气流进入电场时整个截面的流速保持均匀。各种不同成分的烟气像活塞一样,一节一节地通过除尘器,而不致前后成分不同的气体互相掺合,形成有爆炸性的危险。在转炉生产过程中出现某些不规律的现象和故障是不可能完全避免的,因此对进出口喇叭管的形状和气流分布装置提出比较高的要求。
(3)收尘较和放电极圆筒形电除尘器与通常的卧式电除尘器电极形式一样,收尘较采用C形较板,放电线为锯齿线。由于除尘器的断面为圆形,所以收尘较与放电极的高度因位置不同而变化。
收尘较悬挂在环形圈梁支架上,清灰方式采用机械式冲击振打,振打锤安装在侧面,为了防止煤气的泄漏,振打轴穿过壳体处必须密封,密封装置要安全可靠。放电极小框架通过大框架组成一个整体,悬吊在四个陶瓷支座上。陶瓷支座应保持清洁和密封。振打传动装置放在除尘器的上部,类似通常用的**部提升机构。
(4)刮灰机构圆筒形电除尘器的电极与振打装置等主要零部件可以采用通用卧式电除尘器的标准件。只是为了清除堆积在圆筒形底部的积灰,采用专门设计的一种刮灰机构。
刮灰机构由安装在除尘器两端的传动机构带动,主轴穿过除尘器壳体处注入黄油来冷却密封,以保证良好的气密性与延长填料的寿命。电机自动控制正反转动,通过主动齿轮带动扇形的刮灰机构左右摆动。刮灰机沿着圆周方向摆动,将底部的灰尘括入输灰器。为避免在输灰器中引起气流的旁通短路,其间用隔板互相隔开。输灰器的粉尘由排灰阀排出。从高压容器内排出粉尘的排灰阀和煤气密封阀为一组,分别布置在中间容器的前后,由于交替开闭,故能连续地、安全地排出粉尘。
2.圆筒形煤气静电除尘器工作原理
煤气静电除尘器是以静电力分离粉尘的净化法来捕集煤气中的粉尘,它的净化工作主要依靠放电极和收尘较这两个系统来完成。此外静电除尘器还包括两较的振打清灰装置、气体均布装置、排灰装置以及壳体等部分。当含尘气体由除尘器的前端进入壳体时,含尘气体因受到气体分布板阻力及横断面扩大的作用,运动速度*降低,其中较重的颗粒失速沉降下来,同时气体分布板使含尘气流沿电场断面均匀分布。由于煤气电除尘器采用圆筒形设计,煤气沿轴向进入高压静电场中,气体受电场力作用发生电离,电离后的气体中存在着大量的电子和离子,这些电子和离子与尘粒结合起来,就使尘粒具有电性。在电场力的作用下,带负电性的尘粒趋向收尘较(沉淀较),接着放出电子并吸附在阳极上。当尘粒积聚到一定厚度以后,通过振打装置的振打作用,尘粒从沉淀表面剥离下来落入灰斗,被净化了的烟气从除尘器排出。
煤气静电除尘器是鲁奇公司专门为净化含有CO烟气而开发研制的,静电除尘器的特点如下:①外壳是圆筒形,其承载是由静电除尘器进出口及电场间的环梁间的梁托座来支持的,壳体耐压为0.3MPa;②烟气进出口采用变径管结构(进出口喇叭管,其出口喇叭管为一组文丘里流量计),其阻力值很小;③进出口喇叭管端部分别各设4个选择性启闭的安全放爆阀,以疏导产生的压力冲击波;④静电除尘器为将收集的粉尘清出,专门研制了扇形刮灰装置。
4.除尘器泄爆故障分析与防范
电除尘器内的爆炸其根本原因是电除尘器内烟气中的CO与O2混合后浓度到达一定比例后,经电场中高压闪络的电弧火花引起爆炸。通过分析,用于转炉煤气净化的静电除尘器*在以下几种情况下发生泄爆现象。
(1)转炉吹炼的铁水为三脱铁水(经过铁水预处理已经脱硫、脱磷、脱硅的铁水)在这种情况下,转炉开始吹炼时碳氧反应就十分剧烈,CO*产生,如果产生的CO在炉口没有被完全燃烧而进入静电除尘器,在静电除尘器内部与开吹前烟道中的空气进行混合,从而在静电除尘器内产生爆炸,使泄爆阀打开而中断吹炼。
(2)转炉吹炼中事故提枪后进行再吹炼这时再吹炼的铁水与经过铁水预处理三脱后的铁水性质类似,所以泄爆原因基本类似。
(3)转炉长时间停炉后再开炉转炉经过长时间停炉后,蒸发冷却器入口温度只有几十摄氏度左右。在吹炼**炉钢的初期,由于烟道裙罩口处于低温状态,CO2的产生速度会比高温时要慢,这样在吹炼初期CO在炉口没有完全燃烧而在静电除尘器内部与O2混合浓度达到爆炸的边界范围时,也就会发生泄爆现象。
综合所有故障发现,静电除尘器泄爆现象主要是出现在开吹的时间段,都是由于停吹时滞留在静电除尘器中充满着空气,当转炉开吹时产生的CO没有完全燃烧与空气混合浓度到达一定的比例后造成的泄爆。
从泄爆现象的根源出发,CO在空气中的爆炸极限范围为12.5%~74.2%,防泄爆其实就是控制转炉烟气中CO与O2的混合浓度达到爆炸极限范围。针对除尘系统泄爆现象的上述特点,可采取以下防范措施。
(1)优化转炉吹氧流量控制在转炉开吹过程中,为了严格控制O2与钢水反应速率,初期产生的CO要求能在炉口完全燃烧变成COr,即在转炉开吹之初控制氧气流量按一定的斜坡缓慢上升,开吹时氧气初始控制流量为正常流量的1/2,保证在吹炼过程中产生的CO在炉口基本能完全燃烧变为CO2,而CO2为非爆炸性气体,利用CO2气体形成一种活塞式烟气柱,一直推动烟气管道中残余的空气向放散烟囱排出,将CO与O2的混合浓度控制在爆炸范围之外。
(2)吹炼**炉控制转炉经过长时间停炉后吹炼**炉钢时,先用少量氧气吹炼一定时间后,提高蒸发冷却器入口温度,从而进入正常的吹炼方式。烟道中的高温状态能促进汽化冷却烟道中CO与O2的反应速率,增加CO2的量,降低O2的浓度至安全范围,有效避免泄爆现象。
(3)优化过程工艺考虑防泄爆较终就是防止CO与O2爆炸混合范围,转炉开吹阶段需要稀释电除尘中的氧气含量。当转炉吹炼中断再吹炼时,控制初始氧气流量,保持1min后方可正常吹炼,当碳氧反应高峰期出现提枪及点吹再次开氧时,时间间隔为20s,初始氧流量2min内,小幅度地分3~4次将氧气压力逐步提高至0.6MPa以下每次提压后稳定时间不少于10s。同时提前打开氮气阀吹扫管道,向烟气管道中吹入一定量的氮气,进入电除尘从而稀释电除尘中的氧气含量，达到避免电除尘泄爆的目的。