炼铁厂的静电除尘工艺分析毕业论文

1、毕 业 论 文论文题目：炼铁厂的静电除尘工艺分析目 录1除尘器的分类及适用范围11.1 机械式除尘器11.2 湿式除尘器11.3 过滤式除尘器21.4 静电除尘器22电除尘器机理22.1 电除尘的基本原理22.2 电除尘的基本过程23电除尘器结构33.1 内件33.2 外壳43.3 附属部件54影响电除尘器性能的主要因素54.1 烟气及粉尘性质的影响64.2 结构因素、操作因素的影响65电除尘器常见故障的解决方法8结束语9参考文献9毕业论文成绩评定表10 炼铁厂的静电除尘工艺分析卑靖雨 08级环境监测与治理技术【摘要】由于电除尘器具有除尘效率高、阻力低、烟气处理量大、耐热温度高等优点而成为钢铁

2、企业粉尘捕集回收和气体净化的主要设备。本文主要阐述了除尘器分类，详细解说了静电除尘器的结构，除尘机理，影响因素及运行中常见的故障和解决方法。保持高效电除尘器的除尘效率。需要各方面配合，保证工作人员的日常操作的科学性、准确性及在现场安装的质量、工艺性，电除尘器的运行与维护等。【关键词】电除尘器 除尘机理 分类 结构 影响因素 引言人类只有一个地球，共享一片蓝天，环境保护是人类的共同主题，是我国的基本国策。立在当代，功盖千秋。随着钢铁行业的不断发展，电除尘器得到了越来越多的应用，电除尘器是一种高效节能的烟气净化设备，具有收尘效率高、处理烟气量大、使用寿命长、维护费用低等优点，影响电除尘器除尘性能的

3、因素有很多，气流分布不均，振打方式及周期不合理，烟气旁路、漏风等都会增加粉尘的二次飞扬，漏风的影响是全方位的，如造成低温结漏，发生电极腐蚀，绝缘部件爬电，引起冷热不均使物件变形，局部积灰，引起烟气流速不均等，其最直接的影响是增加了烟气的处理量。另外还有安装、维护的质量都与除尘效率有很大的关系。总结起来影响因素可以大致归纳为粉尘特性、烟气性能、结构因素、操作因素四大类。另外，在电除尘器运行中，会出现各种各样的故障，如果不及时进行分析判断、排除，也会对除尘性能造成很大的影响，甚至会造成除尘器电场的停运。1 除尘器的分类及适用范围 除尘器按其除尘机理和结构，可分为如下四大类：1.1 机械式除尘器它是

4、利用机械力（重力，惯性力和离心力等）的作用使粉尘与气体分离沉降的装置。它包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器三种类型。机械式除尘器造价比较低、维护管理方便，耐高温，耐腐蚀性，适宜含湿量大的烟气。但对粒径在10m以下的尘粒除尘效率较低，当气体含尘浓度高时，这类除尘器可作为初级除尘，以减轻二次除尘的负荷。1.2 湿式除尘器利用液滴或液膜洗涤含尘气流，使粉尘与气流分离沉降的装置。可用于气体除尘，也可用于气体吸收或降温除湿,湿式除尘器的结构比较简单，投资少，除尘效率比较高，能除去小粒径粉尘，并可以同时除去一部分有害气体，广泛应用于冶金、建材和烟气脱硫方面。其缺点是用水量比较大，泥浆和废水需进行处理，

5、设备及构筑物易腐蚀，寒冷地区要注意防冻。1.3 过滤式除尘器 它是使含尘气流通过织物或填料层进行过滤分离的装置。主要有袋式除尘器和颗粒层除尘器。过滤式除尘器能除掉微细的尘粒，对处理气量变化的适应性强，最适宜处理有回收价值的细小颗粒物。但袋式除尘器的投资比较高，允许使用的温度低，操作时气体的温度需要高于露点温度，不宜处理高温易粘结的粉尘。1.4 静电除尘器 它是利用高压电场使尘粒荷电，在库伦力作用下使粉尘与气流沉降的装置。它具有除尘效率高，压力损失低，运行费用较低的优点。缺点是投资大，设备复杂，占地面积大，对操作、运行、维护管理都有较高的要求。另外，对粉尘的比电阻也有要求。目前，电除尘器主要用于

6、处理气量大，对排放浓度要求严格，又有一定维护管理水平的大企业。2 电除尘器机理2.1 电除尘的基本原理在二个曲率半径相差很大的金属阳极和阴极上通以高压直流电，维持一个使气体电离的静电场。气体电离后生成的电子、阴阳离子吸附在通过电场的粉尘上，而使粉尘荷电。荷电粉尘在电场的作用下便向电极性相反的电极运动而沉积在电极上，达到粉尘和气体分离的目的。当沉积在电极上的粉尘达到一定厚度时，借助于振打机构使粉尘落入下部灰斗，净化后的气体便经过设备排出。2.2 电除尘的基本过程电除尘器的除尘过程可分为四个阶段：1) 电晕放电；2) 尘粒的荷电；3) 荷电尘粒的迁移和捕集；4) 被捕集粉尘的清除。第一阶段是形成高

7、压电场，将空气电离。第二和第三阶段是粉尘荷电并在电场力的作用下，向相反的电极移动并聚集在电极上，是电除尘器两个最基本的作用过程。第四阶段是从电极上回收粉尘，干式电除尘器多用振打方式，湿式电除尘器则以水冲洗。当然，这些过程互相关联，并且十分复杂，是不能截然分开的。 带电荷的尘粒在到达放电极和收尘板后，吸附在上面，通过振打等方式将粉尘清至灰斗中，这就是一个完整的除尘过程。2.2.1电晕放电静电除尘器是由两个极性相反的电极组成的，其中一个是表面曲率很大的线状电极，即电晕极；另一个是板状或管状电极，即集尘极。电晕极接高压直流电源的负极，集尘极接高压直流电源的正极，两极之间形成高压电场。电极间的空气中离

8、子在电场的作用下，向电极移动，形成电流。当电压升高到一定值时，电晕极表面出现蓝色光晕，并发出嘶嘶声，大量的电子从电晕线不断逸出，这种现象称为电晕放电。发生电晕放电时，在电极间通过的电流称为电晕电流。在产生电晕放电之后，当两极间的电压继续升高到某一值时，电流迅速增大，电晕极产生一个接一个的火花，这种现象称为火花放电。在火花放电之后，如果进一步升高电压，电晕电流会急剧增加，电晕放电更加激烈。当电压升至某一值时，电场击穿，出现持续放电，产生剧烈的弧光并伴有高温，这种现象就是电弧放电。由于电弧放电会损坏设备，使电除尘器停止工作，因此在电除尘器操作中应避免这种现象。如果在电晕极加的是负电压，产生的是负电

9、晕；反之则产生正电晕。因为产生负电晕的电压比产生正电晕的电压低，而且电晕电流大，击穿电压高，所以工业应用的电除尘乐均采用负电晕放电的形式。但是，负电晕要求气体中必须有电负性气体（二氧化硫，氨气，水蒸气等）存在才能持续发生。正电晕产生的臭氧量小，常用于空气调节的小型电除尘器。2.2.2尘粒的荷电在电除尘电场中，尘粒的荷电量与尘粒直径、电场强度和停电时间有关。尘粒荷电有两种方式：电场荷电和扩散荷电。所谓电场荷电是电场中离子的依附荷电。扩散荷电是由于离子扩散现象产生的，对于尘粒直径大于0.5m的场合以电场荷电为主；小于0.2m的以扩散荷电为主,对于工业电除尘器来讲,电场荷电最为重要。2.2.3荷电尘

10、粒的迁移和捕集在电晕区内，大量荷负电的粉尘颗粒在电场力的驱动下向集尘极运动，到达极板失去电荷后便沉降在集尘极上。2.2.4被捕集粉尘的清除集尘极表面的灰尘沉积到一定厚度后，就会导致火花电压降低，电晕电流减小，比电阻大的粉尘还容易出现反电晕，影响除尘效率，因此必须及时清灰。电晕极的清灰一般采用机械振动的方式。集尘极的清灰方法在干式和湿式除尘器的方法是不同的。在干式除尘器中，沉积在集尘极上的粉尘是由机械撞击或电极振动产生的振动力清除的。而湿式除尘器的清灰一般是用水冲洗集尘极板，使极板表面经常保持一层水膜，粉尘落在水膜上时，被捕集并顺水膜流下，从而达到清灰目的。3 电除尘器结构电除尘器从结构来分可划

11、分为内件外壳和附属部件。3.1 内件内件包括阳极系统，阴极系统，阳极振打和阴极振打。3.1.1阳极系统阳极系统由阳极悬挂装置阳极板和撞击杆等零部件组成。阳极板为收尘极，它是由1.21.5的薄板在专用轧机上成型的，由若干块阳极板组成的阳极排平面应具有较好的刚性，其平面度应在规定范围内，以保证阴、阳极间距的极限偏差。3.1.2阴极系统阴极系统由阴极吊挂、上横梁、竖梁、上、中、下部框架、阴极线等零部件组成。阴极线为放电极，它是由专用设备制成的，主要有管型芒刺线系列和螺旋线两种线型，是电除尘器的关键零部件之一。阴极吊挂是把整个阴极系统吊挂在顶部大梁上并引入高压负极。由竖梁、上横梁、角钢等组成的平面结构

12、的功用是固定上、中、下部框架和阴极振打轴系。上、中、下部框架是阴极线的支持体。3.1.3阳极振打阳极振打由阳打传动装置、振打轴系和尘中轴承等零部件组成(侧部传动)。3.1.4阴极振打阴极振打由阴打传动装置、竖轴、大小针轮、振打轴系和尘中轴承等零部件(顶部传动)或阴打传动装置、振打轴系和尘中轴承等零部件(侧部传动)组成。振打装置是电除尘器的一个重要组件，通过定期振打使积附在极板、极线上的灰尘振落下来落入灰斗。阴、阳极振打均采用侧面摇臂锤旋转振打。由于阴极振打尘中轴承固定在带有负高压的阴极系统构件上，所以阴极振打轴端串连一支用来绝缘的电瓷转轴，以隔离高压电。3.2 外壳外壳包括进口封头，出口封头，

13、屋顶，壳体，底梁和灰斗几大部件。3.2.1进口封头进口封头是进口烟道和电场外壳之间的连接过渡段。进口封头内部装有二至三道气流分布板，其目的是使烟道中来的含尘烟气经过时气流尽可能均匀进入全电场。因为喇叭接口有一个气流降速过程，所以一些较大尘粒的灰尘易自然沉降而积附在封头和分布板上。因而在一些灰尘粘性较大的电除尘器中还设置了气流分布板振打(结构类似阳极振打)。3.2.2出口封头出口封头是使净化后的烟气接入排气烟道的装置。它的结构形状同样对气流分布有关。一般情况下，在出口封头内部靠近与壳体相接的截面上间隔装有槽形出口气流分布板。3.2.3屋顶 内顶盖和外顶盖组成了屋顶。其中的顶横梁是一个重要零部件，

14、它担负阳极、阴极的支撑悬挂，载荷较大。由于高压电(不管高压电是装于顶部或地面)通过顶横梁引入阴极，为保证瓷套的干燥以利于绝缘，绝缘子室内部设有加热装置。加热装置有两种型式：电加热或电加热附加热空气加热。3.2.4壳体壳体由立柱、侧封、端封、管撑等组成，是电除尘器钢壳受力支撑件，它与前后的进、出口封头和上下的屋顶、灰斗组成一个密闭的容器。侧封上装有人孔门。3.2.5底梁和灰斗底梁把壳体部件和灰斗连接成一体。灰斗是收集振落灰尘的容器。为了防止烟气流经灰斗旁路串气而降低除尘效率，灰斗内部装有挡风装置。灰斗角度需保证灰尘自卸。为防止温度降至露点以下使灰斗结灰，一般在灰斗下部设置加热装置(个别的全灰斗设

15、置)。加热装置有两种型式，即电加热和蒸汽加热。灰斗下口直接接气力输灰装置或接抽板阀和排灰阀。3.3 附属部件附属部件包括走梯平台，支承，保温结构，接地四部分。3.3.1走梯平台 走梯平台是为了方便电除尘器的就地操作、日常维修保养之用，所有主要维修点皆可通过走梯平台到达。3.3.2 支承支承位置在电除尘器本体和支承(水泥柱或钢支架)之间。由于电除尘器是热体，支座是冷体，因而支承除担负电除尘器重载外，还需有补偿热膨胀引起位移的功能。支承一般采用平板型复合材料(摩擦片)滑动轴承，中等以下规格的电除尘器也有采用平面滚珠支承轴承的。3.3.3 保温结构为保证电除尘器的正常运行，防止烟气温度因散热而降至露

16、点以下，必须对电除尘器外壳进行保温。保温的基本原则是减少热交换，保温的基本要求是保证烟气介质的最低温度必须在露点以上2030。保温结构设计确定了保温材料的种类、主保温层的厚度、外壳保护板的型式以及它们的用量。3.3.4接地电除尘器在高电压下运行，且采用负电荷制，即阳极与壳体等电位。为保护高压设备和人身安全，必须对设备进行可靠接地。接地的基本要求如下：接地网应考虑全年均能达到2欧姆以下；接地网的设置，力求使周围对地电压均匀。4 影响电除尘器性能的主要因素 影响电除尘性能的因素很多，可以大致归纳为如下四大类（1）粉尘特性：主要包括粉尘的粒径分布，真密度和堆积密度粘附性和比电阻等。（2）烟气性能：主

17、要包括烟气温度，压力、成分、温度、流速和含尘浓度等。（3）结构因素：主要包括电晕几何形状、直径、数量和线间距，收尘极的形式、极板断面形状、极间距、极板面积以及电场数、电场长度、供电方式、振打方式、气流分布装置、外壳严密程度、灰斗形式和出灰口锁风装置等。（4） 操作因素：主要包括伏安特性、漏风率、气流短路二次飞扬和电晕线肥大等。电除尘装置与其它除尘装置一样，即使电除尘器有良好的收尘性能，但是由于外界条件的变化，也会使它达不到预期的效果。 4.1 烟气及粉尘性质的影响烟气性质主要取决于燃煤的成分，也和锅炉燃烧方式，制粉系统形式及其运行操作条件有关，粉尘的性质主要取决于粉尘的化学成分、物相结构、理化

18、特性，包括比电阻、粉尘浓度、粒径分布及形状、密度、摩擦角、粘附力等。从运行的角度看，使用什么煤种对除尘效率的影响很大，特别因煤种不同出现比电阻较高、粉尘浓度增大的时候。下图显示了比电阻与除尘效率的关系，要说明的是该图仅仅代表了某种情形下的定量关系，了解比电阻对电除尘效率的影响可帮助我们对电除尘器达不到除尘效率的情况进行分析。图1 比电阻与除尘效率的关系当比电阻过高以影响到电除尘器正常运行时，可采用添加剂（如naso4）或采用烟气调质（如h2o、so2）的方法将比电阻降到合适范围。也可利用电除尘器高温时比电阻较低的特性来改善。一般来说：比电阻1012cm的粉尘用电除尘器较难，除尘效率较低，但并非

19、不能用，在实际低比电阻（如煤尘）和高比电阻（如少数电站飞灰）粉尘成功地使用电除尘器来除尘的也不少见。烟气中粉尘浓度过高对效率地影响我们可以通过其对v-i特性地影响造成电晕功率低下来认识。 4.2 结构因素、操作因素的影响4.2.1结构因素的影响结构因素往往与烟尘性质、操作因素一起对除尘效率产生影响。结构因素对除尘效率地影响，可从二方面来分析：一是使每个电场地除尘性能下降，二是使一个或数个电场出现异常与故障情况，后者可称为影响设备地可靠性，最终都影响到总的除尘效率。设备可靠性的影响是显而易见的，电除尘器的辅助设施与配套设备，尽管技术要求一般不高，但一旦轻视带来的后果却常常很严重，这方面尤其需要重

20、视的是出灰系统的工作可靠性。常见的有气力出灰不畅，灰斗堵灰，灰斗排灰阀故障，灰信号不准引起电场满灰短路。经常发生短路还会使极板、极线使用寿命下降，因除尘器局部保温薄弱结露腐蚀，变形，积灰的情况也不少，有一些电除尘器，因为出灰系统的原因，长期只能投入一部分电场或降低参数运行使电除尘器不能发挥高效除尘性能。4.2.2操作因素的影响操作因素的影响，会集中在v-i特性中反应出来。从v-i特性上，我们可以得到一条随时间变化的电晕功率曲线（p=vi）,从总体上讲，电场电晕功率越大，除尘效率越高，一般要求供电装置具有良好的电压跟踪特性，也要求使用者能够选择合适的火花频率，以达到最大的电晕功率输出，下图为三组

21、电晕功率与电除尘效率的对应关系：从图上可以看出，由于电除尘器不同及工作条件不同，三组p-曲线的定量关系不同，但均呈现相同的规律，初始阶段随着比电晕功率增大，除尘效率增高较快，到一定程度后，曲线趋于平坦，如果电晕功率较设计的小了很多，无疑电除尘器的功率就要大幅度下降。图2 比电晕功率与除尘效率的关系从v-i特性，我们一般能看出该除尘器的运行情况。一台多电场的运行良好的电除尘器，其v-i特性一般具有以下规律性：在相同的火花控制方式下，从前到后，火花频率逐渐下降，如第一电场火花率为120次分钟，最后级电场1020次分钟，或更少甚至不出现火花（具体数据要通过现场视不同情况调整），电晕电流逐渐上升，至未

22、级电场，电流能够接近或达到额定电流，但第一电场一般至少达到额定值的3540左右（具体视电源容量设计大小及烟气情况不同而有所不同），电压高低则要视烟气及粉尘情况而定，但未级电场电压一般最低，因为效率高的除尘器，其未级电场的v-i特性已接近热态下的空载v-i特性。如果当未级电场闪络频繁，电流较小而前几级电场都运行正常，则可以从以下几个方面找原因:（1）电极上积灰是否严重，后级电场粉尘细，粘附力强，积灰现象普遍比前级电场严重。还要检查振打装置是否正常工作。（2）是否存在漏爬电现象，后级电场灰斗比较容易堵塞，当局部积灰在电场未呈现低阻性导通之前，会出现以上情况，当然也要怀疑绝缘部件是否结露、污染。（3

23、）供电装置是否存在“假闪”现象，“假闪”可能由本机灵敏度过高引起，也可能因抗干扰措施不切实引起（如接地、屏蔽没做好）的。对这三个方面通过v-i特性曲线也能进行一定的分析，如果v-i曲线较长，已能呈现一定的变化规律，则第一种情况曲线较平坦，的三种情况曲线较陡，第二种情况起始点向原点靠近，与原点距离及曲线的陡坦要视其绝缘下降程度来定。伏安特性：表示电场中电压与电流的函数关系，称为电场的伏安（vi）特性，按照该特性描绘的曲线称为电场vi特性曲线，运用vi特性曲线，可直观、形象地体现各种因素下电流和电压的消长规律。气流分布不均、振打方式及周期不合理、烟气旁路、漏风等都会增加粉尘的二次飞扬，二次飞扬引起

24、v-i特性的改变，一般不明显，但对效率特别是对高效率设计的电除尘器效率影响是举足轻重的，测量出口烟尘中的粉尘粒径分布进行分析是判断电除尘器二次飞扬程度的一种有效可行的方法，因为二次飞扬随烟气逸出电除尘器的以细小粉尘为主，通过最佳振打周期的试验调整，也可以将因振打引起的二次飞扬减轻到最小程度。安装、维护不好，有许多原因，涉及很多方面，如电场中常见因焊接不好引起的故障有：极线松动、脱落，框架扭曲、变形，极板腰带脱开，引起电场极间距改变甚至短路影响除尘效率，还可能造成电极及电源设备的损坏；振打承击砧与锤头脱落，振打轴串动。卡死，使振打效果下降，灰斗挡风板脱落，使灰斗堵死，电场短路等等。综上所述，为保

25、证电除尘器的长期、高效、稳定运行，对电除尘器中的设计、制造、安装、运行各个环节都不能放松。5 电除尘器常见故障的解决方法电除尘器在运行中所遇到的故障现象及引起故障的可能性分析见表1，有的能在运行中对故障进行排除，有的则必须在停炉后对电场内部进行进一步的处理，下表中将罗列出在电除尘器常见故障的排除方法。表1 电除尘器在运行过程中的故障现象，可能原因及处理方法序号故障现象原 因处理方法1电压为正常值或很高，电流很小或电流表无指示1.煤种变化，粉尘比电阻变大或粉尘浓度过高， 造成电晕封闭2.高压回路不良，如阻尼电阻烧坏，造成高压硅整流变压器开路1.烟气调质，改造除尘器2.更换阻尼电阻2电压较低，二次电流过大1.高压部分绝缘不良2.放电极与收尘极间距局部变小3.电场内有异物4.放电极瓷轴室绝缘部位温度偏低而造成绝缘性能下降5.电缆或终端盒绝缘严重损坏，泄漏电流6.反电晕现象产生1.用摇