脉冲反吹清灰滤网静电除尘器研究

陈新军，张茂军，高明辉

（中铝山东工程技术有限公司，山东 淄博 255051）

1 氧化铝熟料窑尾气特点

碱石灰-铝土矿生产氧化铝工艺过程中生料的烧结是在回转窑中1200℃以上的温度下进行的，熟料窑尾烟气温度一般在150℃～200℃，特殊情况下能达到300℃以上，烟气中含有25%～30%左右的水分，粉尘中不仅含有生料成分，还含有Na2O·Al2O3、Na2O·SiO2、CaO·SiO2、CaO·2Al2O3等熟料成分，这些物质低温吸水性强，遇水反应生成难以清理的结垢，这些特点决定了除尘器的选用难度大，烟尘达标排放难度大。

2 现有除尘技术特点及改进方式

目前回转窑尾除尘都是采用静电除尘技术，近几年，中国铝业公司内部相继开展氧化铝熟料窑除尘技术攻关，大多采用多级静电除尘或横置阳极等技术，仍然难以达到10mg/m3以下的粉尘排放技术指标。

2016年由山东工程技术有限公司负责改造的中铝山东有限公司氧化铝焙烧炉除尘改造项目，应用了一台金属滤网静电除尘器，粉尘排放可以达到10mg/m3以下的技术指标。但将滤网静电除尘器直接应用到氧化铝熟料窑尾，需要对除尘器滤网清灰方面加以改进，以适应氧化铝熟料窑粉尘粘结性比较强的特性。

2.1 滤网静电除尘器除尘原理

滤网静电除尘器同普通的袋式除尘器有相同的除尘机制，大体有如下几种方式：扩散沉降、直接截留、静电沉降、惯性沉降，总体来说，这几种捕集机制在对粉尘捕集中所起的作用是相当大的。如果将滤袋作为电场的一极，他与放电极间加上数万伏的高电压，则除尘机制中的静电沉降将会成百上千倍的增加，同时，滤料对粉尘颗粒的粘附作用也会大大加强，这样，作为除尘器集尘极的滤料就会起着过滤和静电吸附的双重作用，对粉尘颗粒的捕集能力大大加强。

滤网式电除尘器工作原理图如下：

图1 滤网静电除尘器原理

在一定的粉尘浓度下，滤网式电除尘器在加电压（40kv）和不加电压下除尘效率都有随过滤风速增大而下降的趋势。在不加电压时，这种下降趋势比较明显，而在加上40kv电压后，过滤风速增大对除尘效率的影响作用将明显减弱，这充分表明了对这种除尘器施加高电压可使其在较大的过滤风速下仍能保持很高的除尘效率。换句话说，在保证除尘效率不下降的情况下，同一台除尘器在加上高电压后可以有数倍于不加电压时的处理烟气量。

因此，在同等工况条件下，此种除尘方式可获得更高的除尘效率及对细微粉尘的捕集效果，同时还可具有更高的处理烟气能力和较低的电压等级，其中对细微颗粒捕集机制是粉尘层二次过滤的效果所致。在一定的粉尘浓度下，电除尘的处理效率可以高达99.9%以上，由于采用了不锈钢金属滤网，除尘器的进口烟气温度比普通布袋除尘器大大提高，可达300℃以上。

2.2 现有金属滤网静电除尘器阳极振打清灰不足之处

一是：振打力在滤网上难以平均分布。现有的除尘器每块阳极滤网有4组振打，即：顶部两组，侧部两组。由于在安装不锈钢滤网时周边张紧力不同，再加上高温环境（200℃）的影响，滤网不可避免会产生松弛现象，这样在振打时有部分粉尘不易脱落，影响滤网的透气性。二是：重锤撞击滤网框架，将对滤网整体性造成影响，从而影响滤网的使用寿命。三是：振打过程中对除尘器粉尘排放浓度的产生影响。荷电的粉尘在滤网上失去电荷，静电引力不再发挥作用，振打时滤网上一些粉尘在气流的拉扯下透过滤网进入净气室，造成粉尘排放浓度的波动。

2.3 阳极滤网清灰改进方式

基于以上几方面的考虑，研究采用脉冲反吹清灰方式以有效解决滤网静电除尘器极板清灰效果不佳以及清灰时粉尘进入净气室等问题。

3 脉冲清灰滤网静电除尘器的研究

3.1 改进思路

首先，我们对滤网电极进行改进，将原大平板型的滤网改进为适合脉冲反吹清灰方式的多通道扁滤袋型滤网，脉冲反吹清灰装置布置在除尘器顶部，运行过程中，粉尘在金属滤网不断堆积，滤网透气性会越来越差，表现在除尘器的阻力越来越高，当阻力达到一定程度时（设定350Pa～500Pa）需要将金属滤网上的粉尘清理下来，这时脉冲控制仪得到一个压力信号而开启，每个脉冲阀按照控制程序打开，压缩空气通过喷吹管进入到金属滤网内，金属滤网内部压力远远大于外部压力，附着在金属滤网外部的粉尘脱落，实现了清灰的目的。

由于清灰时整片滤网的气流是由内向外，粉尘不会透过滤网进入到净气室内，这样就解决了采用机械振动时粉尘透过滤网的问题。

第二，制造一台试验机，在氧化铝熟料窑尾模拟实验，判断改进是否可行。

3.2 脉冲反吹清灰金属滤网电除尘器试验机基本参数

（1）处理风量10000m3/h；

（2）烟气温度：120℃～200℃；

（3）阳极、阴极间供电电压72KV；

（4）脉冲清灰压缩空气压力：0.4MPa～0.7MPa；

脉冲反吹清灰金属滤网电除尘器试验机设计图如下：

图2 脉冲反吹滤网静电除尘器实验机设计图

3.3 试验过程

实验流程图如下：

图3 实验流程图

试验机在原有除尘器前侧烟道上抽取一定量的气体，经过处理后外排，试验机为正压运行。为了充分验证这种除尘器在氧化铝窑尾烟气处理过程中的适应性，试验机自2017年8月30日开始运行，共运行一个多月，系统阻力平均为353Pa，2017年9月14日经山东华度监测有限公司监测，颗粒物排放浓度4.6mg/m3。

4 综述

金属滤网过滤式电除尘器使用脉冲清灰方式，可以将金属滤网过滤式电除尘器的除尘效率进一步提高，并随此类除尘器广泛应用到水泥、钢铁、冶金等行业的烟气除尘系统，前景广阔。