小型炭素焙烧炉沥青烟电除尘技术

第14卷第3期平顶山工学院学报V ol. 14N o. 3

　　　　　　　　　　　　

2005年5月Journal of Pingdingshan Institute of T echnology May. 2005

文章编号:1671-9662(2005) 03-0037-03

小型炭素焙烧炉沥青烟电除尘技术

王义明1, 杨凤丽2, 丁少军3

(1. 平顶山工学院, 河南平顶山467001;2. 平顶山无线电管理处监测站, 河南平顶山467000;

3. 平顶山市环境检测中心站, 河南平顶山467000)

摘　要:　针对小型炭素焙烧炉含有低浓度、高温、高比电阻的沥青烟, 优化设计方案, 采用湿式预处理

和静电净化两级处理, 以较少投资, 达到消烟除尘、达标排放、保护环境的目的。

关键词:　沥青烟尘; 预处理; 方筒蜂窝式; 恒流源; 静电除尘中图分类号:　X 701. 7　　　　　文献标识码:A

1　生产工艺、烟尘排放情况

　　某炭素厂是以焦炭细末和中温煤沥青为主要原料。(生坯块) , 装入焙烧炉中, 生坯间的缝隙加入焦炭细末作为填充料, 1～1300℃, 经过7d 的加热焙烧后产出成品。加热前期, 沥青, 。窑烟经2　　　由于炭素焙烧炉产生的烟尘[1]不仅温度高、比电阻高(1012Ω・cm 以上) , 而且成分复杂, 含有沥青烟、烟尘、S O 2等多μμ种污染物, 且工况不稳定。同时沥青烟的浓度不高, 随工况而变化, 粒径多在0. 1～1. 0m 之间, 最小的仅0. 01m , 最大的μ约为10. 0m 。这使得对烟尘的处理不能采用单一的方法, 不进行分级处理, 难以达标。

　　目前, 国内外正在研究和应用的沥青烟净化方法有:燃烧法、吸收法、吸附法和电捕法[2]。其中燃烧法适用于沥青烟浓度高, 烟气温度大于700℃; 吸收法多采用汽油、柴油等有机类液体作吸收剂, 净化效率低, 且费用高, 同时存在着二次污染问题; 吸附法采用比表面积大的多孔性物质(活性炭、焦炭粉、氧化铝等) 作吸附剂, 对沥青烟进行物理吸附, 但系统阻力大, 更换滤料麻烦, 影响生产。根据该炭素厂的要求及实际工况, 上述3种净化方法均不适用。若采用电除尘方案, 必须解决以下问题:①降低设备成本; ②温度控制在合适范围; ③降低沥青烟比电阻; ④防止沥青烟尘在极板上粘结沉集而造成电场电晕闭塞, 除尘效果下降等一系列问题。

　　采用湿式预处理加静电除尘作为该厂焙烧炉沥青烟气治理方案。对主烟道进行改造, 使其具有湿式预除尘降温功能, 而不另增加湿式除尘设备。静电除尘部分采用方筒蜂窝干式电除尘器。而不采用多管湿式电除尘器[2]。这样既无二次污染, 又减少投资。

3　除尘净化系统结构、组成及特点3. 1　湿式预处理部分

　　原主烟道设置于地下, 长50m , 烟道截面1. 0m ×1. 2m 。通过改造, 在烟道内上边沿、盖板下装设两根DN80压力水管, 上设多个喷淋雾化喷咀。管道结构为渐缩管和扩张管, 沿烟道敷设, 水量压力可调, 并建预沉池和沉淀池(2×8m 3) , 与烟道连通, 连通处用水封隔绝; 安装压力泵一台, 向喷淋管供水。为降低循环水酸度, 可向沉淀池投加适量生石灰, 处理后的水循环使用。

　　经过湿式预处理后烟气中的颗粒物已大部分去除(小于4微米的粉尘不能除去) 。同时高温烟气得到冷却, 烟温降至80℃～95℃之间, 高于中温煤沥青的软化点, 烟气的比电阻也降至2×1010Ω・cm 以下, 有利于电除尘器对沥青烟的捕集。

3. 2　静电除尘部分

　　电除尘部分为方筒蜂窝干式立式电除尘器[2～3]。外壳为正方体, 其断面结构为49个400mm ×400mm 的正方形。收稿日期:2005-01-10

第一作者简介:王义明(1957-) , 男, 河南平顶山人, 平顶山工学院高级工程师。

38　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　平顶山工学院学报　　　　　　　　　　　　　　　　　2005年5月

每个正方筒的四侧极板为收尘阳极, 每个正方筒中间设置1根电晕极, 由悬挂架固定。为制作、安装、检修方便, 整个除尘器分为上、中、下、底四段。上段为集烟室(也为检修室) , 上设检修入孔、出气孔, 并在壳体顶部设防爆装置。中、下段为高压电场。底段为砖混集灰室(即进烟室、检修室) , 设有出灰孔(亦作入孔) 、气流分流板、进烟口。进烟口为扁喇叭阔口, 使进烟分布均匀。中、下两段外设加热保温夹层, 用管道把窑炉适量热烟气由顶部引入, 从低部排出至进烟室, 以保证收集的沥青处于流动状态, 防止极板结疤。用于保温的热烟气放热后进入烟室随主气流被电场处理, 配套一台引风机, 使烟气由电除尘器底部进入, 上段排出。

　　为使进入电场的沥青烟尘都能荷电, 采用一种新型的极配方式[2～3]:收尘极为正方筒体, 电晕极互成90°夹角、对称点焊的针式放电极, 并把放电针对准方筒的四角放置, 使电场每个角落都发生电晕, 尽可能避免电场死区, 使经过电场的烟气都能得到净化。

　　该处理方案优化, 设备结构相对简单, 维修方便, 同比可节约投资50%, 同时收集的沥青可回收利用。电除尘器的有关技术参数如表1所示。

表1　方筒蜂窝干式立式电除尘器的性能及有关技术参数

项目名称

处理风量电场风速驱进速度烟气通过电场时间粉尘比电阻工作温度允许最高温度

4　除尘净化系统工作原理

参　数

8000～12000m /h 0. 43～0. 6m/s 0. 09～0. 2m/s 6. 7～9. 3s 2×1010Ω・cm 80℃～95℃25072mA/K V

98%

3项目名称

有效断面积正负极距电场长度沉淀极总面积电晕极型式极板沥青去处方式设备外型尺寸

参数

5. 6m 2200mm 4m 312249根

针式管极烟温加热3m ×3m ×10m

　　当高温烟气由分支烟道汇集于主烟道后, 在高压喷淋水、雾化水充分作用下, 水滴与烟尘碰撞并凝结在烟尘上, 增大了粒径, 靠自重下落, 脱除烟气中颗粒较大的烟尘和S O 2。同时, 雾化水吸收了烟气热量, 降低了烟气温度和烟尘的比电阻, 便于小颗粒物和沥青烟在电场中荷电, 起到预处理作用。雾化水可根据烟气温度的高低, 调节水量水压。废水携带烟尘和热量流入沉淀池, 集中处理, 循环使用。

　　经预处理后的烟气, 在风机负压作用下经扁喇叭阔口流入进烟室, 较均匀地进入高压电场。在电晕极上加负高压, 产生电晕放电, 沥青烟气和粉尘颗粒被阴极电晕释放的电子荷电, 在电场力作用下, 以一定的驱进速度驱向阳极, 在阳极上被中和而被捕集, 颗粒物附着在阳极板表面, 聚集呈液体糊状, 靠自重沿集尘极表面流下, 流入除尘器下端的集灰室, 定期人工清除。净化后的烟气汇集到上段集烟室, 从出口烟道, 最后经离心风机, 由烟囱排出, 从而达到净化焙烧炉沥青烟尘的目的。

　　除尘器配套电源采用高压恒流电源[4], 根据LC 谐振原理, 当电感和电容达到谐振恒流状态时, 提供给高压变压器稳定而最大的输入电流, 经升压整流后送到除尘电场。恒流电源输出的直流电流不随负载的变化而变化。若电场的电晕一旦转化为击穿, 本体电流保持恒定, 电场能很快恢复, 无需长时间封锁电场。若出现欠压或过压, 控制部分能通过反馈电压自动完成电压调整, 使除尘器继续工作在最佳状态; 若调整无效, 能自动切断主回路电源, 并发出报警信号。Ω。　　电除尘器正常运行电压40～60K V 、电流20～50mA 、接地电阻≤2

5　设备净化效果与运行中存在问题的解决

　　静电处理系统运行半年多来, 净化效果良好, 经环保部门监测, 净化后的烟气均达标排放[2](烟尘浓度≤200mg/m 3, 沥青烟浓度≤50mg/m 3, 苯并(a ) 芘浓度≤0. 30×1023mg/m 3) 。

表2　沥青烟尘治理监测结果

污染物烟尘

沥青烟B (a ) P

烟气排放量

(3)

除尘系统进口浓度(mg/m 3) 1126. 5200

0. 05410-3

除尘器出口浓度(mg/m 3)

20. 024. 698. 0

净化效率

(%) 98. 297. 7

—12000

2. 7110-3

　　存在的问题:一是运行费用高。主要是因风机耗电量较大。为此, 把电除尘器上段出口直接与原有烟囱连通, 省去

第14卷第3期　　　　　　　　　王义明等:小型炭素焙烧炉沥青烟电除尘技术　　　　　　　　　　　　　　39引风机。由于系统阻力小(

　　二是远离保温夹层、靠近设备中心的区域, 有沥青粉尘结疤现象, 影响净化效率。这是由于电场温度不均匀、中间温度低所致。对此, 通过调升温度, 极板结疤现象得到了解决。

　　该方案的实施, 大幅度降低了投资, 烟尘排放达标。这是净化处理小型炭素厂焙烧炉沥青烟气的一种有效治理方法。参考文献:

[1]牛利民. 低浓度沥青烟的净化处理[J].有色金属节能, 2003,20(6) :32-35. [2]张殿印, 王　纯. 除尘工程设计手册[M].北京:化学工业出版社,2003. [3]黎在时. 静电除尘器[M].北京:冶金工业出版社,1993.

[4]杨振邦. 高稳定度恒流源的研制和应用[J].大学物理,2000,19(2) :30-31.

E lectrostatic Precipitating of the Pitch Smoke

Dust in Sm all -sized C arbon R oasters

WANG Y i 2ming 1,Y ANG Feng 2li 2,DING Shao 2jun 3

(1. Pingdingshan Institute o f Technology , 467001, 2. Pingdingshan Supervion Station o f Wireless , China ;

3. Pingdingshan , , )

Abstract :C ounter -measures the low concentration but high tem perature in small -sized carbon roasters. T o , :m oist operation and electro static precipitating. First , larger particles of dust should be g ot rid of the dust should be reduced and the resistance be lowered. Then , electrostatic precipitating of the pitch sm oke dust should be put into practice. The system has the advantages of automatic operation , lesser waste on electricity and energy , dust rem oving and high proficiency and the like , and only in this way can it meet the standards of sm oke emission.

K ey w ords :pitch sm oke dust ; pretreatment ; square tubes in honeycomb ; constant -rate of flow of electricity ; electrostatic precipitating (上接第33页)

Dealing correctly with relationship betw een economic

development and environmental protection

TIAN Zhong 2hua 1,LIU Jian 2

(1. Pingdingshan Sewage TreatmentPlant , Pingdingshan 467000, China ;

2. Pingdingshan lnstitute o f Technoligy , Pingdingshan 467001, China )

Abstract :Economic development and environment protection have come to people as m ore and m ore serious contradictory with the s ociety development. Economic development is making environment res ources less and its pollution m ore serions. people require higher and high quality of environmental products. Under the factual proof ,protecting ,controling and im proving environment have been one major part in the economic development. We ’11accomvlish “T w o Win ”g oal progressively.

K ey w ords :Economy ; Environment Protection ;T w o Win ;C ould C onsisting Development