干法水泥生产线窑尾除尘系统的应用

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1、新型干法水泥生产线窑尾系统除尘——电收尘器的应用河南中材环保有限公司一、概述水泥工业是污染环境最为严重的工业部门之一，而污染物主要是粉尘。水泥厂最大的粉尘污染源是回转窑生产系统，包括窑的喂料、锻烧和熟料冷却等。新型干法水泥生产线均将窑尾烟气用来烘干原料，并与窑尾共用一台收尘器。因而，窑尾系统的粉尘排放量占到整个生产线的二分之一，是水泥厂的环保控制重点。电收尘器由于其效率高、阻力小、能耗低、耐温高和维护费用少等特点，是窑尾除尘系统优选的除尘设备。根据国家产业政策和十五期间水泥工业发展规划，淘汰落后的小立窑、建设新型干法回转窑已成为水泥工业的发展方向。以海螺集团为龙头的一大批

2、水泥企业集团抓住机遇，新上了一大批新型干法生产线，带动了整个行业的进步与发展。这些生产线的特点是：单线产量越来越大，建设周期越来越短，投资效益越来越高。然而，由于窑尾系统工艺流程的多样性和对电收尘器的除尘机理不清，有些生产线在投产后其环境效益没有达到预期目标，给生产和环境带来了不良影响。因而在研究新型干法水泥生产技术时，如何确保环保效益达标，是重要课题之一。本文将从电收尘器的除尘机理入手，通过对窑尾工艺系统的分析，提出一些看法，供各位同行专家及用户参考。二、电收尘器的工作原理及影响因素众所周知，电收尘器是利用高压静电来进行气、尘分离的。电场内设计有线状的放电极（阴极）和板

3、状的收尘极（阳极），当在电极间加上直流高压后，由于放电极和收尘极的型式不同，使电极间产生一个不均匀电场。当施加的直流电压达到一定数值时，放电极周围局部区域的电场强度足以使气体电离，生成电子和正、负离子。其中正离子很快到达放电极中和，而大量的电子和负离子在电场力的作用下向收尘极方向运动，这就是电晕放电和电晕电流。当含尘气体通过电极间的通道时，电晕电流中的电子和负离子（正离子由于其作用区域很小，绝大部分粉尘靠电子和负离子吸附）就会吸附到粉尘上，使粉尘荷电。荷电的粉尘在电场力的作用下向收尘极运动，最后沉积在收尘极板上并将电荷释放出来。当粉尘沉积到一定厚度时，通过振打装置将粉尘清

4、入灰斗排出，完成了分离过程（见图1）。图1电收尘器的除尘过程１１电收尘器的除尘过程可表示为：①放电→②荷电→③运动→④沉积、释放→⑤清灰正是由于电收尘器的这一工作原理，其除尘效率虽与电场的结构型式、供电装置的特性等有关，但与烟气和粉尘的性质关系更大。如烟气和粉尘的成份、温度、湿度、浓度、粒度和比电阻等。其中粉尘的比电阻对除尘效率的影响最为突出。大量的实验和实践证明，当粉尘的比电阻在104-1011Ω-cm之间时，电收尘器才有很好的除尘效率。比电阻低于104Ω-cm的粉尘称为低比电阻粉尘。当这种粉尘到达收尘极表面后，会很快释放电荷，并获得收尘极的正电荷，从而与收尘极相互排斥

5、而重返气流。当再次荷电到达收尘极后又重复以上过程，形成粉尘在收尘极上的跳跃现象，最后可能随气流带出收尘器，使除尘效率下降（见图2）。图2低比电阻粉尘的跳跃现象比电阻高于1011Ω-cm的粉尘称为高比电阻粉尘。这种粉尘到达收尘极表面后，释放电荷很慢，当粉尘不断积厚时，粉尘层的电荷与收尘极间产生一个强电场，这一电场不但减弱了电极间的电场强度，排斥其它粉尘继续向收尘极运动，还会在粉尘层的孔隙间发生局部击穿，产生大量的正离子与电场内的负离子中和。其结果是，电晕电流增大，电压降低，电场内闪络频繁，粉尘的二次飞扬严重。这就是所谓的反电晕现象，导致电能消耗增加，除尘性能恶化甚至无法工作

6、（见图3）。图3高比电阻粉尘的反电晕现象显然，要使电收尘器具有良好的除尘效率，必须注意粉尘的比电阻。当比电阻不在适合的范围内时，应进行调节，这种调节在水泥行业称为烟气的调质处理。１１三、烟气的调质处理新型干法水泥生产线的窑尾烟气，由于其湿度小、温度高，粉尘的比电阻往往高于1011Ω-cm，对于应用电收尘器作为窑尾除尘设备来说，调质处理的主要目的就是降低粉尘比电阻。我国有些干法水泥厂的窑尾电收尘器，长期以来除尘效果不好，都是由于烟气未进行调质处理或处理不好所致，所以对烟气进行调质处理是保证电收尘器稳定高效运行的重要条件。降低粉尘比电阻的方法很多，如向烟气中掺入导电性能好的物

7、质或通入某种能降低粉尘比电阻的气体。但这些方法应用于工业不但经济上不合理，而且技术也很复杂。而水泥厂对烟气的调质措施，是根据粉尘的比电阻随温度和湿度（湿度常用露点表示）的变化而变化的性质（见图4），通过调节烟气的湿度和温度将粉尘的比电阻降低到要求的范围。由图4我们可以看出，粉尘的比电阻与温度的关系曲线呈抛物线，且比电阻有一个峰值。当温度低于峰值时，电传导主要发生在颗粒表面，我们称表面比电阻。当温度高于峰值时，电传导主要发生在颗粒内部，我们称体积比电阻。体积比电阻与湿度的关系不大，而表面比电阻与湿度的关系很大。新型干法水泥生产线