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摘要：本文介绍了横向双极电除尘技术的基本原理和特点，并通过在武钢五烧机头电除尘的实践应用，提炼出施工过程中的主要经验。重点针对原设计图的一些问题进行优化和改进，使该技术的应用更加可靠。同时，对本次应用未解决的问题，提出了改进和优化建议。通过本次应用，五号机头电除尘的排放浓度由原来的54mg/m3降低为29 mg/m3，降低率46.3%，与理论计算值高度吻合，证明横向双极电除尘技术能有效降低粉尘排放浓度，是值得推广的电除尘改造技术之一。
关键词：横向双极电除尘；应用；粉尘排放
前言
对于工业粉尘的污染控制，主要是利用收尘系统进行粉尘收集，然后采用一定的除尘方式，扑捉和收集粉尘，除尘后的净化气体再向环境排放。根据除尘的原理和形式不同，其主要类别分为重力除尘、布袋除尘、电除尘、水浴除尘等。随着环保要求的越来越严格，国家对工业粉尘的排放标准也越来越高，现在的标准根据行业、所处位置的不同，必须到达50mg/m3以内，有些要求达到30mg/m3甚至20 mg/m3以内。以往设计的除尘系统由于受当时排放标准的限制，加上长期的运行老化，在排放上难以达到现在的排放要求。因此，针对除尘系统的改造技术在这几年发展非常迅猛。“横向双极电除尘技术”就是其中取得良好应用成果的技术之一。该技术由武汉科技大学研究，并于2015年10月在武钢五烧机头2#电除尘器第三电场进行示范应用，达到了预期的效果。
1 除尘改造技术现状
1.1 旋转电极电除尘技术
旋转电极电除尘器，采用旋转阳极板及转刷清灰，克服了常规电除尘器产生的反电晕和二次扬尘[1]。在现阶段的改造中一般是将末端电场改造成旋转电极电场，或者在末端电场后增加一个旋转电极电场。
1.2 电袋复合除尘技术
电袋复合除尘技术是除尘器前部为电除尘，后部为布袋除尘。前部的电除尘可以收集大部分粉尘，并使得粉尘荷电，细小的粉尘在后部布袋除尘被收集，达到达标排放的目标。目前主要的改造思路是在现有电除尘后增加一套布袋除尘，或者将现有电除尘器的前级电场保留，将后几个电场改造成布袋除尘。
1.3 湿式电除尘技术
湿式电除尘技术的工作原理同干式电除尘技术类似，但没有干式电除尘器的振打清灰装置，而是通过在除尘器内加装喷头，喷入水雾，使粉尘凝并，在电场中国荷电后被收集到收尘板上形成水膜，最后形成的污水经排污口排入污水处理系统[2]。除此之外，还有诸如微分电场技术、电凝并技术[3]、预荷电技术、导电滤槽技术[4]以及针对电源改造的高频电源、恒流源、脉冲电源等，这些技术目前推广的情况有待考验。
2 横向双极电除尘技术简介[5]
横向双极电除尘技术是武汉科技大学研究的专利技术，其结构特点是：阴极和阳极均设计成线板结构，阴极线板和阳极线板交错布置，极板垂直于气流方向。直流高压电源的负高压输出端与阴极线和阴极板相连，直流高压电源的接地端与阳极板和阳极线相连。其结构示意图如下：
从上表看，横向双极电除尘的收尘面积有一定增加，增加率为：
（5634-5353）/5353=5.3%。
但是，用钢量却显著增加，增加率为：（176-115）/115=53%。
经核算与试验，横向双极电除尘的改造不需要更换高压电源与风机[5]。
3.2 五烧机头2#除尘器现状
五烧机头2#电除尘器运行十余年，期间进行过一次大修，更换了全部的极板极线，将壳体和喇叭口进行过全面的包补，以减少漏风。武汉科技大学为课题研究的需要，于2015年6月4日对该除尘器进行了一次现场取样检测，其取样数据中的排放浓度为54mg/m3，除尘效率
η=（984-54）/984=94.5%。
“横向双极电除尘技术”课题的目标，是要达到排放浓度≤40mg/Nm3。课题组从理论上计算分析，采用横向双极电除尘技术，其除尘效率能提高46%[5]，即排放浓度能达到：
54×（1-46%）=29.16 mg/m3
可以满足课题目标要求。
3.3 横向双极电除尘技术的应用施工
五烧大修在2015年10月10日开始，至2015年10月28日试车，工期20天。在10月10日停产施工前，施工承包方已经于9月底进场，将阳极排和阴极排先行组装，临时悬挂在除尘器附近，以减少大修停产施工阶段的工作量，更加顺畅的安排施工进度，确保施工工期目标。由于是停产大修，所以对工期的要求比较紧，施工作业安排24小时倒班施工。施工时有如下几点重要的工作：（1）及时清理拆除的废钢废料，避免施工现场堵塞不通。（2）夜间照明要充足，必须在不同角度配置大功率的强光灯，做到无暗面无死角。（3）起吊指挥采用对讲机，由于现场嘈杂、障碍物多、距离较远，对讲机能较好的保障讯号畅通。（4）由于极板排的吊挂形式为梁底悬吊式，因此需要制作临时吊挂构件。也由于这个原因，最后一格的极板安装时，需要先将较宽的阳极排吊入归拢悬吊，再吊入阴极排并分档就位。（5）极板排在吊入电场前就必须调直调平，否则在仓内很难调整。在施工过程中，业主、课题组、施工方对图纸设计的结构形式做了一些局部优化，这些优化主要包括：（1）极板连接处加设加强板，减少极板撕裂的情形。极板为1.5mm冷轧薄板压制而成，在本项目的设计中由连接板与极板用螺栓连接。在以往的实践经验看，这种连接方式容易造成极板的撕裂，需要进行改进优化。优化的方案是在极板的另一面背一块加强板。（2）电场底部加设固定装置，有利于极板排的稳定，防止极板排摆动，保证极间距。
原设计中，极板排仅将迎风面的极板排用花篮螺栓固定，其余的没有底部固定，成自由状态。为了保持阴、阳极板排的稳定，保证极间距，在极板排底部加槽钢，在槽钢上布置定位插槽，然后将阴、阳极板排分别定位于插槽内。特别注意阴极板排要用绝缘棒固定。通过20天的紧张施工，五烧机头电除尘（2#）大修完工，第三电场横向双极电除尘技术也施工完毕，空升试车一次成功。从跟踪的运行效果看，第三电场的运行电压稳定在5万伏、电流稳定在400mA左右。
3.4 横向双极电除尘技术应用的效果
2015年11月3~4日武汉科技大学委托第三方对武钢烧结厂五烧机头横向双极电除尘器示范工程的进口、出口废气进行了现场监测采样。平均排放浓度的检测结果为29mg/m3，达到考核指标要求：≤40 mg/m3，与理论计算的结果29.16 mg/m3及其吻合。
4 本次应用的不足与改进建议
4.1 设计的结构形式检修不便。由于极板排交错布置，同时由于极板排之间间距较小，导致检修人员无法顺利进入电场内检修。在应用实践中，这是一个最大的不足之处。针对这一情况，提出的改进的建议是：（1）适当增加极间距，同极间距可由450mm增加到500-600mm。极间距增加，不但有利于检修施工，对降低用钢量也有好处。另外，极间距增加，可以达到更高的起晕电压，但同时减少了收尘面积，这期间的增减需要经过理论计算和试验来确定最佳极间距。（2）增加进入电场的通道。该通道可由增设极板人孔门的形式实现。极板人孔门是可以实现的，类似于电除尘进口分布板或者出口槽形板，都布置有人孔门。（3）优化结构设计，降低用钢量。改造过程增加用钢量是一个不经济的选择，应该尽可能减少用钢量。减少用钢量主要从减少极板排用钢量和减少顶部梁、板用钢量着手。
4.2 优化结构设计，保证极间距。原设计的同极间距虽然名义上是450mm，但是，由于结构设计的不太合理，扣除极板厚度、夹板厚度、螺栓长度后，导致其理论异极净间距仅为110mm左右，考虑到制作安装的误差和变形，这个间距还要变小。极间距变小导致电场升压困难。
5 结论
通过横向双极电除尘技术的应用研究，得出以下主要结论：横向双极静电除尘技术适用于现役电除尘器的提效改造，不需要改变现有极板和极线型式，也不改变高压电源和风机，具有非常好的应用前景；五烧435m2烧结机头横向双极电除尘示范工程的监测结果表明：平均排放浓度为29 mg/m3，排放浓度降低了46.3％，能达到排放指标要求，有效减少粉尘排放。改造一个电场的施工工期约为30天比较合适，这样可以避免中夜班的吊装，有利于安全施工。对原设计进行优化，可以提高改造的经济型，更有利于除尘器的正常运行和检修施工。
参考文献
[1]赵永水，邱文林等.旋转电极式电除尘器安装、调试及维护技术.除尘气体净化，2012，3：p17
[2]聂孝峰等.湿式电除尘器在烟气超低排放中的应用及前景.第十六届中国电除尘学术会议论文集，武汉：p161-167
[3]王仕卓.电除尘器前置粉尘调质装置-处理PM2.5及微细粉尘的新技术.除尘气体净化，2014，4：p1-4
[4]廖世平，杨贵平.大幅提高电除尘器收尘效率的技术研究和应用.除尘气体净化，2012，2：p38-40
[5]向晓东等.烧结烟气横向双极静电除尘关键技术研发与应用示范技术报告.
论文作者:周团
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/29
标签：极板论文; 电场论文; 技术论文; 电除尘器论文; 横向论文; 电除尘论文; 粉尘论文; 《建筑学研究前沿》2017年第20期论文;