造紙業電除塵器設計探析

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本文作者：李軍、丁秀青單位：武漢龍凈環?？萍加邢薰?/p>

1概況

對于造紙工業的堿回收，國外從19世紀80年代就開始采用燃燒法和苛化法從制漿黑液中回收堿。我國造紙工業的堿回收基本上是從1957年開始的，佳木斯造紙廠從前蘇聯引進了第一套堿回收設備，即180t/d硫酸鹽木漿堿回收。1958年漢陽造紙廠建成了第一套120t/d葦漿黑液堿回收車間；麥草制漿黑液堿回收于1976年在河南中牟造紙廠堿回收車間投運。目前，我國造紙工業制漿黑液堿回收企業有近百家，與堿回收鍋爐配套的除塵器基本是電除塵器，也曾有廠家試圖在堿回收上使用袋式除塵器，但效果并不理想。雖然目前國家提高了排放標準，但由于沒有相應提高電除塵器的規劃設計標準，因此已投運的電除塵器仍有部分排放不達標。其主要原因有：1）設計原因。國家沒有相關電除塵器設計規劃的具體要求。2）市場原因。部分制造廠家在投標時采用低價、小方案等方式競爭，誤導了市場；用戶又缺乏對電除塵器設計參數與除塵效率重要性的認識，致使投標技術方案、參數無統一技術標準。3）用戶原因。由于除塵器反復停運，加上使用不當，管理跟不上，造成實際運行工況與設計工況不符，導致絕緣子失效、設備腐蝕、漏風嚴重，除塵效率下降。

2堿回收工藝流程和煙氣特點

在造紙行業，把黑液中的堿回收回來，再供制漿蒸煮使用的循環生產過程稱之為堿回收。不同的原料黑液燃燒的工藝不同，黑液的化學成分并不完全相同。木漿黑液燃燒工藝流程見圖1。堿回收鍋爐的煙氣，由于制漿及燃燒工藝不同而有差別。黑液在堿回收噴射爐中燃燒前都要經過濃縮，木漿濃縮時的黑液濃度為60%~75%，有25%~40%的水分；草類漿黑液濃度只有45%~50%，水分為50%~55%。

（1）粉塵成分

固體主要包括Na2CO3（Na2SO4）、Na2S、R2O3等（含量見表1）；氣體包括CO2、O2、N2、SO2、H2S、有機酸等；還有大量的水氣等。

（2）粉塵粒徑

煙氣中含有的煙塵濃度一般為20g/m3左右；粉塵粒徑為0.1~1μm（煙塵中粒徑0.1~1μm的約占85%，1~10μm的占5%~10%，＞10μm的約占5%）；真密度約3.1g/cm3，堆積密度為0.13g/cm3。

（3）粉塵比電阻（見表2）

3堿回收電除塵器設計

根據粉塵的特性可知，堿回收粉塵非常適合電除塵器捕集，但由于粉塵粒徑小，且含水多、具有腐蝕性，所以在設計時必須引起注意。

3.1除塵器本體設計

3.1.1進口設計

根據堿回收鍋爐工藝特點，除塵器進氣口通常設計為上進氣式，由于粉塵細、黏附性強、流動性差等特點，需要進行以下設計：

（1）加大進風口底板與水平面夾角，大于60°，并對底板表面進行特殊處理，減小底板表面的粗糙度，降低摩擦阻力，保證粉塵能良好流動。

（2）在進口過渡段設置導流板，導流板設計成流線型，能保持流動現狀，對氣流進行分配；在進風口中部設置多層折流板，折流板起到分配氣流作用，改變氣流流動方向，使較大的粉塵顆粒運行中的動能減小，有利于顆粒有效沉降。

（3）電除塵器氣流分布不均勻，就意味著電場內存在高、低速度區，某些部位存在渦流和死角。不良的氣流分布，可造成除塵器效率下降20%~30%。按照流體力學，計算機模擬氣流，設置多層孔板，增加阻力，把分布板前面的紊流分開，使氣流均布。

（4）增設振打裝置，粉塵細而黏，附著性強，說明堿灰不易清理，設定對分布板進行周期振打。

3.1.2灰斗設計

因堿性粉塵比重小、流動性差、易搭橋，采用船型灰斗（雙船型灰斗）或錐形灰斗設計較大的出灰口，以減小堿灰搭橋?；叶返牧锘医谴笥?0°，有利于粉塵的流動，使粉塵不會黏附在灰斗壁上，防止灰斗堵塞。鄰壁交角的內側作成圓弧型，可保證灰塵自由流動。增設蒸氣加熱與電加熱雙重保險，電加熱采用特制裝置，在壁板與保溫層之間形成具有熱氣的空腔，防止灰斗壁板因溫度低而結露，造成腐蝕。

3.1.3熱風系統設計

電除塵器在運行過程中，由于煙氣及粉塵以正壓進入瓷缸，并黏附在絕緣件表面上，絕緣件表面粉塵吸潮后變成導體，會引起救援件表面局部發熱，造成絕緣件炸裂或裂紋。增設熱風系統后，熱風通過承壓絕緣子頂蓋的小孔形成熱風幕對瓷缸內壁吹掃，使瓷缸表面保持干凈和干燥，杜絕微細粉塵進入瓷缸造成爬電。同時，將絕緣子的電加熱器功率擴大，可保證絕緣子安全運行。

3.1.4其他部件設計

堿灰粉塵細，流動性差，殼體內部梁、柱及連接件設計時采用特殊處理，減少死角，平滑過渡防止積灰、搭橋。陰陽極是除塵器的核心部件，針對堿灰具有腐蝕性的特點，核心部件采用耐腐蝕材料或進行防腐工藝，保證陰陽極的使用壽命。改進槽型板結構，增加槽型板捕集粉塵能力，煙氣通過槽型板時充分發揮迷宮作用。

3.2輸灰系統設計

輸灰系統主要設備由刮板機（螺旋）及密封給料器組成。通常出灰口通過給料器與刮板機連接，會出現以下問題：

（1）由于粉塵的特性，堿灰在設備中與冷空氣接觸受潮結晶，附著在壁板、灰管壁上，壁板加厚，灰管流通面積不斷減小，最終導致灰管完全堵塞，進而除塵器停運。

（2）結晶粉塵充滿給料器，造成給料器失效，輸灰不暢，因而形成堵灰。粉塵結晶成塊狀，嵌入導軌中，鏈條在運行中被灰塊卡住，導致鏈條被拉斷或電機損壞。為了避免以上事件發生，刮板直接與灰斗連接，減少漏風點，采用特制的密封材料密封，保證二者之間的密封性；并對刮板機實行保溫，以減少熱氣散失。調整振打器的振打周期，采用間歇振打，減小刮板機負荷。

3.3保溫、密封設計

因煙氣含水量大，露點低，這就要求除塵器有較高的保溫性和密封性，確保除塵器內粉塵溫度高于露點溫度，除塵器整體漏風率小于1%。

（1）在灰斗，本體頂部及側面配蒸氣伴熱，可減少設備內熱量散失，保持壁板內部粉塵溫度大于露點溫度，以避免造成堿灰板結。

（2）增加熱風系統，鍋爐檢修或停爐時，啟動熱風系統，將熱風吹入除塵器內，保持除塵器內部溫度高于露點溫度，使殘留在除塵器內部構件上的粉塵不會冷凝析出腐蝕性堿液，延長設備使用壽命。

（3）與內外氣體接觸構件的所有焊縫，全部采用雙面連續焊，并進行滲漏檢查。減小除塵器的漏風率。

（4）保溫材料采用導熱性能差的材料并增加保溫層厚度，在保溫材料和外護板之間加密封錫箔紙；保溫外護板搭接成防水式，形成集中排水，保證保溫材料的干燥性，能有效地起到保溫效果。

3.4電氣設計煙氣粉塵細，難捕集，要選擇匹配的電氣設計。通過高低壓與節能控制系統有機結合，除塵器與鍋爐同步運行，使電除塵器的處理能力和效率發揮到最大限度并使電除塵器長期穩定工作。

4工程實例

陜西某紙廠150t/d堿回收鍋爐配套兩電場電除塵器，經改造后，于2010年投運至今，出口排放濃度小于100mg/m3。湖南某紙廠330t/d堿回收鍋爐配套三電場電除塵器，于2009年投運，出口排放濃度小于75mg/m3。山東某紙廠1000t/d堿回收鍋爐配套四電場電除塵器，于2009年投運，出口排放濃度小于50mg/m3。

5結語

隨著電除塵技術的不斷進步，不論從理論上、技術上還是工程實踐，電除塵器在保證堿回收鍋爐粉塵排放濃度小于50mg/m3方面是可能的。電除塵器具有運行可靠性高、維護費用低、操作管理簡便、設備使用壽命長的顯著特點，因此在堿回收鍋爐中應優先選用電除塵器。