CN102513211A - 烧结机头粉尘调质处理的方法及专用装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烧结机头粉尘调质处理的方法及专用装置，在电除尘器入口烟道经双流体雾化喷嘴喷入调质剂溶液，且调质剂溶液与压缩空气一起喷入；专用装置包括调质剂溶液配制槽，调质剂溶液配制槽与高聚物粘结剂贮槽、润湿剂贮槽、降比电阻剂贮槽及水输送泵分别通过相应输送装置连接，调质剂溶液配制槽通过调质剂输送管道与设置在电除尘器入口烟道上的双流体雾化喷嘴连接，在调质剂输送管道上接有压缩空气输送管道，调质剂溶液配制槽内设有搅拌器。本发明应用粉尘调质技术协同实现烧结机头细微粉尘团聚长大和粉尘比电阻降低，改善了电除尘设备捕集烧结机头粉尘的性能。

Description

烧结机头粉尘调质处理的方法及专用装置技术领域[0001] 本发明属于烧结机头粉尘治理技术领域，特别涉及一种应用粉尘调质技术协同实现烧结机头细微粉尘团聚长大和粉尘比电阻降低的方法及其装置。背景技术[0002] 烧结机头烟气含尘浓度一般在1〜6g/m3，粉尘粒径小，PM2.5等细微粉尘所占比例较大；烟气温度通常在100〜20(TC左右，烧结烟气的成分、烟尘性质和数量存在一定波动，烟气中的粉尘主要由金属、金属氧化物或不完全燃烧产物、各种碱金属盐的悬浮微粒等组成，粉尘比电阻高。目前我国烧结机头粉尘治理基本采用电除尘设备，近些年来，人们从极距、极配方式、振打方式、气流分布等方面对电除尘器进行了大量研究和改进，使这一技术在治理烧结机头粉尘方面日趋成熟；全国新上的大、中型烧结机头基本上均选用了电除尘器。但由于细微粉尘荷电不充分，且在振打清灰时易造成二次扬尘，存在细微粉尘难以有效脱除的技术瓶颈，极大影响了电除尘性能，在电除尘器出口的逃逸粉尘中，PM2.5等细微粉尘可达逃逸粉尘颗粒总数的90 %以上，大量细微粉尘的逃逸造成粉尘排放浓度过高，不但达不到国家《工业炉窑大气污染物排放标准》-2005总量控制彡50mg/Nm3的规定，而且 “十二五”期间30mg/Nm3的粉尘排放新标准即将出台，电除尘器面临前所未有的挑战和机遇。[0003] 目前细微粉尘有效控制的技术发展方向主要为：（1)团聚（凝并）长大促进预处理技术，即通过不同技术途径使细微粉尘长大后采用常规除尘技术脱除，包括声波团聚、电凝聚、磁团聚、化学团聚、蒸汽相变等；这些措施中，蒸汽相变不适合与电除尘设备结合，声波团聚、磁团聚离工程应用尚存在较大距离，电凝聚虽已具备工业应用的条件，但投资运行费用高。（2)有机结合不同除尘机理，使它们共同作用以提高对细微粉尘的脱除效果，主要为电袋复合除尘器、湿式静电除尘器；湿式静电除尘器不适于烧结机头烟尘治理，电袋复合除尘器投资运行费用高，且因烧结机头粉尘粘度大及阵发性工况特点，不适于烧结机头粉尘治理。[0004] 此外，高比电阻粉尘引起的反电晕也是影响电除尘性能的重要因素；为此，通过在电除尘器入口烟道喷入降比电阻剂，使粉尘比电阻降至电除尘器最适宜的范围（IO4〜 IO11 Ω .cm)以提高除尘效率；所采用的调节剂主要有：S03、NH3、S03+NH3等，但该类调质剂只能使粉尘比电阻降低，无法促使细微粉尘粒径增大。发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种应用粉尘调质技术协同实现烧结机头细微粉尘团聚长大和粉尘比电阻降低，改善电除尘设备捕集烧结机头粉尘的性能的烧结机头粉尘调质处理的方法及专用装置。[0006] 本发明的技术解决方案是：[0007] —种烧结机头粉尘调质处理的方法，其特征是：在电除尘器入口烟道经双流体雾化喷嘴喷入调质剂溶液，且调质剂溶液与压缩空气一起喷入；调质剂溶液喷入量为每Nm3烟气0. 005〜0. 05kg ；所述调质剂溶液由下列质量百分比的成分组成： [0008]高聚物粘结剂 0.05~0.50%润湿剂 0.005~0.10%降比电阻剂 0.001~0.05%温度50~60°C的热水余量。[0009] 经双流体雾化喷嘴喷入的调质剂溶液，呈平均粒径为30〜50 μ m的细液滴状。[0010] 调质剂占烟气中粉尘质量的0. 05〜0. 50%。[0011] 所述高聚物粘结剂为：改性聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚硅硫酸铝、羧甲基纤维素钠、黄原胶、海藻酸钠中的一种或多种；润湿剂为乙氧基改性聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有机硅、有机硅水性润湿剂、乳化剂0P-10中的一种或多种；降比电阻剂醋酸钠、聚磷酸铵、硫酸铵、磷酸中的一种或多种组合。[0012] 调质剂溶液喷入量及喷入的液滴粒径依据烧结机头烟尘阵发性负荷工况条件由 PID控制器调节；PID控制器从烟气流量测试装置获得烟气流量数据，从温湿度变送器获得烟气温湿度数据，从粉尘浓度测试装置获得粉尘排放浓度，通过匹配计算模块得到与粉尘排放浓度、烟气流量及温湿度匹配的调质剂溶液流量与压力数值；根据该调质剂溶液流量与压力数值与调质剂溶液实际流量及压力反馈信号的偏差，由PID控制器调节双流体雾化喷嘴液路调控系统保证调质剂溶液喷入量与压力满足要求，同时根据双流体雾化喷嘴的性能曲线获得所需的压缩空气量及其压力值，根据该压缩空气量及其压力值与压缩空气量及压力的实际反馈信号的偏差，由PID控制器自动调节双流体雾化喷嘴气路调控系统保证压缩空气量与压力满足要求。[0013] 调质剂溶液由双流体雾化喷嘴在电除尘器入口水平或垂直烟道内喷入，当在水平烟道内喷入时，喷入方向与烟气流动方向相反；在垂直烟道内喷入时，喷入方向与烟气流动方向一致。[0014] 一种烧结机头粉尘调质处理的方法的专用装置，其特征是：包括调质剂溶液配制槽，调质剂溶液配制槽与高聚物粘结剂贮槽、润湿剂贮槽、降比电阻剂贮槽及水输送泵分别通过相应输送装置连接，调质剂溶液配制槽通过调质剂输送管道与设置在电除尘器入口烟道上的双流体雾化喷嘴连接，在调质剂输送管道上接有压缩空气输送管道，调质剂溶液配制槽内设有搅拌器。[0015] 调质剂输送管道上设有液路调控系统，在压缩空气输送管道设有气路调控系统； 其中液路调控系统由液体流量变送器、液体电动调压阀组成，气路调控系统由气体流量变送器、气体电动调压阀组成；一个PID控制器与烟气温湿度变送器、烟气流量测试装置、粉尘浓度测试装置、液路调控系统及气路调控系统连接；烟气温湿度变送器设于雾化喷嘴前所在烟道及电除尘器烟气入口处，粉尘浓度测试装置设于电除尘器进入口烟道及出口烟道处，烟气流量测试装置设于雾化喷嘴前所在烟道。[0016] 所述双流体雾化喷嘴布置在烟道内与烟气流速垂直的截面上，离电除尘器入口的距离大于调质剂液滴雾团射程（12〜15m)，喷嘴布置个数根据调质剂溶液雾化后的雾团区域覆盖整个烟道截面确定。[0017] 本发明的有益效果：[0018] (1)本发明采用的粉尘调质剂由高聚物粘结剂、润湿剂及降比电阻剂组成•’高聚物粘结剂通过“架桥”方式将多个细微粉尘连接在一起或使其与粗粉尘连接，是促进细微粉尘粒度长大的主要活性组分，并可减少振打清灰过程中的二次扬尘，进而解决电除尘难以有效脱除PM2.5等细微粉尘的技术瓶颈；润湿剂可改善烧结机头粉尘润湿性能，促进粉尘进入调质剂液滴内部，从而增进调质剂对细微粉尘的捕集效果；降比电阻剂可降低粉尘比电阻，改善高比电阻粉尘的荷电性能，降低反电晕，使之易于被电除尘器捕集。[0019] (2)本发明针对烧结机头烟气含湿量较高，喷入的调质剂液滴不易蒸发的实际情况，采用50〜60°C的热水促进高聚物粘结剂、润湿剂、降比电阻剂溶解，进而可适当提高调质剂溶液浓度，降低调质剂溶液喷入量，保证调质剂液滴进入电除尘器之前完全蒸发；同时，自动调控调质剂溶液添加工艺参数，保证粉尘最佳调质效果，避免影响电除尘器的正常运行，智能适应烧结机头烟尘阵发性工况条件。[0020] (3)在电除尘器入口烟道喷射调质剂，既不改变正常生产条件，也不改变现有的电除尘设备和操作参数；且调质剂添加设备均为常用设备，调质剂来源广泛、价格经济、无毒无害、添加量少。与传统的503力!13烟气调质方法相比，本发明采用的新颖调质剂，不仅可降低粉尘比电阻，还可促使细微粉尘有效团聚长大，进而有效提高电除尘器的除尘效率，特别是细微粉尘的脱除；与电凝聚、电袋复合除尘技术相比，改造简单、投资运行费用低。附图说明[0021] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。[0022] 图1是本发明装置的结构示意图。具体实施方式[0023] 图中：1-高聚物粘结剂贮槽；2-润湿剂贮槽；3-降比电阻剂贮槽；3-调质剂溶液配制槽；5-搅拌器；6、7、8、9、10_计量泵；11-液体流量变送器；12-液体电动调压阀； 13-气体流量变送器；14-气体电动调压阀；15-双流体雾化喷嘴；16-烟气流量测试装置； 17-烟气温湿度变送器；18-粉尘浓度测试装置；19-PID控制器；20-电除尘器。[0024] 一种烧结机头粉尘调质处理的方法，在电除尘器入口烟道经双流体雾化喷嘴喷入调质剂溶液，且调质剂溶液与压缩空气一起喷入；调质剂溶液喷入量为每Nm3烟气0. 005〜 0. 05kg(例0. 005kg,0. 01kg、0. 05kg)；所述调质剂溶液由下列质量百分比的成分组成：[0025]高聚物粘结剂 0.05~0.50% (例 0.05%、0.1%、0.5%)润湿剂 0.005〜0.10%(例 0.005%、0.01%、0.1%)降比电阻剂 0.001~0.05% (例 0.001%、0.01%、0.05%)温度50~60°C (例50°C、55°C, 60°C)的热水余量。[0026] 经双流体雾化喷嘴喷入的调质剂溶液，呈平均粒径为30〜50μπι(例30 μ m、 40μπι、50μπι)的细液滴状。[0027] 调质剂占烟气中粉尘质量的0.05〜0.50% (例0. 05%、0· 1 %、0· 5% )。[0028] 所述高聚物粘结剂为：改性聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚硅硫酸铝、羧甲基纤维素钠、黄原胶、海藻酸钠中的一种或多种；润湿剂为乙氧基改性聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有机硅、有机硅水性润湿剂、乳化剂0Ρ-10中的一种或多种；降比电阻剂醋酸钠、聚磷酸铵、硫酸铵、磷酸中的一种或多种组合。[0029] 调质剂溶液喷入量及喷入的液滴粒径依据烧结机头烟尘阵发性负荷工况条件由 PID控制器调节；PID控制器从烟气流量测试装置获得烟气流量数据，从温湿度变送器获得烟气温湿度数据，从粉尘浓度测试装置获得粉尘排放浓度，通过匹配计算模块得到与粉尘排放浓度、烟气流量及温湿度匹配的调质剂溶液流量与压力数值；根据该调质剂溶液流量与压力数值与调质剂溶液实际流量及压力反馈信号的偏差，由PID控制器调节双流体雾化喷嘴液路调控系统保证调质剂溶液喷入量与压力满足要求，同时根据双流体雾化喷嘴的性能曲线获得所需的压缩空气量及其压力值，根据该压缩空气量及其压力值与压缩空气量及压力的实际反馈信号的偏差，由PID控制器自动调节双流体雾化喷嘴气路调控系统保证压缩空气量与压力满足要求。[0030] 调质剂溶液由双流体雾化喷嘴在电除尘器入口水平或垂直烟道内喷入，当在水平烟道内喷入时，喷入方向与烟气流动方向相反；在垂直烟道内喷入时，喷入方向与烟气流动方向一致。[0031] 调质剂溶液依次经计量泵10、液体流量变送器11、液体电动调压阀12与压缩空气一道进入双流体雾化喷嘴15，雾化成平均粒径为30〜50 μ m的细液滴喷入电除尘器20入口烟道中，与烧结粉尘发生碰撞接触，在润湿剂作用下粉尘进入调质剂液滴内部，并通过带有极性基团的高聚物粘结剂高分子长链将多个粉尘（包括细微粉尘、粗粉尘）以“架桥”方式连接在一起，在粉尘之间产生液桥，随着雾化液滴在高温烧结机头烟气（100〜250°C)作用下逐渐蒸发，粉尘间的液桥力转化为固桥力，作用力增强，使细微粉尘粒径增大；同时，降比电阻剂吸附于粉尘表面，形成低电阻导电通道，使粉尘比电阻降低；经调质的烧结机头粉尘由后续电除尘器20脱除。[0032] 一种烧结机头粉尘调质处理的方法的专用装置，包括调质剂溶液配制槽，调质剂溶液配制槽与高聚物粘结剂贮槽、润湿剂贮槽、降比电阻剂贮槽及水输送泵分别通过相应输送装置连接，调质剂溶液配制槽通过调质剂输送管道与设置在电除尘器入口烟道上的双流体雾化喷嘴连接，在调质剂输送管道上接有压缩空气输送管道，调质剂溶液配制槽内设有搅拌器。高聚物粘结剂、润湿剂、降比电阻剂和工业热水（50〜60°C)经输送计量泵6、 7、8、9流入调质剂溶液配制槽4。[0033] 调质剂输送管道上设有液路调控系统，在压缩空气输送管道设有气路调控系统； 其中液路调控系统由液体流量变送器、液体电动调压阀组成，气路调控系统由气体流量变送器、气体电动调压阀组成；一个PID控制器与烟气温湿度变送器、烟气流量测试装置、粉尘浓度测试装置、液路调控系统及气路调控系统连接；烟气温湿度变送器设于雾化喷嘴前所在烟道及电除尘器烟气入口处，粉尘浓度测试装置设于电除尘器进入口烟道及出口烟道处，烟气流量测试装置设于雾化喷嘴前所在烟道。[0034] 所述双流体雾化喷嘴布置在烟道内与烟气流速垂直的截面上，离电除尘器入口的距离大于调质剂液滴雾团射程（12〜15m)，喷嘴布置个数根据调质剂溶液雾化后的雾团区域覆盖整个烟道截面确定。[0035] 应用例1 ：[0036] 采集炼铁厂电除尘器三电场烧结机头粉尘，辗磨后经螺旋加料器加入预热空气中，模拟烟气量为150Nm3/h ；调质剂配方为：0. 05%改性聚合氯化铝、0. 005%聚醚改性有机硅、0.005%醋酸钠，其余为温度60°C的热水。经双流体雾化喷嘴雾化成平均粒径约为 50 μ m的细液滴喷入烟温约为180°C的模拟烟气中，调质剂溶液喷入量为0. 01kg/Nm3烟气， 其中调质剂约占烟尘质量的0. 18%。经电称低压冲击器ELPI实时在线测量，添加调质剂后，PM2.5浓度降低53%，粉尘平均粒径由约2. 3 μ m增至3. 1 μ m。采用圆盘法测试比电阻表明，烧结机头粉尘比电阻可由调质前的5. 8 X IO11 Ω .cm降为UXIOkiQ .cm。[0037] 应用例2 ：[0038] 大型炼铁厂500m2烧结机，烟气量为1100000Nm3/h，板卧式双室五电场电除尘器， 电除尘器入口烟道直径7. 6m，入口粉尘浓度3g/Nm3，入口烟气温度160°C。调质剂配方为： 0. 05%聚合硫酸铁、0. 005%有机硅水性润湿剂、0. 005%醋酸钠，其余为温度58°C的工业热水。经美国BETE双流体雾化喷嘴雾化成平均粒径约为50μπι的细液滴喷入电除尘器入口烟道中，喷入处离电除尘器进口约18米，调质剂溶液喷入量为0. 0075kg/Nm3烟气，其中调质剂约占烟尘质量的0. 15%。经电称低压冲击器ELPI实时在线测量，添加调质剂后，PM2.5 浓度降低47%，粉尘平均粒径由约5. 7 μ m增至6. 8 μ m。采用圆盘法测试比电阻表明，烧结机头粉尘比电阻可由调质前的7.3Χ10"Ω .cm降为2.6Χ1(ΓΩ 'cm;电除尘器出口粉尘排放浓度由76mg/m3降至47mg/m3，除尘效率约提高38%。

Claims (9)

1. 一种烧结机头粉尘调质处理的方法，其特征是：在电除尘器入口烟道经双流体雾化喷嘴喷入调质剂溶液，且调质剂溶液与压缩空气一起喷入；调质剂溶液喷入量为每Nm3烟气 0. 005〜0. 05kg ；所述调质剂溶液由下列质量百分比的成分组成：高聚物粘结剂 0.05~0.50%润湿剂 0.005~0.10%降比电阻剂 0.001~0.05%温度50~60°C的热水余量。

2.根据权利要求1所述的烧结机头粉尘调质处理的方法，其特征是：经双流体雾化喷嘴喷入的调质剂溶液，呈平均粒径为30〜50 μ m的细液滴状。

3.根据权利要求1或2所述的烧结机头粉尘调质处理的方法，其特征是：调质剂占烟气中粉尘质量的0. 05〜0. 50%。

4.根据权利要求1或2所述的烧结机头粉尘调质处理的方法，其特征是：所述高聚物粘结剂为：改性聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚硅硫酸铝、羧甲基纤维素钠、黄原胶、海藻酸钠中的一种或多种；润湿剂为乙氧基改性聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有机硅、有机硅水性润湿剂、乳化剂0P-10中的一种或多种；降比电阻剂醋酸钠、聚磷酸铵、硫酸铵、磷酸中的一种或多种组合。

5.根据权利要求1或2所述的烧结机头粉尘调质处理的方法，其特征是：调质剂溶液喷入量及喷入的液滴粒径依据烧结机头烟尘阵发性负荷工况条件由PID控制器调节；PID 控制器从烟气流量测试装置获得烟气流量数据，从温湿度变送器获得烟气温湿度数据，从粉尘浓度测试装置获得粉尘排放浓度，通过匹配计算模块得到与粉尘排放浓度、烟气流量及温湿度匹配的调质剂溶液流量与压力数值；根据该调质剂溶液流量与压力数值与调质剂溶液实际流量及压力反馈信号的偏差，由PID控制器调节双流体雾化喷嘴液路调控系统保证调质剂溶液喷入量与压力满足要求，同时根据双流体雾化喷嘴的性能曲线获得所需的压缩空气量及其压力值，根据该压缩空气量及其压力值与压缩空气量及压力的实际反馈信号的偏差，由PID控制器自动调节双流体雾化喷嘴气路调控系统保证压缩空气量与压力满足要求。

6.根据权利要求1或2所述的烧结机头粉尘调质处理的方法，其特征是：调质剂溶液由双流体雾化喷嘴在电除尘器入口水平或垂直烟道内喷入，当在水平烟道内喷入时，喷入方向与烟气流动方向相反；在垂直烟道内喷入时，喷入方向与烟气流动方向一致。

7. —种权利要求1所述的烧结机头粉尘调质处理的方法的专用装置，其特征是：包括调质剂溶液配制槽，调质剂溶液配制槽与高聚物粘结剂贮槽、润湿剂贮槽、降比电阻剂贮槽及水输送泵分别通过相应输送装置连接，调质剂溶液配制槽通过调质剂输送管道与设置在电除尘器入口烟道上的双流体雾化喷嘴连接，在调质剂输送管道上接有压缩空气输送管道，调质剂溶液配制槽内设有搅拌器。

8.根据权利要求7所述的烧结机头粉尘调质处理的方法的专用装置，其特征是：调质剂输送管道上设有液路调控系统，在压缩空气输送管道设有气路调控系统；其中液路调控系统由液体流量变送器、液体电动调压阀组成，气路调控系统由气体流量变送器、气体电动调压阀组成；一个PID控制器与烟气温湿度变送器、烟气流量测试装置、粉尘浓度测试装置、液路调控系统及气路调控系统连接；烟气温湿度变送器设于雾化喷嘴前所在烟道及电除尘器烟气入口处，粉尘浓度测试装置设于电除尘器进入口烟道及出口烟道处，烟气流量测试装置设于雾化喷嘴前所在烟道。

9.根据权利要求7或8所述的烧结机头粉尘调质处理的方法的专用装置，其特征是： 所述双流体雾化喷嘴布置在烟道内与烟气流速垂直的截面上，离电除尘器入口的距离大于调质剂液滴雾团射程，喷嘴布置个数根据调质剂溶液雾化后的雾团区域覆盖整个烟道截面确定。