烧结是钢铁生产的上游工序，不仅是能源消耗的大户，还是环境污染的大户。烧结向环境中排放的污染物主要为粉尘、硫化物、碳氧化物和硝化物。烧结厂粉尘污染是钢铁企业最严重的环境污染源之一。控制烧结厂粉尘排放量，特别是机头烟囱粉尘排放，对控制大气污染，降低PM2.5具有积极意义。五烧车间烧结机有效面积435m2，为双烟道分设电除尘。随着机头粉尘监测设备的在线运行，给车间的粉尘排放控制提供了直观的数字上的参考，也使得我们在实际生产中可以评价操作调整的效果，以及持续改进的方向。
1电除尘器基本原理
电除尘器是在2曲率半径相差较大的金属阳极和阴极上，通过高压直流电，维持1个足以使气体电离的静电场。气体电离后所生成的电子、阴离子和阳离子，吸附在通过电场的粉尘上，使粉尘获得电荷，荷电粉尘在电场力的作用下，便向电极性相反的电极运动而沉积在电极上，达到粉尘和气体分离的目的。五烧车间电除尘器供电电源为380V，通过调压器调压后，送入可控高压硅整流成脉冲直流电，供电场使用。可控硅整流器型号为GGAJO2。供电装置原理图如图1。
2机头大烟道含尘废气特点
1)烧结机机头除尘灰的比电阻很高，超出中等比电阻上限10倍。电除尘器最易捕集中等比电阻粉尘，中等比电阻范围是：104～5×105 Ω˙cm，而现机头除尘灰在125℃时的比电阻为5.82×1011Ω˙cm，烟尘导电性能差。
2)烧结机粉尘量很大，平均每吨矿石将产生4000～6000m3/min的废气。
3)废气含尘浓度低为4～6g/m3。
4)温度高，运行温度在100～180℃。
5)粉尘颗粒细，氧化钾、氧化钠含量高，比重轻、粘度大，不易捕集。
6)湿度高，易形成硫酸露点腐蚀。
7)电除尘器承受的负压大，1.5～1.9kPa，支撑点要承受500～600t的负荷。
8)漏风率大，一般在40%～60%左右。
3影响机头电除尘器运行效率的因素
3.1烟气湿度与温度的影响
以往我们对烧结烟气湿度的理解较多的关注其对极板的腐蚀和灰斗内积料的潮结，容易忽略其对除尘效果有的较大甚至至关重要的影响。五烧机头A电除尘器511电场经常出现电流异常偏低，电压波动较大的情况。经分析，可能的原因如下：机头电除尘为双烟道除尘，A 电场对应为10～20号风箱的废气，由于混合料正常烧结时在1～10号风箱时过湿层就基本完毕，故该段废气中水分含量较少，同时厂部对余热发电及能耗有较高要求，各工段对大烟道废气温度控制基本上在105～115℃之间，该温度区间内粉尘导电性主要是表面荷电，粉尘湿度与其导电性有较强的正相关性，因此当废气中粉尘比电阻较高且其湿度不高时，容易造成粉尘在电晕极不易荷电、到阳极板不易放电从而空间内有大量荷电粉尘，造成收尘区域电势梯度的降低，从而降低二次运行电流。而如果二次电流设定值不变，则控制单元要扩大高压硅堆导通角，从而实现二次电流、二次电压的同步提高。但电场电压的提高对提高二次电流的影响是很小的，所以二次电压很容易就达到正常运行的上限设定值，进而高压硅堆保护自锁。整个过程从模拟量上看就是二次电流的异常偏低和二次电压的异常波动。客观上讲，此种情况的发生肯定与烧结配料的水分添加有关，小水小碳操作时尤为明显，但生产工况不可能迁就除尘器性能，一但出现烟囱超标排放，就推诿于生产控制不稳定或者不好，显然无助于实质问题的解决。
3.2烧结原料的影响
对这一方面的分析可以从以下方面进行：原燃料粒度、密度及导电性能。原燃料粒度主要是1mm以下粒度含量。该粒级在混匀和制粒中粘附在制粒核心表面，在烧结过程中由于水分的失去，重新与制粒核心脱开，随气流被抽入到大烟道中。它们正是大烟道粉尘的来源。提高生石灰配入量以强化制粒并削弱烧结过程中所造球的水分蒸发速度，对减少烧结粉末量有着显著作用，但势必会造成烧结矿加工成本的上升，这是它对提高制粒效果和强化烧结过程所带来的烧结矿产质量的提升所不能弥补的，因此生产中不被采用。
原料的密度和导电性能建立在粒度理论的基础上，研究1mm 以下粒度中物料的特性。前文已经提到，含有K和Na的盐及氧化物密度小，黏度大，在电场中的驱进速度小，难于被收尘极捕捉。同时煤粉、石灰石等比电阻较高，也不易荷电和放电，严重时会造成反电晕。采用脉冲电压方式可以消除反电晕现象，对提高电除尘器工作效率有一定的帮助，但无助于解决高比电阻粉尘收集困难的问题。进电场前给废气加湿是比较可行的办法。
上述3个方面的问题在使用灰料、特别是使用北湖综合灰料时较为明显。灰料的集中使用，不光给生产操作、烧结矿产质量带来影响，同时也对机头电场特别是机头A 电场产生较大影响。生产中可以看到，灰料经配料混合进入烧结机后，走过10号风箱，开始破坏机头A 除尘器各电场运行参数，严重时还将恶化B除尘器各电场运行参数，表现为二次电流的异常波动，从而造成二次电压的异常波动。
3.3系统漏风的影响
机头电除尘器为高负压运行，本体连接处、入空门处、阴阳极振打穿孔处、进出口法兰、管道和膨胀节的连接处的漏风，会造成烟气量的增大和温度的降低，严重时烟气的结露，造成电晕极肥大、绝缘件的爬电和设备内部的腐蚀。灰斗储灰和卸灰制度的影响。若采用手动定时卸灰，会造成卸空，一定时间内，卸灰阀处的漏风，使灰斗局部的烟气温度降低，阴阳极下部粉尘受潮，造成蓬灰现象。试验表明，当灰斗漏风率为5%时，除尘效率下降50 %;当漏风率为15 %时，除尘效率下降为零。
3.4除尘器内部故障的影响
除尘器内部故障主要包括：极板和极限变形导致电场二次电压或二次电流的降低;绝缘件的击穿或结露导致爬电，使二次电压降低，而二次电流异常升高;由于安装中各极线间的张紧程度不同和运行中烟温的波动，热胀冷缩导致极线变形，加之烟气的腐蚀，使其断线，断线后电场阴阳极间短路，电除尘器无法工作;均流板如果存在破损，则电场气流就分布不均匀，影响电场整体效率的提高，严重时2个并排电场运行参数迥异;振打系统故障造成阴极芒刺结球，阳极板灰料过厚，降低电场的运行电流，从而降低其吸尘效率。
4解决方案
4.1控制烟气温度和湿度
烟气原始温度控制受限于各种生产因素，无法调整。混合料含水量受原料条件限制，无法调整。但可采用人工加湿或将大烟道和其对应的风箱做调整来解决。但前面已经提到，不可能要生产迁就于电场除尘，因此，这个问题的解决有赖于调整振打系统振打频率和提高供电装置电压。
4.2调整烧结原料
如上文所述，原料的影响主要是灰料的集中使用。为解决这一问题，针对五烧车间自身除尘灰，我们采用分段放灰，单独存放，细水长流的操作方针。即机尾、整粒灰料分开放，避免同时放混合料中灰料比重过大;混有正常返矿的灰料统一存放在返矿11号槽里，根据生产情况，合理确定灰料使用时间;放灰时提高高炉返矿供给量，进一步降低灰料在返矿中的比重。同时，在灰料进入配料时，降低11号槽的配比至30%，削弱其对生产和除尘设备的影响。对于北湖灰料，一直没有得到很好的解决，我们建议将其运至工业港进行统一建堆使用，真正做到细水长流。
4.3减少系统漏风
为降低系统漏风对电除尘的影响，我们从2个方面着手：1)每班排查大烟道系统，重点检查除尘器本体、各连接法兰、膨胀节、机头机尾密封等位置，对小的漏风点，用石棉及时堵上并做好标记，车间做好记录，利用停机机会进行处理。2)机头电场拖灰岗位人员必须在现场蹲守，确保灰料放好但不放空，留下半格料，降低漏风。
4.4排除除尘器本体故障
除尘器本体故障，如果只是某一电场出现故障，一般不用专门停机处理，查找具体原因并如实做好记录。除尘器本体运行的好坏依赖于检修质量的好坏。为此，在车间有长时间的检修时，安排专人进入电场清灰、擦拭瓷瓶，对振打系统、保温箱、绝缘系统、芒刺线和阳极板等进行检查，对发现的问题及时整改，确保除尘器保周期。
5实践效果
2015年1-6月份，五烧车间烧结机机头平均粉尘排放浓度如表1。
从表1看出，烧结机机头2个烟道粉尘排放浓度基本受控(<50mg/m3)。
6结语
电除尘器的特点是基建投资成本高，运行成本低，但运行效率受废气中粉尘含量、粒级分布、废气温度、湿度等因素影响较大。在环保问题日益为社会所关注的今天，如何提高烧结机机头电除尘器捕集效率，依然是今后我们烧结工作者努力的方向。
原标题：降低烧结机头粉尘排放浓度的生产实践
