摘要:在分析鐵合金廠礦熱電爐運(yùn)行工況及其煙塵特性的基礎(chǔ)上,對(duì)礦熱電爐除塵工藝的選擇原則進(jìn)行了探討,并提出了建議。

關(guān)鍵詞:礦熱電爐,除塵器,技術(shù)

1　礦熱電爐參數(shù)及其產(chǎn)污特點(diǎn)

1. 1　污染源參數(shù)

電爐熔池反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生含CO的可燃?xì)怏w, 它透過(guò)料層散逸于爐口面料層表面。礦熱電爐廢氣 (煤氣)含塵量取決于電爐裝料條件、冶煉頻率和實(shí)際操作等多種因素,其數(shù)值變化頗大。一般半封閉式電爐廢氣含塵0. 5～5 g/m3 (標(biāo)態(tài)) ,封閉式電爐廢氣含塵10～150 g/m3 (標(biāo)態(tài)) 。

1. 2　污染物特點(diǎn)

(1) 爐氣燃燒產(chǎn)生的廢氣量較大,但氣量較平穩(wěn)。產(chǎn)生刺火時(shí),氣量波動(dòng)范圍在±20%～ ±25%, 刺火后即恢復(fù)原廢氣量。

(2) 爐氣溫度高。一般在500～700 ℃,刺火瞬間可達(dá)到1 100 ℃。

(3) 爐氣含塵濃度高。一般達(dá)40～150 g/m3。

(4) 煙塵顆粒度分散。最小粒徑僅0. 01μm。

(5) 污染物凈化回收后的綜合利用價(jià)值高。

2　除塵裝置選定原則

2. 1　防爆及防火

處理含有大量CO的煙氣時(shí),如果未進(jìn)行可燃?xì)獾幕厥?應(yīng)在電爐出口煙道的高溫部位引入空氣, 將CO氧化后再進(jìn)入除塵裝置。另外,處理帶有白熱狀態(tài)粉塵的排煙時(shí),應(yīng)采用慣性力類的一次除塵裝置,以防其后的二次除塵裝置發(fā)生火災(zāi)。

2. 2　根據(jù)粒徑分布選定除塵裝置

粉塵粒徑大部分在幾微米以上時(shí),可選用離心式除塵裝置中的旋風(fēng)分離器;粉塵粒徑大部分在幾微米以下時(shí),應(yīng)選用洗滌式、過(guò)濾式或電除塵裝置。但是,如果是很微細(xì)的粉塵,粉塵濃度又很低,則可采用靜電凝聚器,即一次除塵用靜電凝聚器,二次除塵可用旋風(fēng)分離器或多管旋風(fēng)子。

2. 3　濕式與干式除塵裝置的選用原則

濕式除塵裝置的出口排煙溫度通常在酸露點(diǎn)以下,這樣低的排煙溫度不僅擴(kuò)散效果差,還會(huì)帶來(lái)白煙覆蓋、降霧和洗滌水處理等后續(xù)問(wèn)題。因此,采用干式除塵較為理想。但在處理煙氣量較少﹑排水處理比較容易,且必須對(duì)有害氣體進(jìn)行處理的場(chǎng)合,或者在需要完全捕集碳黑之類極細(xì)塵粒的場(chǎng)合,可以采用濕式收塵裝置。前者一般可采用洗滌式除塵裝置,后者一般可采用濕式電除塵裝置。

2. 4　粉塵濃度很高時(shí)的一次除塵

在處理粉塵濃度很高的煙氣時(shí),文丘里洗滌除塵器、袋式除塵器和電除塵器的除塵效率會(huì)有所降低。因此,對(duì)于粉塵濃度很高的煙氣,先要用旋風(fēng)分離器進(jìn)行一次除塵,然后再用文丘里洗滌收塵器、袋式除塵器或電除塵器作為二次除塵裝置。

2. 5　粉塵的凝聚與粗大化

使微細(xì)塵粒凝聚并粗大化的最有效方法是采用靜電凝聚器。對(duì)排煙直接噴水冷卻或增濕,或者用熱交換器對(duì)煙氣進(jìn)行間接冷卻,對(duì)粉塵均有一定程度的凝聚作用。當(dāng)然,其凝聚作用的大小因排煙和粉塵的成分不同而有差異。

2. 6　降低粉塵比電阻

干式電除塵裝置進(jìn)行正常除塵的粉塵比電阻在 104 ～1010Ω. cm范圍內(nèi),對(duì)于高比電阻粉塵,可以采用噴水或噴蒸汽的方法對(duì)排煙進(jìn)行調(diào)濕來(lái)降低粉塵比電阻,或者采取煤混燒重油或高硫煤等措施,或者采用注入硫酸之類吸濕劑的方法。

2. 7　控制煙氣溫度

為防止附著粉塵,堵灰、網(wǎng)孔堵塞或腐蝕,干式除塵裝置必須在酸露點(diǎn)以上使用。通常,在考慮了除塵裝置內(nèi)各部分的溫度分布之后,待處理煙氣溫度應(yīng)控制在高于酸露點(diǎn)20 ℃左右為宜。

對(duì)于袋式除塵器,則要將煙氣直接或間接冷卻至濾布的耐受溫度內(nèi);而對(duì)于電除塵裝置,通常在考慮煙氣溫度與比電阻關(guān)系的基礎(chǔ)上再選定排煙溫度,一般控制在500 ℃以下; 采用洗滌式除塵裝置時(shí),在綜合考慮提高除塵效率和防止白煙的基礎(chǔ)上, 要盡可能地降低排煙溫度。

2. 8　在選定裝置容量時(shí)要留有余量

在除塵裝置的設(shè)計(jì)中,必須根據(jù)各機(jī)組排煙的基本特性來(lái)選定其尺寸規(guī)格,以保證充分發(fā)揮其除塵性能。但是,在實(shí)際運(yùn)行中,排煙特性符合設(shè)計(jì)參數(shù)的情況是極少的,往往由于參數(shù)條件的變化使除塵性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。另外,排煙設(shè)備發(fā)生操作上的改變時(shí)也常給穩(wěn)定除塵帶來(lái)困難。從發(fā)展趨勢(shì)看,政府對(duì)公害的控制將會(huì)越來(lái)越嚴(yán)格,控制標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)逐步提高。因此,在選定除塵裝置的容量時(shí),要盡可能留有余地,或者保留擴(kuò)建場(chǎng)地。

3　礦熱爐煙塵治理工藝選擇

對(duì)于電爐冶煉企業(yè)而言,目前使用較多的是半封閉式電爐,其冶煉廢氣治理的重點(diǎn)是煙塵。目前, 國(guó)內(nèi)同類企業(yè)常用的除塵裝置有:多管型旋風(fēng)除塵器、濕式除塵器、袋式除塵器和電除塵器。

(1)旋風(fēng)除塵器。旋風(fēng)除塵器是借助離心力的作用將粉塵從氣體中分離并捕集的一種除塵裝置, 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造、安裝和維護(hù)管理容易,投資少, 體積小和占地面積少等特點(diǎn)。可去除粒徑大于 50μm的塵粒,流速不大于0. 3m / s,壓力降0. 05～ 0. 2 kPa。旋風(fēng)除塵器多用于硅鐵冶煉廠微細(xì)粉塵治理,除塵效率僅為60%左右,達(dá)標(biāo)困難。

(2)布袋除塵器。用濾料將氣體中的粉塵分離捕集,去除粒徑0. 1 ～50μm 的塵粒,壓力降1 ～ 2 kPa,除塵效率達(dá)到98%以上,是一種高效除塵器。如果設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)得當(dāng),除塵效率可達(dá)99. 98% 以上,出口粉塵質(zhì)量濃度低于50mg/m3。

(3)電除塵器。在靜電場(chǎng)的作用下實(shí)現(xiàn)粉塵與氣體分離而達(dá)到除塵的目的,其除塵效率最高可達(dá) 99. 98% ,具有處理氣量大,適合高溫、高壓場(chǎng)合,能連續(xù)運(yùn)行。其不足之處是設(shè)備龐大、初投資高、運(yùn)行費(fèi)用高、制造安裝技術(shù)要求高,特別是在發(fā)生故障時(shí)不易維修,因而不適合中小型企業(yè)使用。

(4)濕式除塵器。濕法除塵設(shè)備有沖擊水浴、噴淋洗滌塔等。濕式除塵器的除塵機(jī)理大致可以概括為:通過(guò)慣性碰撞、截留,塵粒與液滴或液膜發(fā)生接觸;微細(xì)塵粒通過(guò)擴(kuò)散與液滴接觸;加濕的塵?；ハ嗄?高溫?zé)煔庠跐袷匠龎m器內(nèi)凝結(jié)時(shí),以塵為凝結(jié)核,促進(jìn)塵粒的凝聚。

4　結(jié)語(yǔ)

依據(jù)以上4種除塵方法及礦熱爐煙塵的性質(zhì), 由于原料、還原劑、冶煉操作和生產(chǎn)管理等原因,限制了熱能回收型凈化工藝流程的應(yīng)用。目前,國(guó)內(nèi)外治理半封閉式礦熱電爐廢氣多采用非熱能回收型干法凈化設(shè)施。非熱能回收型干法凈化,對(duì)爐氣燃燒所需過(guò)剩空氣量控制稍寬。一般變壓器容量大于 6 000 kVA的大中型電爐半封閉式煙罩,在控制出口廢氣溫度低于200 ℃之后,廢氣進(jìn)入預(yù)除塵器捕集火星,或直接進(jìn)入袋式除塵器;對(duì)于變壓器容量小于 6 000 kVA的半封閉式電爐,則不設(shè)列管冷卻器,采取在半封閉罩內(nèi)混入野風(fēng), 控制廢氣溫度低于 200 ℃后直接進(jìn)入袋式除塵器,凈化后外排氣中煙塵質(zhì)量濃度低于50mg/m3。

參考文獻(xiàn):

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