硅铁电炉烟气净化系统设计方案 

1 前言

随着钢铁产量的不断增长，我国的铁合金工业也得到了飞速的发展，铁合金年产量由20世纪80年代的100万t，发展到今年的700多万t。目前我国拥有6 300-25 000 kVA铁合金电炉约1000多台，但配置烟气净化系统设施的仅占少数。

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联系方式:13805199931(13951737628)

服务项目:

   一,煤焦化消烟除尘地面站工程

   二,粉尘治理及污水处理工程

   三,各类非标布袋除尘设备及配件

电炉在冶炼过程中，将产生大量的烟尘，每生产h硅铁将产生250 kg硅尘，全年生产各类铁合金将向大气中排放约100多万t粉尘，如不治理将严重污染环境。硅尘中SiO 含量在90％左右，粒度小于l m的占90％ ，硅粉的比表面积大，细度只有水泥的l／50～1／100，即使在常温下也显现出较大的火山灰活性，是优良的水泥掺和剂，对于提高水泥的强度和加强混凝土的致密性，十分有效。同时，硅粉在耐火材料、石油工业等方面均有广泛的用途。目前，硅粉SiO2含量达到90％-92％的市场售价近2000元／t。保护生产环境和生态资源，是我国的一项基本国策。对铁合金电炉的烟气进行治理，从废物资源的综合利用上看亦是十分有利的， 既有环境效益和社会效益，又有明显的经济效益。

2 烟气净化系统的流程

目前， 国内外几乎所有的硅铁电炉均采用袋式除尘器。袋式除尘器的系统分为正压和负压两种形式。正压除尘器的优点是：① 可不考虑袋式除尘器的漏风，风机风量可减少，电机功率可降低。② 除尘器结构不要求密封，耗钢量少，造价低。⑧ 系统布置灵活，可多台电炉除尘共用一台除尘器。④ 管理维护简单，管理人员可随时进入除尘器内部检查或更换滤袋。

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正压系统中风机在未净化的烟气中运行，过去普遍认为风机叶轮容易磨损，通过90年代初，在民和镁厂工业硅电炉除尘系统，采用正压袋式除尘器和以后西北铁合金厂多年应用正压系统的实际运用和观察，风机叶轮不但未发生磨损，反而在叶轮上薄薄的粘结一层粉尘的保护层，对风机叶轮起到了保护作用。由于粉尘粘结均匀，风机运行时并不影响动平衡。

3 正压除尘系统工艺流程的确定

在系统流程中有多种组合方案，可根据电炉电容量和现场面积的大小来确定。{dy}种组合方案：一台电炉、一台风机为一个子系统，多个子系统共用一台除尘器。在子系统风机出口设电动阀门，风机可不设调速装置。此方案适用于容量为12500kVA以上的大型电炉。

第二种组合方案：

多台电炉共用一台风机和除尘器，适用于容量为6300kVA 以下的小型电炉。本方案在各电炉支管上设电动阀门、风机设调速装置(液力偶合器或变频电机)，用于解决系统的阻力平衡和电炉不同时生产的问题。由于上述两种组合为多台电炉合用一台正压布袋除尘器，可大大节约除尘系统的占地面积。如西北铁合金一分厂7台5 MVA电炉共用一台风机和一台除尘器。二分厂2台l2．5 MVA电炉共用一台风

机，4台电炉共用一台除尘器的方案在实践中取得了很好的效果。

4 除尘设备的设计

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4．1 除尘器结构和滤料的选择

大型正压袋式除尘器采用双列分室组合的形式，中间进风，如图2所示。净化后的烟气由除尘器顶部排出，如原料中含硫量高，可在除尘器顶部设烟囱排放。除尘器围护结构采用彩色瓦楞形钢板，在袋室外廊两侧用透明玻璃钢采光，便于除尘器内检修换袋工作。袋室外廊底部和顶部吊挂布袋层都作成格栅，不仅减轻了结构重量，而且有利于自然通风。用于硅铁电炉烟气除尘的布袋，前几年普遍使用玻璃纤维经硅油和石墨处理后的滤袋，此种滤袋允许使用温度在250-280℃，但玻璃纤维强度较低，允许过滤风速一般不超过0．5 m／min。滤袋阻力随运行的时间逐渐增大。

近几年多采用玻璃纤维覆膜滤袋，由于是靠薄膜作为过滤介质，可以防止粉尘渗入纤维，薄膜表面很光滑，当除尘器反吸清灰时，粉尘都能掉下来，因此滤袋阻力随运行时间的变化不大。且玻璃纤维经

覆膜后，其强度提高，过滤风速可达0．9m／min，从而减少过滤面积使除尘器体积成倍减小。由于薄膜的纤维组织极为细密，可使粉尘排放浓度很低。

4．2 旋风除尘器

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设置旋风除尘器的目的：去除烟尘中的大颗粒和杂质，提高硅粉的品质；去除烟尘中可能带有的火星，以防带入除尘器烧坏布袋。旋风除尘器有各种形式，常用的有单级旋风除尘器和双级旋风除尘器。双级旋风除尘器是由一个蜗壳形惯性分离器和一个“C”形除尘器组合而成，如图3所示。其工作原理为含尘烟气以较高的流速由切线方向进入惯性分离器，尘粒在离心力的作用下向壳体外缘分离，在壳体外缘形成一个尘粒浓缩层，烟气带着被浓缩的尘粒由分流口进入“C”形除尘器。经{dy}级浓缩后的高浓度含尘烟气由切向进入第二级除尘器，尘粒在离心力的作用下沿筒壁向下降落到灰斗，净化烟气在中心作螺旋上升运动，流至排烟管与一级除尘器的净化烟气汇合后排出。

4．3 空气冷却器

空气冷却器分大气自然风冷和机械通风空冷两种。后者虽然传热系数高，而电耗却可观，实际采用者不多。目前国内空气冷却器大多采用大气自然风冷，冷却器由多排“U”形钢管组合而成。空气冷却器设计，在结构上首先应确定传热面积、冷却管管径和高度以及平面管子排列节距，如图4所示。管径选择和所需总的传热面积有关。对于管道的材质，烟温高于450℃的管段，应选用耐热合金钢；450℃ 以下管段采用优质炭素钢或低合金结构钢。炭素钢和低合金钢应考虑1mm外腐蚀余量。由于所有管段均处于高温状态，建议管段可不做粉刷处理。如必须刷漆应在管段上涂耐热漆。管束排列，采用顺列(棋盘格排列)的较多，以便于布置支架的梁柱，利于安装和检修。冷却管的支架，应考虑抗风和抗震的需要。

5 除尘系统的控制

5．1 除尘器清灰

采用压差程序自控清灰，由PLC控制整个过程。

5．2 除尘风机的控制

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当除尘系统采用{dy}种组合方案时，风机的调含尘烟气由烟罩通过风管引至空气冷却器，冷却器将烟温从400 qC冷却至230 qC，然后进入旋风除尘器将烟气中的大颗粒粉尘和带有火星碳粒除掉。再由引风机压人正压布袋除尘器过滤，含尘烟气经玻纤覆膜滤料过滤后排放的含尘浓度小于20 rag／Nm 。净化后的烟气由位于除尘器顶部排气室排放。风机人口前管道上设自动混风阀，此阀与除尘器人口温度测点联锁， 当温度大于250qC时阀门自动开启。除尘器采用压差程序自控清灰，由PLC控制整个过程。空气冷却器进出口、主风机进出口和除尘器人口处设温度、压力测点，各测点均输入计算机，并将整个系统的画面显示在计算机显示器上。除尘器除下的粉尘，经水平刮板机、斜刮板机输入加密仓，然后装袋外运。出硅口排烟为： 由出硅口烟罩捕集的烟尘经设在电炉车间内的排烟风机，部分压人电炉下料管进入炉膛，一部分对炉门形成热风幕。

6．3 总结

该除尘系统于200o年2月投入运行以来，运行比较正常，除由于电炉故障停机以外，基本上没有因系统问题而停机。目前，日收尘量约30t左右，年回收硅粉l万多t，按l 800元／t价格销售，减去运行成本约700元／t，年获利可达l100万元。实践证明：该除尘系统工艺流程、非标设备参数选择和设计合理，控制系统先进，系统连续运行稳定，操作方便，安全可靠，取得了社会效益和经济效益的双赢。

7 结束语

通过对十几个项目的设计及除尘系统的实际运行总结，笔者认为在硅铁电炉烟气净化中，采用正压除尘系统与玻纤覆膜滤袋是一{zj0}选择。该方案充分利用了硅粉在高温下流动性好，粒度细而软的特点，使系统风机能耗大大降低。在维护管理方面，可大大减轻管理人员的劳动强度。由于除尘风机安装在除尘器之前，除尘器起到了消声器的作用，使环境噪声比负压系统明显降低。可以说硅铁电炉烟气除尘技术已相当成熟。希望通过讨论和交流，活跃设计思路，以期共同进步