在鐵合金電爐上采用電收塵器凈化煙氣的實踐
前言
鐵合金電爐在生產過程中，所產生的大量煙氣和煙塵，不僅污染了環境，而且危害操作人員的健康。目前采用干式布袋收塵器和濕式文丘里收塵器兩種方法處理煙氣有其各自的優、缺點。
我廠（錦州鐵合金廠）與鞍山靜電技術研究設計院合作，首次將電收塵器應用到高碳錳鐵、錳硅合金電爐上治理煙氣。實驗結果表明，冶煉其它鐵合金的煙氣，也可采用電收塵器進行治理，并可達到要求的排放標準。
1989年，我廠為1臺12.5MVA半封閉電爐配置了一套電收塵裝置，幾年的運行實踐證明，用電收塵器治理煙氣是一種除塵效率高、耗能低、運行安全可靠、作業率高、操作維修方便、使用壽命長且無二次污染的除塵方法，是鐵合金電爐煙氣凈化的最佳方法，可以在鐵合金行業煙氣治理上推廣使用。現將具體情況介紹如下，并加以探討。
煙氣中的粉塵特性及其分析
煙氣狀況
煙氣量
12.5MVA半封閉式電爐煙氣量的測定結果為：高碳錳鐵40503m3/h，錳硅合金38062m3/h。
煙氣中的粉塵濃度
電爐煙氣中的粉塵濃度主要取決于原材料條件、冶煉爐況、爐氣溫度等，一般波動較大。經測定：高碳錳鐵煙氣中粉塵濃度為4000－4800mg/m3，錳硅合金煙氣中粉塵濃度為1700－2300mg/m3。
煙氣的溫度與濕度
經測定，半封閉高碳錳鐵和錳硅合金電爐的煙氣溫度最高在500左右，煙氣的濕度為1%－2%（體積），煙氣的溫度和濕度與爐內料層的厚薄及原料含水分的多少直接相差。
粉塵特性
煙氣中粉塵的物理化學性質，將直接影響采取何種除塵措施及除塵效果。高碳錳鐵和錳硅合金的煙氣及粉塵的各種技術參數見表1－表4。
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表1 煙氣中粉塵的物理化學性質
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表2 煙塵的化學成分（%）
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表3 煙塵粒子分散度
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表4 煙塵比電阻
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上述資料的分析可知，這些煙氣中的粉塵特性是：輕而細、密度低、膠結性能強，不易沉降、吸濕性較強、在金屬或紡織品上的粘著力較強，在高溫煙氣中的比電阻偏高，堆積性差、分離性能不良等。
電收塵器的工作特點
電收塵器的工作特點是，在兩個曲率半徑相差較大的金屬電極上通以高壓直流電，維持一個足以使氣體電離的靜電場。氣體電離后所生成的電子、負離子和正離子付著在通過電場的粉塵上，使粉塵帶電成為荷電粉塵。荷電粉塵在電場力（庫倉力）的作用下，向極性相反的電極運動，并沉積在其內壁上，以達到粉塵與氣體分離的目的。
根據電收塵器的工作原理，設計中考慮設有四個電場，并采用預荷電靜電凝聚、交變極距的技術，前兩個電場以預荷電靜電凝聚為主，以便提高電收塵器的除塵效率。
鐵合金電爐煙氣中的粉塵微細，平均粒徑為2.15－5.05μm，且比電阻大，不易回收。而預荷電靜電凝聚后粒徑增大20－50倍，它大大加大了集塵極粉塵層中空氣間隙，使比電阻下降，提高了收塵效率。
電收塵器治理電爐煙氣的工藝流程
鐵合金電爐在生產過程中產生大量帶有粉塵的高溫煙氣，首先經過水冷煙道，風冷熱交換器降溫，使高溫氣體降至300℃以下，再進入電收塵器進行收塵。凈化后的煙氣（含塵濃度已達到排放標準）由引風機送至煙囪排空。集塵經電收塵器極板上的粉塵振打裝置振打后落入集塵斗內，粉塵送至燒結車間進行燒結，制成燒結礦后返回電爐使用。
電收塵器的主要技術參數
電收塵器的主要技術參數見表5。
該系統的動力消耗為：引風機電機75kW，風冷熱交換器電機為45kW,搖臂錘機械振打電機為0.5kW×4＝2kW，總計122kW。
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表5 電收塵器的主要技術參數
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電收塵器的收塵效果
我廠電收塵器投產后幾年的運行實踐證明，其除塵效果顯著，收塵效率達到97%－99%，粉塵排放濃度在100mg/m3以下，低于國家允許排放的粉塵濃度。
電收塵器的除塵效果見表6。
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表6 電收塵器的使用效果
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技術經濟分析
電收塵器收塵效率高，在高壓靜電設備正常運行的情況下收塵效率通常在97%－98%之間，在鐵合金電爐煙氣含塵濃度較高的情況下高碳錳鐵和錳硅合金煙塵出口排放濃度分別為97.2mg/m3和60.1mg/m3。
由于電爐煙塵的比電阻偏高，且十分微細，電場常常發生逆電離，嚴重影響塵器的收塵效率和設備的穩定運行。為此，在設計中采用了預荷電靜電凝聚、交變極距技術，目的在于增強電場對各種不同煙氣量和各種不同粉塵的含塵濃度的適應性，有效地解決了電收塵器凈化鐵合金電爐煙氣的難點，為其在鐵合金電爐上凈化煙氣提供了經驗和有效的方法。
測定的數據表明，電收塵器入口煙塵平均粒徑為5.05μm，出口煙塵平均粒徑為2.15μm，隨著煙塵經電場凈化次數的增加，其粒徑越來越細，且比電阻值越來越大。為此必須采用交變極距技術，才能保證收塵效率。
電收塵器裝置投產運行改善了車間內外的環境狀況，電爐敞口冶煉時，原操作平臺上的煙塵濃度平均為8.3mg/m3，電收塵器投產后在煙塵濃度＜2mg/m3。
電收塵器機械傳動設備少，且電機容量較小，有明顯的節電效果。
電收塵器的運行安全可靠，使用壽命長，日常維修工作量明顯減少。
電收塵器與布袋收塵器的比較
電收塵器投資較少。1989年我廠投資156萬元才為12.5MVA電爐建成了一套電收塵器（當時布袋收塵器僅需投資100多萬元），而目前僅漲價至230萬元，但布袋收塵器卻已高達500萬元。
電收塵器運行安全可靠，使用壽命長（一般大修期為10年左右），我廠電收塵器已經安全運行八年，仍在繼續運行。
電收塵器設備維護工作量小，維修費用低。
電收塵器的綜合效益優于布袋除塵器。
結束語
電收塵器在鐵合金電爐上的應用是成功的。據鞍山靜電院提供的數據，只要各種鐵合金煙塵的比電阻均在108－1013（Ω·cm）量級之間，都可采用電收塵器進行收塵。它開拓了鐵合金電爐消煙除塵的新途徑，可以在鐵合金行業全面推廣應用，為環保事業的發展，起到積極的促進作用。
電收塵器有許多突出的優點：收塵效率高，耗能低，耐高溫，運行安全可靠，維護費用低，維修操作方便，使用壽命長，阻力損失小，無二次污染，可以捕集0.01μm超微細粉塵。所以電收塵器用于鐵合金電爐的煙氣凈化，是最佳的收塵方法。
煙囪出口的煙塵排放濃度低于100mg/m3，符合國家標準的要求，取得了環境效益、顯著的社會效益和一定的經濟效益。
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