摘要:在分(fen)析鐵合金廠礦熱(re)電爐運(yun)行工況及其煙(yan)塵特性(xing)的(de)基(ji)礎(chu)上,對礦熱(re)電爐除塵工藝的(de)選擇(ze)原則(ze)進行了(le)探討,并提出了(le)建議(yi)。

關鍵詞:礦熱電(dian)爐,除塵器,技術

1　礦熱電爐參數及其產污特點

1. 1　污染源參數

電(dian)爐(lu)(lu)熔(rong)池反應(ying)過(guo)程中產生含CO的可燃氣(qi)(qi)體(ti), 它透過(guo)料層(ceng)散逸于(yu)爐(lu)(lu)口(kou)面料層(ceng)表面。礦熱電(dian)爐(lu)(lu)廢(fei)氣(qi)(qi) (煤氣(qi)(qi))含塵(chen)量取決于(yu)電(dian)爐(lu)(lu)裝(zhuang)料條件、冶煉(lian)頻率和實際(ji)操作等多種因素,其數(shu)值變化頗大。一般半(ban)封閉(bi)式(shi)電(dian)爐(lu)(lu)廢(fei)氣(qi)(qi)含塵(chen)0. 5～5 g/m3 (標態(tai)) ,封閉(bi)式(shi)電(dian)爐(lu)(lu)廢(fei)氣(qi)(qi)含塵(chen)10～150 g/m3 (標態(tai)) 。

1. 2　污染物特點

(1) 爐氣(qi)燃燒(shao)產生的廢氣(qi)量較大,但氣(qi)量較平穩(wen)。產生刺(ci)火時,氣(qi)量波動范(fan)圍在±20%～ ±25%, 刺(ci)火后即(ji)恢(hui)復(fu)原廢氣(qi)量。

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

(3) 爐氣含塵濃度高。一(yi)般達40～150 g/m3。

(4) 煙塵(chen)顆粒度分散。最小粒徑僅0. 01μm。

(5) 污染物凈(jing)化回收后的(de)綜合利(li)用價值(zhi)高。

2　除塵裝置選定原則

2. 1　防爆及防火

處理含有大(da)量(liang)CO的煙(yan)氣(qi)時(shi),如果未(wei)進行可燃氣(qi)的回收,應在(zai)電爐(lu)出口煙(yan)道的高溫部位引(yin)入(ru)空氣(qi), 將CO氧(yang)化(hua)后(hou)再進入(ru)除塵裝(zhuang)置。另(ling)外(wai),處理帶有白熱狀態(tai)粉塵的排煙(yan)時(shi),應采用慣性(xing)力類的一次(ci)除塵裝(zhuang)置,以防其后(hou)的二次(ci)除塵裝(zhuang)置發生火(huo)災。

2. 2　根據粒徑分布選定除塵裝置

粉(fen)塵(chen)粒(li)徑大部分(fen)(fen)(fen)在(zai)(zai)幾(ji)微米(mi)以上(shang)時(shi),可選(xuan)用離心式除(chu)塵(chen)裝置(zhi)中的旋(xuan)風(feng)分(fen)(fen)(fen)離器;粉(fen)塵(chen)粒(li)徑大部分(fen)(fen)(fen)在(zai)(zai)幾(ji)微米(mi)以下時(shi),應選(xuan)用洗(xi)滌式、過濾式或電(dian)除(chu)塵(chen)裝置(zhi)。但(dan)是(shi),如果是(shi)很微細的粉(fen)塵(chen),粉(fen)塵(chen)濃度又很低,則可采用靜(jing)(jing)電(dian)凝(ning)聚(ju)器,即一次除(chu)塵(chen)用靜(jing)(jing)電(dian)凝(ning)聚(ju)器,二次除(chu)塵(chen)可用旋(xuan)風(feng)分(fen)(fen)(fen)離器或多管旋(xuan)風(feng)子。

2. 3　濕式與干式除塵裝置的選用原則

濕式除(chu)塵(chen)裝置的出口(kou)排煙(yan)(yan)溫度通常在酸露點以(yi)下,這樣低(di)的排煙(yan)(yan)溫度不(bu)僅擴散效果差,還會帶(dai)來白煙(yan)(yan)覆(fu)蓋、降(jiang)霧和洗滌水處理(li)(li)等后續問題。因此(ci),采(cai)用(yong)(yong)干式除(chu)塵(chen)較為理(li)(li)想。但在處理(li)(li)煙(yan)(yan)氣量較少﹑排水處理(li)(li)比(bi)較容易,且必須對(dui)有害氣體(ti)進行處理(li)(li)的場合,或者在需要完全(quan)捕集碳黑之(zhi)類極細(xi)塵(chen)粒的場合,可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)(yong)濕式收塵(chen)裝置。前者一(yi)般可(ke)采(cai)用(yong)(yong)洗滌式除(chu)塵(chen)裝置,后者一(yi)般可(ke)采(cai)用(yong)(yong)濕式電除(chu)塵(chen)裝置。

2. 4　粉塵濃度很高時的一次除塵

在(zai)處(chu)理粉塵(chen)(chen)(chen)(chen)濃(nong)度(du)很高(gao)的(de)煙(yan)氣時,文丘里(li)洗(xi)滌除(chu)(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)、袋(dai)式(shi)除(chu)(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)和電(dian)除(chu)(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)的(de)除(chu)(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)效率(lv)會有(you)所降低。因此,對(dui)于粉塵(chen)(chen)(chen)(chen)濃(nong)度(du)很高(gao)的(de)煙(yan)氣,先要(yao)用旋(xuan)風分離(li)器(qi)(qi)進行一次(ci)除(chu)(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)(chen),然后再用文丘里(li)洗(xi)滌收塵(chen)(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)、袋(dai)式(shi)除(chu)(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)或電(dian)除(chu)(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)器(qi)(qi)作(zuo)為二次(ci)除(chu)(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)裝置。

2. 5　粉塵的凝聚與粗大化

使(shi)微(wei)細(xi)塵(chen)粒凝(ning)聚并粗(cu)大(da)化(hua)的(de)最有(you)效(xiao)方(fang)法是采(cai)用(yong)靜電(dian)凝(ning)聚器。對(dui)排煙直接噴水冷(leng)卻(que)或增濕,或者用(yong)熱交(jiao)換器對(dui)煙氣進行間接冷(leng)卻(que),對(dui)粉塵(chen)均有(you)一定(ding)程(cheng)度的(de)凝(ning)聚作用(yong)。當然,其凝(ning)聚作用(yong)的(de)大(da)小因排煙和粉塵(chen)的(de)成分不同(tong)而有(you)差(cha)異(yi)。

2. 6　降低粉塵比電阻

干式電(dian)除塵裝置進行正常除塵的粉塵比(bi)電(dian)阻在 104 ～1010Ω. cm范圍(wei)內,對于高(gao)比(bi)電(dian)阻粉塵,可以采(cai)用(yong)噴(pen)水或(huo)(huo)(huo)噴(pen)蒸(zheng)汽(qi)的方法對排煙進行調(diao)濕來降(jiang)低(di)粉塵比(bi)電(dian)阻,或(huo)(huo)(huo)者采(cai)取(qu)煤混燒重油或(huo)(huo)(huo)高(gao)硫煤等(deng)措施,或(huo)(huo)(huo)者采(cai)用(yong)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(zhu)粉(fen)塵,堵灰(hui)、網孔堵塞(sai)或腐蝕,干式(shi)除(chu)塵裝置必須在酸露點以上使用。通常,在考慮了除(chu)塵裝置內各部分的(de)溫度分布之(zhi)后,待處理煙氣溫度應控制在高于酸露點20 ℃左右為宜(yi)。

對(dui)于袋(dai)式除(chu)(chu)塵(chen)器,則要將(jiang)煙(yan)(yan)氣直接或(huo)間接冷卻至(zhi)濾(lv)布的(de)耐受溫(wen)度(du)(du)內;而對(dui)于電除(chu)(chu)塵(chen)裝置,通(tong)常在考(kao)慮(lv)煙(yan)(yan)氣溫(wen)度(du)(du)與比電阻(zu)關系的(de)基礎上(shang)再選定排煙(yan)(yan)溫(wen)度(du)(du),一般(ban)控制在500 ℃以下; 采用洗(xi)滌式除(chu)(chu)塵(chen)裝置時,在綜(zong)合(he)考(kao)慮(lv)提高除(chu)(chu)塵(chen)效(xiao)率(lv)和(he)防止白煙(yan)(yan)的(de)基礎上(shang), 要盡可能地降低排煙(yan)(yan)溫(wen)度(du)(du)。

2. 8　在選定裝置容量時要留有余量

在(zai)除(chu)塵(chen)裝置的(de)(de)(de)設(she)計(ji)中,必須根據各機(ji)組排(pai)煙(yan)(yan)的(de)(de)(de)基本特性來(lai)選(xuan)定其(qi)尺(chi)寸規格,以(yi)保證充分發揮其(qi)除(chu)塵(chen)性能。但(dan)是(shi),在(zai)實際運行中,排(pai)煙(yan)(yan)特性符(fu)合設(she)計(ji)參數的(de)(de)(de)情況(kuang)是(shi)極少的(de)(de)(de),往往由于參數條件(jian)的(de)(de)(de)變化(hua)使除(chu)塵(chen)性能達不到設(she)計(ji)要(yao)求。另(ling)外,排(pai)煙(yan)(yan)設(she)備發生操作上的(de)(de)(de)改變時也(ye)常(chang)給穩定除(chu)塵(chen)帶來(lai)困難。從發展趨勢看,政府(fu)對(dui)公害的(de)(de)(de)控制將會(hui)越來(lai)越嚴格,控制標準將會(hui)逐步提高(gao)。因此,在(zai)選(xuan)定除(chu)塵(chen)裝置的(de)(de)(de)容量時,要(yao)盡可能留(liu)有余地,或者保留(liu)擴建場(chang)地。

3　礦熱爐煙塵治理工藝選擇

對于電(dian)(dian)(dian)爐冶煉企(qi)業而言,目前使用較多的是半封閉(bi)式(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)爐,其冶煉廢氣治理的重點是煙塵(chen)。目前, 國內同類企(qi)業常用的除(chu)(chu)塵(chen)裝置(zhi)有:多管(guan)型旋(xuan)風除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi)(qi)、濕(shi)式(shi)(shi)除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi)(qi)、袋式(shi)(shi)除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi)(qi)和電(dian)(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi)(qi)。

(1)旋(xuan)風(feng)除(chu)(chu)塵器。旋(xuan)風(feng)除(chu)(chu)塵器是借助離(li)心(xin)力的作用(yong)(yong)將粉塵從氣體中(zhong)分離(li)并捕集的一種除(chu)(chu)塵裝(zhuang)置, 具有結(jie)構(gou)簡單,制造、安裝(zhuang)和維護管(guan)理(li)容易,投(tou)資少, 體積(ji)小(xiao)和占地面積(ji)少等特點。可去除(chu)(chu)粒(li)徑大(da)于 50μm的塵粒(li),流速不大(da)于0. 3m / s,壓力降(jiang)0. 05～ 0. 2 kPa。旋(xuan)風(feng)除(chu)(chu)塵器多(duo)用(yong)(yong)于硅鐵(tie)冶煉廠(chang)微細粉塵治理(li),除(chu)(chu)塵效(xiao)率僅為60%左右,達標困難。

(2)布袋(dai)除塵器(qi)。用濾料將氣體中的(de)粉塵分離捕集,去除粒徑0. 1 ～50μm 的(de)塵粒,壓力降(jiang)1 ～ 2 kPa,除塵效(xiao)率達到98%以上,是一種高(gao)效(xiao)除塵器(qi)。如果設(she)計、安裝和(he)維護得(de)當,除塵效(xiao)率可達99. 98% 以上,出口粉塵質(zhi)量濃度低于50mg/m3。

(3)電(dian)除(chu)塵(chen)器。在靜電(dian)場(chang)的作用下實現粉塵(chen)與氣體分離而達到(dao)除(chu)塵(chen)的目(mu)的,其(qi)除(chu)塵(chen)效(xiao)率最高可達 99. 98% ,具(ju)有處理氣量大,適(shi)合高溫、高壓場(chang)合,能連(lian)續運行。其(qi)不足(zu)之處是設備龐大、初投(tou)資(zi)高、運行費(fei)用高、制造安(an)裝技術要求高,特別是在發生故障時不易(yi)維修,因而不適(shi)合中小型企業使用。

(4)濕(shi)式除(chu)(chu)塵(chen)器。濕(shi)法除(chu)(chu)塵(chen)設備有沖擊水浴、噴淋洗滌塔等。濕(shi)式除(chu)(chu)塵(chen)器的(de)除(chu)(chu)塵(chen)機理大致可以概括(kuo)為(wei)(wei):通過(guo)慣性碰撞、截(jie)留,塵(chen)粒(li)與液(ye)滴或液(ye)膜發生(sheng)接觸(chu);微(wei)細塵(chen)粒(li)通過(guo)擴散與液(ye)滴接觸(chu);加濕(shi)的(de)塵(chen)粒(li)互相(xiang)凝(ning)并(bing);高溫煙氣在濕(shi)式除(chu)(chu)塵(chen)器內凝(ning)結(jie)時,以塵(chen)為(wei)(wei)凝(ning)結(jie)核,促進(jin)塵(chen)粒(li)的(de)凝(ning)聚(ju)。

4　結語

依據以上4種除(chu)(chu)塵(chen)方法(fa)及(ji)礦(kuang)熱(re)爐煙(yan)(yan)塵(chen)的性質(zhi), 由(you)于原料、還原劑、冶(ye)煉操作(zuo)和(he)生產(chan)管(guan)理等原因,限制(zhi)(zhi)(zhi)了熱(re)能(neng)回收型(xing)凈化(hua)工(gong)藝流程的應用。目前,國內外(wai)治理半(ban)封(feng)閉(bi)式(shi)礦(kuang)熱(re)電爐廢氣多(duo)采用非(fei)(fei)熱(re)能(neng)回收型(xing)干(gan)法(fa)凈化(hua)設(she)施。非(fei)(fei)熱(re)能(neng)回收型(xing)干(gan)法(fa)凈化(hua),對(dui)爐氣燃(ran)燒所需(xu)過剩空氣量(liang)控制(zhi)(zhi)(zhi)稍寬。一(yi)般變(bian)壓器(qi)(qi)容量(liang)大于 6 000 kVA的大中型(xing)電爐半(ban)封(feng)閉(bi)式(shi)煙(yan)(yan)罩,在控制(zhi)(zhi)(zhi)出(chu)口廢氣溫度低于200 ℃之后(hou)(hou),廢氣進入預除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi)捕集火星(xing),或直(zhi)接(jie)進入袋式(shi)除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi);對(dui)于變(bian)壓器(qi)(qi)容量(liang)小于 6 000 kVA的半(ban)封(feng)閉(bi)式(shi)電爐,則不設(she)列管(guan)冷卻器(qi)(qi),采取在半(ban)封(feng)閉(bi)罩內混入野風, 控制(zhi)(zhi)(zhi)廢氣溫度低于 200 ℃后(hou)(hou)直(zhi)接(jie)進入袋式(shi)除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi),凈化(hua)后(hou)(hou)外(wai)排氣中煙(yan)(yan)塵(chen)質(zhi)量(liang)濃度低于50mg/m3。

參考文獻:

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