在鐵合金電爐上采用電收塵器凈化煙氣的實(shí)踐
前言
鐵合金電爐在生產(chǎn)過程中，所產(chǎn)生的大量煙氣和煙塵，不僅污染了環(huán)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(yōu)、缺點(diǎn)。
我廠（錦州鐵合金廠）與鞍山靜電技術(shù)研究設(shè)計(jì)院合作，首次將電收塵器應(yīng)用到高碳錳鐵、錳硅合金電爐上治理煙氣。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，冶煉其它鐵合金的煙氣，也可采用電收塵器進(jìn)行治理，并可達(dá)到要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。
1989年，我廠為1臺(tái)12.5MVA半封閉電爐配置了一套電收塵裝置，幾年的運(yùn)行實(shí)踐證明，用電收塵器治理煙氣是一種除塵效率高、耗能低、運(yùn)行安全可靠、作業(yè)率高、操作維修方便、使用壽命長(zhǎng)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(yè)煙氣治理上推廣使用。現(xiàn)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(cè)定結(jié)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(dòng)較大。經(jīng)測(cè)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(jīng)測(cè)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(nèi)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(xué)性質(zhì)，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(shù)參數(shù)見表1－表4。
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表1 煙氣中粉塵的物理化學(xué)性質(zhì)
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表2 煙塵的化學(xué)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(xì)、密度低、膠結(jié)性能強(qiáng)，不易沉降、吸濕性較強(qiáng)、在金屬或紡織品上的粘著力較強(qiáng)，在高溫?zé)煔庵械谋入娮杵撸逊e性差、分離性能不良等。
電收塵器的工作特點(diǎn)
電收塵器的工作特點(diǎn)是，在兩個(gè)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(gè)足以使氣體電離的靜電場(chǎng)。氣體電離后所生成的電子、負(fù)離子和正離子付著在通過電場(chǎng)的粉塵上，使粉塵帶電成為荷電粉塵。荷電粉塵在電場(chǎng)力（庫(kù)倉(cāng)力）的作用下，向極性相反的電極運(yùn)動(dòng)，并沉積在其內(nèi)壁上，以達(dá)到粉塵與氣體分離的目的。
根據(jù)電收塵器的工作原理，設(shè)計(jì)中考慮設(shè)有四個(gè)電場(chǎng)，并采用預(yù)荷電靜電凝聚、交變極距的技術(shù)，前兩個(gè)電場(chǎng)以預(yù)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(xì)，平均粒徑為2.15－5.05μm，且比電阻大，不易回收。而預(yù)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(chǎn)過程中產(chǎn)生大量帶有粉塵的高溫?zé)煔，首先?jīng)過水冷煙道，風(fēng)冷熱交換器降溫，使高溫氣體降至300℃以下，再進(jìn)入電收塵器進(jìn)行收塵。凈化后的煙氣（含塵濃度已達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)）由引風(fēng)機(jī)送至煙囪排空。集塵經(jīng)電收塵器極板上的粉塵振打裝置振打后落入集塵斗內(nèi)，粉塵送至燒結(jié)車間進(jìn)行燒結(jié)，制成燒結(jié)礦后返回電爐使用。
電收塵器的主要技術(shù)參數(shù)
電收塵器的主要技術(shù)參數(shù)見表5。
該系統(tǒng)的動(dòng)力消耗為：引風(fēng)機(jī)電機(jī)75kW，風(fēng)冷熱交換器電機(jī)為45kW,搖臂錘機(jī)械振打電機(jī)為0.5kW×4＝2kW，總計(jì)122kW。
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表5 電收塵器的主要技術(shù)參數(shù)
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電收塵器的收塵效果
我廠電收塵器投產(chǎn)后幾年的運(yùn)行實(shí)踐證明，其除塵效果顯著，收塵效率達(dá)到97%－99%，粉塵排放濃度在100mg/m3以下，低于國(guó)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(shù)經(jīng)濟(jì)分析
電收塵器收塵效率高，在高壓靜電設(shè)備正常運(yùn)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(xì)，電場(chǎng)常常發(fā)生逆電離，嚴(yán)重影響塵器的收塵效率和設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。為此，在設(shè)計(jì)中采用了預(yù)荷電靜電凝聚、交變極距技術(shù)，目的在于增強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)各種不同煙氣量和各種不同粉塵的含塵濃度的適應(yīng)性，有效地解決了電收塵器凈化鐵合金電爐煙氣的難點(diǎn)，為其在鐵合金電爐上凈化煙氣提供了經(jīng)驗(yàn)和有效的方法。
測(cè)定的數(shù)據(jù)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(jīng)電場(chǎng)凈化次數(shù)的增加，其粒徑越來越細(xì)，且比電阻值越來越大。為此必須采用交變極距技術(shù)，才能保證收塵效率。
電收塵器裝置投產(chǎn)運(yùn)行改善了車間內(nèi)外的環(huán)境狀況，電爐敞口冶煉時(shí)，原操作平臺(tái)上的煙塵濃度平均為8.3mg/m3，電收塵器投產(chǎn)后在煙塵濃度＜2mg/m3。
電收塵器機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備少，且電機(jī)容量較小，有明顯的節(jié)電效果。
電收塵器的運(yùn)行安全可靠，使用壽命長(zhǎng)，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(dāng)時(shí)布袋收塵器僅需投資100多萬元），而目前僅漲價(jià)至230萬元，但布袋收塵器卻已高達(dá)500萬元。
電收塵器運(yùn)行安全可靠，使用壽命長(zhǎng)（一般大修期為10年左右），我廠電收塵器已經(jīng)安全運(yùn)行八年，仍在繼續(xù)運(yùn)行。
電收塵器設(shè)備維護(hù)工作量小，維修費(fèi)用低。
電收塵器的綜合效益優(yōu)于布袋除塵器。
結(jié)束語(yǔ)
電收塵器在鐵合金電爐上的應(yīng)用是成功的。據(jù)鞍山靜電院提供的數(shù)據(jù)，只要各種鐵合金煙塵的比電阻均在108－1013（Ω·cm）量級(jí)之間，都可采用電收塵器進(jìn)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(yè)全面推廣應(yīng)用，為環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，起到積極的促進(jìn)作用。
電收塵器有許多突出的優(yōu)點(diǎn)：收塵效率高，耗能低，耐高溫，運(yùn)行安全可靠，維護(hù)費(fèi)用低，維修操作方便，使用壽命長(zhǎng)，阻力損失小，無二次污染，可以捕集0.01μm超微細(xì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，取得了環(huán)境效益、顯著的社會(huì)效益和一定的經(jīng)濟(jì)效益。
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