硅鐵廠的大氣污染源治理措施淺述
導(dǎo)讀：硅鐵廠的大氣污染源包括硅鐵爐冶煉產(chǎn)生的煙氣、出鐵口產(chǎn)生的煙氣、配料與上料過程產(chǎn)生的粉塵、硅鐵破碎產(chǎn)生的粉塵、硅鐵爐煙氣處理系統(tǒng)收集的粉塵及硅微粉臨時堆存過程中產(chǎn)生的揚塵、原料堆存過程中產(chǎn)生的揚塵。對于硅鐵廠各廢氣源的治理措施工藝相對簡單。
關(guān)鍵詞：硅鐵廠，大氣污染源，治理措施
總體來說，硅鐵廠的大氣污染源包括硅鐵爐冶煉產(chǎn)生的煙氣、出鐵口產(chǎn)生的煙氣、配料與上料過程產(chǎn)生的粉塵、硅鐵破碎產(chǎn)生的粉塵、硅鐵爐煙氣處理系統(tǒng)收集的粉塵及硅微粉臨時堆存過程中產(chǎn)生的揚塵、原料堆存過程中產(chǎn)生的揚塵。
1.硅鐵爐煙氣處理措施
硅鐵爐在冶煉生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量的含塵煙氣，一般煙氣的溫度為450℃左右，煙氣中煙(粉)塵的含量為5～8g/m3，對于硅鐵爐煙氣一般采用空冷+旋風(fēng)除塵器+布袋除塵器的方式進行處理。
硅鐵爐煙氣凈化系統(tǒng)運行時，含塵煙氣由矮煙罩通過風(fēng)管引至自然空冷器，將煙溫從450℃冷卻至250℃以下,然后進入旋風(fēng)除塵器，將煙氣中的大顆粒粉塵和帶有火星碳粒除掉，以防燒壞布袋和提高硅微粉的品位。再進入布袋除塵器過濾，含塵煙氣經(jīng)玻纖覆膜濾料過濾后可做到達標排放。為保證袋式除塵器的安全運行，一般在風(fēng)機入口前管道上設(shè)自動混風(fēng)閥，此閥與除塵器入口溫度測點聯(lián)鎖，當(dāng)溫度大于250℃時閥門自動開啟，混入冷風(fēng)降低煙氣溫度，以確保除塵器安全運行。
硅鐵爐的煙氣處理系統(tǒng)還分為正壓式和負壓式，正壓式即系統(tǒng)主風(fēng)機安裝在布袋除塵器前，煙氣經(jīng)處理后直接由布袋除塵器袋室的頂端排放;負壓除塵方式即風(fēng)機安裝在布袋除塵器之后，煙氣最終經(jīng)煙囪排放。兩種除塵方式各有利弊，其中正壓式除塵器系統(tǒng)阻力小，漏風(fēng)率相對較低，對硅鐵爐煙氣的收集效率較好，硅鐵爐生產(chǎn)時車間無組織粉塵排放相對較小，但處理后的煙氣直接經(jīng)布袋除塵器袋室的頂端排放，不利于污染源的監(jiān)測和管理;采用負壓式除塵方式，煙氣經(jīng)處理后通過煙囪排放，有利于污染源的規(guī)范管理和對廢氣的取樣監(jiān)測，但是其系統(tǒng)運行阻力較大，運行電耗高，不利于節(jié)能？傊畠煞N處理方式各有利弊，但處理后的煙氣均能做到達標排放。目前，正壓式除塵方式應(yīng)用較廣泛。
正壓式煙氣處理工藝流程見圖1，負壓式煙氣處理工藝流程見圖2。
圖1 硅鐵爐正壓式煙氣處理系統(tǒng)工藝流程圖
圖2 硅鐵爐負壓式煙氣處理系統(tǒng)工藝流程圖
2.出鐵口煙氣處理措施
硅鐵爐出鐵過程中會產(chǎn)生大量的無組織煙塵，這些煙塵如得不到較好的收集，將嚴重影響車間的操作環(huán)境，也造成硅鐵爐車間無組織煙塵超標排放。
出鐵口煙氣的一種收集與處理方式是在出爐口設(shè)集氣罩和風(fēng)管(風(fēng)管與硅鐵爐煙氣輸送管道相連接)，配備小型風(fēng)機，出鐵時開啟風(fēng)機，煙氣由集氣罩收集，再由風(fēng)機動送往硅鐵爐煙氣輸送管道與硅鐵爐煙氣一并經(jīng)空冷器、旋風(fēng)除塵器、布袋除塵器處理后排放。其工藝流程見圖3。
圖3 硅鐵爐出爐口煙氣處理工藝流程圖
出鐵口煙氣的另一種處理方式是在出鐵口設(shè)獨立的煙氣處理系統(tǒng)，即硅鐵出爐口煙氣經(jīng)集氣罩收集，然后進入布袋除塵器處理后再經(jīng)煙囪排放。
從運行效果看，第一種除塵措施對出鐵口煙氣收集效果明顯較第二種差，通過對甘肅省部分硅鐵生產(chǎn)企業(yè)出爐口煙氣收集措施的調(diào)查情況看，造成其處理效果差的主要原因為出鐵口集氣風(fēng)機功率偏小(一般情況下出鐵口煙氣收集風(fēng)機功率為5～7kw)，這樣一方面造成出鐵口附近產(chǎn)生的負壓相對小，另一方面整個除塵系統(tǒng)的壓力不平衡。從而導(dǎo)致不能有效地收集出鐵口煙氣效率較低。
對于出鐵口煙氣的收集,提倡設(shè)獨立的煙氣收集與處理系統(tǒng)。
3.上料、配料系統(tǒng)粉塵收集與處理措施
上料、配料系統(tǒng)具有粉塵產(chǎn)生點多，分布較分散的特點，目前，甘肅省一般的小型硅鐵廠采用人工配料及加料。一方面操作條件差，勞動強度大;另一方面，上料、配料過程中產(chǎn)生的大量的無組織粉塵對廠區(qū)及場外的環(huán)境空氣質(zhì)量造成影響。然而，在硅鐵生產(chǎn)向著大型化和高度自動化發(fā)展的今天，硅鐵生產(chǎn)中的上料、配料采用人工操作已不再現(xiàn)實，自動配料和上料已成為大勢所趨，由此，對自動上料配料過程中的無組織粉塵必須得到較好的收集與處理。
甘肅省配備自動配料與上料系統(tǒng)的企業(yè)有兩家，一家為騰達西北鐵合金廠，另一家為嘉峪關(guān)宏晟電熱有限責(zé)任公司(兩家硅鐵爐的規(guī)模均為25000KVA)。其中騰達西北鐵合金廠建有上料廊道與配料站，但上料與配料系統(tǒng)沒有配套建設(shè)無組織粉塵收集與處理系統(tǒng)。，硅鐵廠。嘉峪關(guān)宏晟電熱有限責(zé)任公司10萬t鐵合金項目在上料系統(tǒng)無組織粉塵收集與處理方面做的較好，建有上料廊道與配料站，并對上料、配料工序各產(chǎn)塵點的無組織粉塵均進行了有效的收集，其具體收集與處理工藝如下：
原料經(jīng)地下倉由膠帶輸送到各自日料倉，然后由稱量斗稱量配料，配好的原料再由膠帶機送至爐頂料倉。整個上料、配料過程中各給料點、膠帶機產(chǎn)塵點均配備集氣罩，上料過程中產(chǎn)生的粉塵經(jīng)集氣罩統(tǒng)一收集，由脈沖布袋除塵器處理后排放(系統(tǒng)配備設(shè)50個粉塵收集點)。發(fā)表，硅鐵廠。上料、配料系統(tǒng)無組織粉塵收集處理主要設(shè)備見表1，處理工藝流程見圖4。
表1 上料、配料系統(tǒng)主要設(shè)備一覽表
| 序號 | 名稱 | 技術(shù)參數(shù) |
| 1 | 引風(fēng)機 | 功率：315kw，風(fēng)量：135000m3/h |
| 2 | 脈沖布袋除塵器 | 過濾面積：2750m2；處理風(fēng)量：135000m3/h，過濾風(fēng)速：0.82m/s |
| 3 | 排氣筒 | 高度30m，直徑0.6m |
圖4 嘉峪關(guān)宏晟電熱有限責(zé)任公司上料、配料系統(tǒng)無組織粉塵處理工藝流程圖
根據(jù)甘肅省環(huán)境監(jiān)測中心站的監(jiān)測結(jié)果，回轉(zhuǎn)扁袋除塵器的粉塵進口濃度在5876～15096mg/m3之間，經(jīng)回轉(zhuǎn)扁袋除塵器處理后的粉塵排放濃度在43.1～66.9mg/m3之間。處理效果較好。
4.硅鐵破碎系統(tǒng)粉塵收集與處理措施
硅鐵破碎過程中會產(chǎn)生大量的無組織粉塵，若不對其進行有效的收集，一方面，嚴重影響操作環(huán)境;另一方面，破碎產(chǎn)生的粉塵成分為硅鐵，這部分硅鐵產(chǎn)品將以無組織的形式排放，而無法得到有效地收集。目前，甘肅省絕大多數(shù)硅鐵生產(chǎn)企業(yè)未配備破碎系統(tǒng)粉塵收集與處理措施。
嘉峪關(guān)宏晟電熱有限責(zé)任公司10萬t鐵合金項目配備的破碎工段無組織粉塵收集與處理措施具有可借鑒之處，具體是在破碎系統(tǒng)產(chǎn)塵點安裝氣罩(共安裝集氣罩7個)，并配風(fēng)機和回轉(zhuǎn)扁袋除塵器，風(fēng)機和回轉(zhuǎn)扁袋除塵器的主要及技術(shù)參數(shù)見表2。
表2 成品破碎系統(tǒng)環(huán)保設(shè)施主要技術(shù)參數(shù)一覽表
| 序號 | 名稱 | 技術(shù)參數(shù) |
| 1 | 引風(fēng)機 | 功率：132kw，風(fēng)量：61574m3/h |
| 2 | 回轉(zhuǎn)扁袋除塵器 | 過濾面積：600m2；過濾風(fēng)速：1.2m/s |
| 3 | 排氣筒 | 高度15m，直徑0.5m |
破碎過程的產(chǎn)塵點粉塵經(jīng)集氣罩收集后，由引風(fēng)機將含塵氣體送到布袋收塵器凈化，最后經(jīng)15m排氣筒排放。根據(jù)甘肅省環(huán)境監(jiān)測中心站的監(jiān)測結(jié)果，回轉(zhuǎn)扁袋除塵器粉塵進口濃度在948～1897mg/m3之間，粉塵的出口濃度在38.4～69.7mg/m3之間，處理效果較好。
硅鐵破碎過程中產(chǎn)生的無組織粉塵收集與處理措施的實施并不困難，在各產(chǎn)塵點設(shè)集氣罩，再配備風(fēng)管與回轉(zhuǎn)扁袋除塵器就可將破碎過程中產(chǎn)生的粉塵進行有效的收集于處理，但是從對甘肅省硅鐵廠的調(diào)查情況看，硅鐵破碎過程粉塵的收集與處理措施的落實情況較差。發(fā)表，硅鐵廠。
5.原料堆場無組織粉塵預(yù)防措施
硅鐵生產(chǎn)所用原料為硅石、焦炭、鐵屑。硅石和鐵屑在堆存過程中不易起塵，由于焦炭的顆粒較細，在堆存過程中容易產(chǎn)生二次揚塵污染。為了防止焦炭堆存過程中產(chǎn)生二次揚塵污染，一般應(yīng)在蘭炭堆場的周圍建設(shè)不低于2m的圍墻，并設(shè)防雨棚。甘肅省絕大多數(shù)硅鐵生產(chǎn)企業(yè)均建設(shè)蘭炭堆棚(堆棚周圍有圍墻，上設(shè)彩鋼結(jié)構(gòu)防雨棚)，從對焦炭堆場的監(jiān)測結(jié)果看，采用此措施后蘭炭堆場周界外10m范圍內(nèi)無組織顆粒物排放濃度均小于1mg/m3，效果較好。
6.粉塵二次揚塵污染防止措施
①硅鐵爐煙氣處理系統(tǒng)收集的粉塵二次揚塵污染的預(yù)防措施
硅鐵爐煙氣處理系統(tǒng)收集的粉塵有旋風(fēng)除塵器收集的粉塵、布袋除塵器收集的硅微粉、硅鐵出爐口煙氣處理系統(tǒng)收集的粉塵，這些粉塵和微硅粉顆粒較細，同時布袋除塵器收集的微硅粉密度較低，在堆存過程中容易產(chǎn)生二次揚塵污染。發(fā)表，硅鐵廠。因此，對于旋風(fēng)除塵器收集的粉塵和硅鐵出爐口除塵系統(tǒng)收集的粉塵應(yīng)采用編織袋包裝，對于微硅粉需進行加密后采用編織袋包裝。發(fā)表，硅鐵廠。
甘肅省大多數(shù)硅鐵廠將布袋除塵器收集的粉塵和加密后的微硅粉堆存在布袋除塵器周圍，無專門的堆存場所，但由于微硅粉的主要成分為SiO2，并且比表面積大，下雨時，微硅粉一旦接觸水分便會發(fā)生化學(xué)變化，生成硅酸鹽，產(chǎn)生硬化、結(jié)塊膨脹等現(xiàn)象，失去了它的原有價值;另外若包裝袋在露天存放時間過長，包裝袋材質(zhì)風(fēng)化，微硅粉外漏，造成揚塵污染。因此，硅鐵廠應(yīng)建設(shè)粉塵臨時貯存棚，將硅鐵爐煙氣處理系統(tǒng)收集的粉塵和微硅粉采用編織袋包裝后堆放于臨時堆棚內(nèi)，這樣可徹底解決粉料堆存過程中的二次揚塵污染。
②上料系統(tǒng)粉塵收集與處理系統(tǒng)收集的粉塵臨時堆存措施
上料系統(tǒng)粉塵收集與處理系統(tǒng)收集的粉塵的主要成分為焦炭粉末，將其收集后可作為蜂窩煤的添加原料，但由于其顆粒較細，在臨時堆存過程中也易隨風(fēng)飄揚造成二次揚塵污染，因此，也應(yīng)采用編制袋包裝，并采用棚儲，以降低堆存過程中的揚塵產(chǎn)生。
③硅鐵破碎工段除塵系統(tǒng)收集的粉塵
硅鐵破碎工段除塵系統(tǒng)收集的粉塵主要成分為硅鐵，其粒度較細，堆存過程中容易產(chǎn)生二次揚塵污染，因此，應(yīng)采用編織袋包裝，堆存于硅鐵庫房內(nèi)，可有效避免二次揚塵污染。
7.結(jié)論
總之，對于硅鐵廠各廢氣源的治理措施工藝相對簡單，技術(shù)成熟，實施起來也相對較容易。但是，由于其污染源較多，尤其是對于無組織源容易被忽視，絕大多數(shù)硅鐵生產(chǎn)企業(yè)只配套建設(shè)了硅鐵爐的煙氣收集與處理措施和原料堆放棚，未落實上料配料、產(chǎn)品破碎過程無組織粉塵收集與處理措施和除塵系統(tǒng)收集的粉塵臨時堆放時二次揚塵防止措施。
一個較高水平的硅鐵廠的廢氣治理設(shè)施與預(yù)防設(shè)施應(yīng)包括：硅鐵爐煙氣處理系統(tǒng)、硅鐵出口煙氣處理系統(tǒng)、上料配料粉塵收集與處理系統(tǒng)、硅鐵破碎粉塵收集與處理系統(tǒng)、焦炭采用棚儲、硅鐵爐煙氣處理系統(tǒng)收集的粉塵和上料系統(tǒng)除塵設(shè)施收集的粉塵采用編制袋包裝并采用棚儲、硅鐵破碎除塵設(shè)施收集的粉塵采用編織帶包裝并存放于庫房內(nèi)。發(fā)表，硅鐵廠。只有采取以上措施后，才能有效的降低硅鐵生產(chǎn)過程中排放的煙氣和二次揚塵對外環(huán)境的污染。
參考文獻：[1]《鐵合金生產(chǎn)實用技術(shù)手冊》趙乃成張啟軒主編，冶金工業(yè)出版社。
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