硅業(yè)工業(yè)硅電爐的收塵設(shè)計(jì)

喬 維，茅康林

(昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南昆明650051)

硅業(yè)工業(yè)硅電爐的收塵設(shè)計(jì)

喬 維，茅康林

(昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南昆明650051)

根據(jù)二期工業(yè)硅電爐的煙氣特性，設(shè)計(jì)采用表面冷卻器、粗分離器、布袋收塵整套收塵工藝對(duì)煙氣進(jìn)行綜合治理。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行的情況，闡述了收塵設(shè)計(jì)的主要參數(shù)及主要設(shè)備，分析了煙氣治理的效果，提出了改進(jìn)措施。

工業(yè)硅 ;煙氣;除塵設(shè)計(jì)

0 引言

工業(yè)硅冶煉產(chǎn)生含微硅粉的煙氣，這種煙塵顆粒很細(xì)，多數(shù)在5 μm以下，屬可吸入顆粒物，被人體吸收后，傷害性大。煙氣收塵收下的微硅粉在建筑材料、耐火材料和石油工業(yè)等方面均有廣泛的用途。如用微硅粉和水泥配制的混合砂漿，可節(jié)省水泥，提高強(qiáng)度。

電爐煙氣的治理方式主要有濕式除塵、高壓靜電除塵和袋式除塵，國(guó)內(nèi)工業(yè)硅生產(chǎn)企業(yè)煙氣達(dá)標(biāo)排放且運(yùn)行管理較好的都選用袋式除塵器，袋式除塵器的特點(diǎn)是除塵效率高、運(yùn)行可靠、管理簡(jiǎn)單。

現(xiàn)今，工業(yè)硅電爐的煙氣治理越來(lái)越受到生產(chǎn)廠家及環(huán)保部門的重視，昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司為云南永昌硅業(yè)一二期電爐除塵設(shè)計(jì)，借鑒挪威埃肯公司先進(jìn)的除塵工藝，解決電爐的煙氣凈化及回收粉塵的綜合利用問(wèn)題，達(dá)到較好的效果。

1 項(xiàng)目概況

永昌公司現(xiàn)有2臺(tái)12.5 MVA的硅鐵電爐和3臺(tái)25.5 MVA的工業(yè)硅電爐，煙氣除塵均采用表面冷卻器、粗分離器、布袋收塵器處理煙氣。電爐煙氣主要含SiO2，產(chǎn)生于冶煉過(guò)程、加料、搗爐、出硅等工序中，煙氣如不及時(shí)處理，則會(huì)嚴(yán)重污染車間的操作環(huán)境和廠區(qū)大氣。該文主要介紹二期25.5 MVA工業(yè)硅電爐的收塵設(shè)計(jì)。

2 煙氣特性

單臺(tái)25.5 MVA電爐爐口漏風(fēng)率約300% ～400%，漏風(fēng)后最大煙氣量按照理論計(jì)算約為145 000 m3/h，煙氣含塵濃度3～8 g/m3，煙氣溫度(600±100)℃，煙塵真密度 2.1 g/cm3，堆密度(0.15 ～0.25)g/cm3。

煙氣成分、煙塵成分、煙塵分散度如表1、表2、表3。

表1 煙氣成分表Tab.1 Flue Gases Composition

表2 煙塵成分表Tab.2 Dust Composition

表3 煙塵分散度Tab.3 Dust Dispersion Degree

3 除塵設(shè)計(jì)

該工藝采用的收塵工藝流程:

電爐煙氣?表面冷卻器?粗分離器?風(fēng)機(jī)?袋式收塵器(煙氣排放)

含塵煙氣由煙罩通過(guò)風(fēng)管引出，經(jīng)表面冷卻器、粗分離器將煙氣溫度從500～700℃冷卻至200℃左右，同時(shí)將煙氣中的大顆粒粉塵和碳粒除掉，再用風(fēng)機(jī)正壓吹入袋式收塵器過(guò)濾，過(guò)濾后排放。粗分離器收集的粉塵送企業(yè)原有壓球車間，布袋塵送微硅粉加密車間加密后作為副產(chǎn)品。布袋收塵器入口管道上設(shè)自動(dòng)混風(fēng)閥，此閥與收塵器入口溫度測(cè)點(diǎn)連鎖，當(dāng)溫度大于230℃時(shí)閥門自動(dòng)開(kāi)啟。袋式收塵器采用自動(dòng)清灰，濾袋材質(zhì)采用耐溫250℃的玻纖覆膜濾料，使用壽命可達(dá)2 a以上。

2期工業(yè)硅電爐有3臺(tái)，1臺(tái)電爐配1臺(tái)表面冷卻器和1臺(tái)粗分離器，3臺(tái)電爐共用1臺(tái)布袋收塵器，節(jié)省投資，減小占地面積。

除塵工藝流程圖如圖1:

圖1 電爐煙氣除塵工藝圖Fig.1 Process Chart of Dust Collection for Flue Gas from Electric Furnace

4 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

(1)收塵效率

袋式收塵器收塵效率:99%;

總收塵效率:99.5%。

(2)漏風(fēng)率

表面冷卻器+粗分離器漏風(fēng)率:5%;

風(fēng)機(jī)入口漏風(fēng)率:2%;

管道閥門漏風(fēng)率:3%;

總漏風(fēng)率:20%。

(3)阻力

電爐煙罩負(fù)壓:300 Pa;

表面冷卻器+粗分離器阻力損失:1 000 Pa;

袋式收塵器阻力損失:2 000 Pa;

管道閥門阻力損失:500 Pa;

風(fēng)機(jī)出口正壓:2 800 Pa;

總阻力損失:4 000 Pa。

5 主要設(shè)備

(1)表面冷卻器

每臺(tái)電爐配套表面冷卻器1組，傳熱面積2 100 m2，冷卻管規(guī)格Φ920 mm。

(2)粗分離器

每臺(tái)電爐配套粗分離器1臺(tái)，蝸殼Φ 7 020 mm，粗分旋風(fēng)筒Φ 2 800 mm。

(3)袋式收塵器

3臺(tái)電爐配套袋式收塵器1臺(tái)，為正壓內(nèi)濾式，雙列分室組合，共22室，過(guò)濾面積24 200 m2，濾袋規(guī)格Φ292×10 000 mm。

(4)收塵風(fēng)機(jī)

每臺(tái)電爐配套風(fēng)機(jī)1臺(tái)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量360 000 m3/h，風(fēng)機(jī)全壓4 600 Pa，960 r/min，配套電機(jī)Y630—8，N=800 kW，電壓10 kV。

(5)反吹風(fēng)機(jī)

每臺(tái)袋式除塵器設(shè)置2臺(tái)反吹風(fēng)機(jī)用于清灰，風(fēng)機(jī)風(fēng)量54 285 m3/h，風(fēng)機(jī)全壓4 462 Pa，1 450 r/min，配套電機(jī) Y315M1—4，N=132 kW，電壓380 V。

(6)加密倉(cāng)

袋式收塵器收下的粉塵經(jīng)埋刮板輸送機(jī)送至加密倉(cāng)進(jìn)行加密，加密倉(cāng)2個(gè)，規(guī)格為220 m3。微硅粉經(jīng)加密倉(cāng)加密后，可將堆積密度由160～250 kg/m3提高到600 kg/m3。

6 除塵效果

電爐煙氣經(jīng)表面冷卻器、粗分離器、布袋收塵后，除塵效果及從布袋逸出的煙氣參數(shù)如下:

(1)收塵效率:η＞99.5%;

(2)微硅粉:總量約1.67萬(wàn)t/a;

(3)煙氣含塵量:＜50 mg/m3;

(4)煙氣排放總量:3×174 000 m3/h;

(5)排放煙塵總量:3×9 kg/h。

7 結(jié)語(yǔ)

該工程自2008年投產(chǎn)以來(lái)，至今收塵系統(tǒng)操作穩(wěn)定、整體運(yùn)行良好。通過(guò)對(duì)永昌硅業(yè)工業(yè)硅電爐的收塵設(shè)計(jì)，結(jié)合工程投產(chǎn)至今的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)及需要改進(jìn)的方面總結(jié)如下:

(1)采用表面冷卻器、粗分離器、正壓布袋除塵相結(jié)合的收塵方式，收塵效率可保持在99%以上，收塵效果好。

(2)3臺(tái)電爐共用1臺(tái)布袋除塵器，正常工作時(shí)互不影響，在保證收塵效率的條件下，可使設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單，布置緊湊;節(jié)省投資、減小占地面積。

(3)粗分離器收下的粗煙塵含碳量高，可通過(guò)制球車間壓成球團(tuán)后送入硅鐵電爐進(jìn)行熔煉，達(dá)到了回收利用粗煙塵的目的。

(4)布袋收塵器收下的微硅粉量大，堆密度小，通過(guò)加密后，可將堆積密度由原來(lái)的160～250 kg/m3提高到600 kg/m3，可增加微硅粉的堆存量;其作為工業(yè)硅冶煉的副產(chǎn)品，應(yīng)用前景廣闊。

(5)電爐煙氣量大，溫度高，屬可回收利用的余熱資源，并可節(jié)省能耗，節(jié)約資源，在下期工程中，應(yīng)整體考慮電爐煙氣的余熱利用。

(6)一二期工業(yè)硅冶煉采用的還原劑均采用低S原料，煙氣凈化后排放量低于國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)與當(dāng)?shù)氐呐欧趴偭俊ｋS著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，還原劑用量增大，含S量會(huì)有變化，在后期的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮脫S系統(tǒng)，響應(yīng)國(guó)家與地區(qū)節(jié)能減排的政策，保護(hù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境。

[1]實(shí)用工業(yè)硅技術(shù)編寫組.實(shí)用工業(yè)硅技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2]黃海霞.工業(yè)硅電爐煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].鐵合金，2005(3):40－43.

[3]李英久，蘇曉燕，李曰凱.淺談工業(yè)硅廠電爐煙氣治理及微硅粉回收工程設(shè)計(jì)[J].輕金屬，2005(7):45－47.

[4]楊麗芳，張志凌，何家寧，等.用于硅鐵電爐煙氣除塵的先進(jìn)技術(shù)[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2007(1):99－103.

Dust Collection Design of Electric Furnace for Industrial Silicon

QIAO Wei，MAO Kang－ lin
(Kunming Engineering ＆ Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd，Kunming 650051，China)

According to the characteristics of flue gases of No.II phase industrial silicon electric furnace，the surface cooler，primary separator，a complete set of dust collection technology with bag dust collector were adopted to conduct comprehensive treatment for flue gases in the design.Moreover，combined with operation condition of practical production，the effects of flue gas treatment were analyzed by introducing the main parameters and main equipment in the dust collection design，and the improvement measures were put forward.

Industrial silicon;flue gas;dust collection design

X701.2

A

1004－2660(2011)04－0014－03

2011－05－06.

喬維(1984－)，女，陜西人.主要研究方向:冶金工藝設(shè)計(jì).E－mail:z_qiaowei@126.com