摘要：文中介绍了在铁合金电炉上应用电收尘器净化烟气的实践，概述了电收尘器的工作特点、烟尘的特性、烟气净化的工艺流程，以及电收尘器的收尘效果。指出应用电收尘器吸尘是目前铁合金电炉的最佳收尘方法，它开拓了铁合金电炉消烟除尘的新途径。
前言
铁合金电炉在生产过程中，所产生的大量烟气和烟尘，不仅污染了环境，而且危害操作人员的健康。目前采用干式布袋收尘器和湿式文丘里收尘器两种方法处理烟气有其各自的优、缺点。
我厂与鞍山静电技术研究设计院合作，首次将电收尘器应用到高碳锰铁、锰硅合金电炉上治理烟气。实验结果表明，冶炼其它铁合金的烟气，也可采用电收尘器进行治理，并可达到要求的排放标准。
1989年，我厂为1台12.5MVA半封闭电炉配置了一套电收尘装置，几年的运行实践证明，用电收尘器治理烟气是一种除尘效率高、耗能低、运行安全可靠、作业率高、操作维修方便、使用寿命长且无二次污染的除尘方法，是铁合金电炉烟气净化的最佳方法，可以在铁合金行业烟气治理上推广使用。现将具体情况介绍如下，并加以探讨。
烟气中的粉尘特性及其分析
烟气状况
烟气量
12.5MVA半封闭式电炉烟气量的测定结果为：高碳锰铁40503m3/h，锰硅合金 38062m3/h。
烟气中的粉尘浓度
电炉烟气中的粉尘浓度主要取决于原材料条件、冶炼炉况、炉气温度等，一般波动较大。经测定：高碳锰铁烟气中粉尘浓度为4000－4800mg/m3，锰硅合金烟气中粉尘浓度为1700－2300mg/m3。
烟气的温度与湿度
经测定，半封闭高碳锰铁和锰硅合金电炉的烟气温度最高在500左右，烟气的湿度为1%－2%（体积），烟气的温度和湿度与炉内料层的厚薄及原料含水分的多少直接相差。
粉尘特性
烟气中粉尘的物理化学性质，将直接影响采取何种除尘措施及除尘效果。高碳锰铁和锰硅合金的烟气及粉尘的各种技术参数见表1－表4。电炉烟尘比电阻与温度的曲线如图1所示。
表1 烟气中粉尘的物理化学性质
| 冶炼品种 |
真比重(g/cm3) |
假比重(g/cm3) |
平均粒径（μm） |
比表面积（cm2/m） |
安息角（°） |
水中沉淀特性mm/分 |
| 高碳锰铁 |
2.9 |
0.895 |
5.05 |
7402.8 |
53 |
0.861 |
| 锰硅合金 |
3.0 |
0.654 |
3.24 |
8467.5 |
58 |
0.623 |
表2 烟尘的化学成分（%）
| 烟尘种类 |
MnO |
SiO2 |
Fe |
CaO |
MgO |
Al2O2 |
P |
| 高碳锰铁烟尘 |
25.65 |
23.00 |
2.00 |
6.73 |
4.19 |
4.30 |
0.048 |
| 锰硅合金烟尘 |
14.94 |
21.70 |
4.00 |
4.48 |
3.68 |
5.10 |
0.110 |
表3 烟尘粒子分散度
| 烟尘种类 |
粒度分布（μm）%（含量） |
| ＞50 |
50-40 |
40-30 |
30-20 |
20-10 |
10-5 |
5-3 |
＜3 |
| 高碳锰铁烟尘 |
0 |
5.8 |
5.7 |
6.4 |
5.4 |
3.8 |
57.1 |
15.8 |
| 锰硅合金烟尘 |
0 |
14.2 |
1.1 |
1.6 |
1.9 |
3.0 |
32.9 |
45.3 |
表4 烟尘比电阻
| 温度（℃） |
比电阻（Ω·cm） |
| 高碳锰铁烟尘 |
锰硅合金烟尘 |
| 常温 |
|
5.91×108 |
| 50 |
1.17×1011 |
8.45×108 |
| 75 |
1.31×1011 |
2.29×1010 |
| 100 |
1.06×1012 |
3.46×1011 |
| 125 |
2.27×1012 |
2.86×1011 |
| 150 |
2.79×1012 |
2.46×1011 |
| 175 |
3.77×1012 |
1.10×1011 |
| 200 |
5.89×1012 |
5.00×1010 |
| 225 |
7.58×1012 |
1.70×1010 |
| 250 |
1.39×1013 |
3.64×109 |
| 275 |
|
1.76×109 |
| 300 |
|
5.48×108 |
上述资料的分析可知，这些烟气中的粉尘特性是：轻而细、密度低、胶结性能强，不易沉降、吸湿性较强、在金属或纺织品上的粘着力较强，在高温烟气中的比电阻偏高，堆积性差、分离性能不良等。
电收尘器的工作特点
电收尘器的工作特点是，在两个曲率半径相差较大的金属电极上通以高压直流电，维持一个足以使气体电离的静电场。气体电离后所生成的电子、负离子和正离子付着在通过电场的粉尘上，使粉尘带电成为荷电粉尘。荷电粉尘在电场力（库仓力）的作用下，向极性相反的电极运动，并沉积在其内壁上，以达到粉尘与气体分离的目的。
根据电收尘器的工作原理，设计中考虑设有四个电场，并采用预荷电静电凝聚、交变极距的技术，前两个电场以预荷电静电凝聚为主，以便提高电收尘器的除尘效率。
铁合金电炉烟气中的粉尘微细，平均粒径为2.15－5.05μm，且比电阻大，不易回收。而预荷电静电凝聚后粒径增大20－50倍，它大大加大了集尘极粉尘层中空气间隙，使比电阻下降，提高了收尘效率。
电收尘器治理电炉烟气的工艺流程
铁合金电炉在生产过程中产生大量带有粉尘的高温烟气，首先经过水冷烟道，风冷热交换器降温，使高温气体降至300℃以下，再进入电收尘器进行收尘。净化后的烟气（含尘浓度已达到排放标准）由引风机送至烟囱排空。集尘经电收尘器极板上的粉尘振打装置振打后落入集尘斗内，粉尘送至烧结车间进行烧结，制成烧结矿后返回电炉使用。
电收尘器治理烟气的工艺流程如图2所示。
电收尘器的主要技术参数[page]
电收尘器的主要技术参数见表5。
该系统的动力消耗为：引风机电机75kW，风冷热交换器电机为45kW,摇臂锤机械振打电机为0.5kW×4＝2kW，总计122kW。
表5 电收尘器的主要技术参数
|
项目名称
|
单位 |
数量 |
| 处理烟气量 |
m3/h |
78000 |
| 入口烟气温度 |
℃ |
250-300 |
| 电场型式 |
|
干式卧式单室四电场，钢体 |
| 电场有效截面积 |
m2 |
24 |
| 电场风速 |
m/s |
0.9 |
| 电极间距 |
mm |
300-400 |
| 收尘极型式 |
|
C480 |
| 电晕极型式 |
|
星型线 |
| 有效收尘面积 |
m2 |
2765.4 |
| 驱进速度 |
cm/s |
3.8 |
| 烟气在电场中停留时间 |
s |
17.8 |
| 振打型式 |
|
摇臂锤机械振打 |
| 高压电源设备（电压） |
kV |
72、100 |
| 高压电源设备（电流） |
mA |
400、600 |
| 除尘效率 |
% |
98.5 |
| 设备外型尺寸 |
mm |
27920×7500×13570 |
| 设备总重量 |
t |
157 |
电收尘器的收尘效果
我厂电收尘器投产后几年的运行实践证明，其除尘效果显著，收尘效率达到97%－99%，粉尘排放浓度在100mg/m3以下，低于国家允许排放的粉尘浓度。
电收尘器的除尘效果见表6。
表6 电收尘器的使用效果
| 项目名称 |
单位 |
高碳锰铁 |
锰硅合金 |
| 进口烟气量 |
m3/h |
40503 |
38062 |
| 出口烟气量 |
m3/h |
45753 |
46262 |
| 进口烟气温度 |
℃ |
220 |
190 |
| 出口烟气温度 |
℃ |
170 |
160 |
| 进口含尘浓度 |
mg/m3 |
4404.3 |
2005 |
| 出口含尘浓度 |
mg/m3 |
97.2 |
60.1 |
| 进口烟尘量 |
kg/h |
178.39 |
76.4 |
| 出口烟尘量 |
kg/h |
4.67 |
2.48 |
| 进口烟气流速 |
m/s |
41.76 |
50.7 |
| 出口烟气流速 |
m/s |
18.31 |
19.9 |
| 环境温度 |
℃ |
17 |
25 |
| 收尘效率 |
% |
97.38 |
96.4 |
技术经济分析
电收尘器收尘效率高，在高压静电设备正常运行的情况下收尘效率通常在97%－98%之间，在铁合金电炉烟气含尘浓度较高的情况下高碳锰铁和锰硅合金烟尘出口排放浓度分别为97.2mg/m3和60.1mg/m3。
由于电炉烟尘的比电阻偏高，且十分微细，电场常常发生逆电离，严重影响尘器的收尘效率和设备的稳定运行。为此，在设计中采用了预荷电静电凝聚、交变极距技术，目的在于增强电场对各种不同烟气量和各种不同粉尘的含尘浓度的适应性，有效地解决了电收尘器净化铁合金电炉烟气的难点，为其在铁合金电炉上净化烟气提供了经验和有效的方法。
测定的数据表明，电收尘器入口烟尘平均粒径为5.05μm，出口烟尘平均粒径为2.15μm，随着烟尘经电场净化次数的增加，其粒径越来越细，且比电阻值越来越大。为此必须采用交变极距技术，才能保证收尘效率。
电收尘器装置投产运行改善了车间内外的环境状况，电炉敞口冶炼时，原操作平台上的烟尘浓度平均为8.3mg/m3，电收尘器投产后在烟尘浓度＜2mg/m3。
电收尘器机械传动设备少，且电机容量较小，有明显的节电效果。
电收尘器的运行安全可靠，使用寿命长，日常维修工作量明显减少。
电收尘器与布袋收尘器的比较
电收尘器投资较少。1989年我厂投资156万元才为12.5MVA电炉建成了一套电收尘器（当时布袋收尘器仅需投资100多万元），而目前仅涨价至230万元，但布袋收尘器却已高达500万元。
电收尘器运行安全可靠，使用寿命长（一般大修期为10年左右），我厂电收尘器已经安全运行八年，仍在继续运行。
电收尘器设备维护工作量小，维修费用低。
电收尘器的综合效益优于布袋除尘器。
结束语
电收尘器在铁合金电炉上的应用是成功的。据鞍山静电院提供的数据，只要各种铁合金烟尘的比电阻均在108－1013（Ω·cm）量级之间，都可采用电收尘器进行收尘。它开拓了铁合金电炉消烟除尘的新途径，可以在铁合金行业全面推广应用，为环保事业的发展，起到积极的促进作用。
电收尘器有许多突出的优点：收尘效率高，耗能低，耐高温，运行安全可靠，维护费用低，维修操作方便，使用寿命长，阻力损失小，无二次污染，可以捕集0.01μm超微细粉尘。所以电收尘器用于铁合金电炉的烟气净化，是最佳的收尘方法。
烟囱出口的烟尘排放浓度低于100mg/m3，符合国家标准的要求，取得了环境效益、显著的社会效益和一定的经济效益。
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