铁合金电炉高温烟气除尘及余热利用技术

遵义市贵科科技有限公司第1页共5页铁合金电炉高温烟气除尘及余热利用技术韩克余、许善文遵义市贵科科技有限公司摘要：铁合金电炉高温烟气除尘及余热利用技术，是指出炉烟温在450℃~600℃的高温烟气，采用陶瓷过滤器或不锈钢纤维过滤器，对高温烟气进行除尘，并回收高温烟气中的显热和潜热，用于加热助燃气、烘烤物料、生产蒸汽发电和民用。达到降低产品生产成本，提高企业经济效益、减少大气污染物排放的目的。主题词：铁合金电路高温含尘气体高温烟气余热利用一、概述铁合金是一种或两种以上金属和非金属元素与铁元素组成的，并作为钢铁和铸造业的脱氧剂、脱硫剂和合金添加剂等的合金。生产铁合金的主要设备是还原电炉又称矿热电炉，冶炼产品主要有：硅铁、工业硅、硅钙合金、高碳锰铁、硅锰合金、高、中、低硅铬铁、电石等。我国是世界上铁合金生产大国，年产量1000万T以上，其中出口占三分之一。随着我国科学技术进步和产业结构调整，铁合金电炉正在向大型化、自动化方向发展，企业正在向集约化方向发展。铁合金企业是高能耗、高污染企业，例如：每生产1T硅铁，消耗电能8000~9000KWh，焦炭510~530KG，能耗约占产品成本的遵义市贵科科技有限公司第2页共5页40~50%。生产过程中产生大量的高温含尘气体，每生产1T硅铁，排除450~600℃的高温含尘气体约50000Nm³/h,粉尘浓度5g/Nm³，对大气造成严重污染。高温烟气带走热量相当于冶炼能耗的40~50%。随烟气排入大气形成温室气体，使气候变暖，直接影响人类的存活和发展。因此，研究高温烟气除尘和余热回收利用对我国铁合金企业的发展具有重要意义。2004年国家发改委将干法除尘技术列入国家重大技术装备，技术开发专项进行重点推广。2005年国家发改委《节能中长期专项规划》十大重点工程，其中一项就是余热利用工程。二、高温烟气除尘技术高温烟气除尘是在高温450℃~600℃的条件下，对烟气进行气固分离，实现烟气净化的一项技术。它可以最大限度地利用烟气的物理显热、化学潜热和动力能以及最有效利用烟气中的有效资源。因此，它不仅成为电力能源和相关工业研究的热点也是环保行业的重要研究课题。高温除尘技术研究开展始于20世纪70年代。20世纪90年代取得最大进展。首先是一批先进、高性能无机膜过滤材料的开发成功为高温除尘在工业上的应用奠定了基础。高温除尘技术如高温密封技术，过滤元件再生技术，在线检测技术以及自动化控制技术的提高，大大推动了高温烟气除尘技术的工业应用。铁合金电炉烟气出炉温度多在500℃以上，现多采用除尘效率高的袋式除尘器进行干法除尘。袋式除尘器的滤袋多采用常规的有机纤遵义市贵科科技有限公司第3页共5页维和玻璃纤维滤料。其耐温为150~250℃，故高温烟气在进入袋式除尘器之前均要设立烟气降温装置。高温烟气降温装置有直接降温，如混入冷风喷雾等，有间接降温如自然空冷器、机力冷却器、水套冷却器等。直接降温烟气量增大，在经济上不合算；间接降温烟气量少，但需要增大降温装置的投资，而且烟气余热回收困难。高温烟气除尘是采用高温滤料如：石英砂颗粒除尘器、金属纤维、陶瓷纤维、编织袋的袋式除尘器；和以烧结微孔陶瓷、烧结金属纤维毡为过滤元件的除尘器。第一种除尘效率低；第二种强度低，抗腐蚀性差，第三种具有耐高温、热膨胀系数小，耐腐蚀，强度高，孔隙率高，阻力低，孔径分布均匀，除尘效率高，适用范围广等一系列优点，特别是非氧化物陶瓷微孔材料——碳化硅成为当今世界各国高温烟气除尘的首选材料，已在高温烟气除尘、煤气净化中得到广泛应用。高温烟气除尘除合理选择滤料外，还要有一系列工艺技术及设备作保障，包括：钢结构、高温风机、高温阀门、高温传感器及控制技术，滤袋清灰再生技术等。钢结构的材料应按最高允许温度选用相应的耐热钢。风机应选用耐高温风机，如W4--72,W5--47,W5--48等，其耐温可达700℃，当风机安装在除尘器前端，烟气含尘浓度高于3000㎎/m³时，应在风机前安装前置除尘效率不低于85%的预除尘器。高温阀门应采用耐热不锈钢或耐热铸铁制造，滤袋清灰采用脉冲清灰，压缩空气压力不应低于0.6MPa。耐高温传感器主要是耐高温压力变送器，目前国内产品最高介质温度可达900℃。遵义市贵科科技有限公司第4页共5页三、高温余热回收利用铁合金电炉烟温高，烟气量大，具有很高的回收价值。余热利用主要用于以下三个方面：1、余热直接利用。直接利用最为经济有效。（1）用净化后的烟气作为助燃空气，通过气封炉门将热能返回炉内，提高燃烧效率达到节约冶炼能耗的目的。（2）预热和烘干入炉炉料，减少物料中的含水量，提高炉料温度，将热量带回炉内，达到直接节能的目的。（3）产生蒸汽和热水供生产和民用。2、余热发电电能是一种使用方便，灵活的高级能源。采用高温除尘过后的洁净气体进行余热发电有以下三种方式进行循环利用。（1）利用余热锅炉生产蒸汽，在通过汽轮发电机发电，由于进入余热锅炉的高温烟气已进行除尘，高温烟气含尘浓度低，余热锅炉不需设清灰系统，传热效率高而且稳定。（2）以高温余热作为燃气轮机工质的热源，经加压、加热的工质推动汽轮机做功，带动压气机工作的同时，带动发电机发电。（3）采用低沸点工质（如氟里昂等）回收中，低温余热产生氟利昂蒸汽按朗肯循环在透平中膨胀做功带动发电机发电。3、热尿系统对不能直接利用的低温余热，可以将它作为热尿系统的低温热遵义市贵科科技有限公司第5页共5页源，通过热尿提高温度水平然后加以利用。除上述三种方式外，根据余热资源的具体条件，还可以考虑综合利用、循环利用和梯级利用系统，做到“热尽其用”，例如，供余热锅炉生产蒸汽后排出的烟温仍在150~200℃，可用于助燃空气从气封炉门鼓入炉内，还可以用于物料烘干。在比较不同余热回收利用方案时，按下列原则选用（1）回收效率尽可能高（2）回收成本尽可能低，或投资回收期尽可能强（3）适应负荷变化的能力强。具体可参照附图所示的余热回收利用方式。