硅系铁合金电炉烟气净化及回收设施技术规范

1硅系铁合金电炉烟气净化及回收设施技术规范1、工作简况1.1工作任务来源本工作任务是依据《国家发展和改革委员会[发改办工业（2006）1039号]》文件〈国家发展改革委办公厅关于印发2006年行业标准项目计划的通知〉和国家科技部《科技基础性工作专题项目》所属课题〈冶金固体废弃物资源化综合利用标准体系的研究〉项目，项目编号：2004DEA70990。并遵照《国发[2005]40号》和《国务院关于加快推进产能过剩行业结构调整的通知》以及发改产业[2006]567号《关于推进铁合金行业加快结构调整的通知》的精神，以科学发展观为统领，由冶金工业信息标准研究院负责组织制定《硅系铁合金电炉烟气净化及回收设施技术规范》行业标准，以指导和监管该行业今后的调整、提高、完善与和谐发展的需要。1.2工作简要过程技术规范编制起草单位自接到任务后，于2005年5月成立了规范编制起草小组，召开多次工作会议，就规范的性质，适用范围、内容进行了讨论，拟定了编写提纲，并对西北、西南、华北地区铁合金发展比较集中的地区和企业进行了环保观状实地考察，考察期间与部分环保治理较好的典型企业进行了座谈和技术交流，了解到硅铁、工业硅电炉烟气净化及回收设施运行现状，吸取了国内有关这方面的科研成果和技术创新。在此基础上又参考国外有关资料，编制出《硅系铁合金电炉烟气净化及回及设施技术规范》（初稿）。2006年6月，冶金工业信息标准研究院于北京组织召开了部分业内专家讨论会，对《硅系铁合金电炉烟气净化及回收设施技术规范》（初稿）进行了较深入的讨论。与会专家对本《技术规范》初稿给予充分肯定，并提出了宝贵的修改意见和建议，后经规范编制组修改后，形成了《硅系铁合金电炉烟气净化与回收设施技术规范》（征求意见稿），相继发往全国20多家生产、设计、科研等单位征求意见，在各单位大力支持下，征得了一些新的意见，编制组经汇总后又进一步修改补充。现向规范审定会提出《硅系铁合金电炉烟气净化及回收设施技术规范》（送审稿）。22、本技术规范制定的必要性“十五”以来，特别国家实施“西部大开发”方针后，我国铁合金工业取得了迅猛发展，但在总体发展进程中也出现了低技术水平的重复建设，工艺装备技术落后，生产能力严重过剩，环境污染严重等状况。据有关资料分析，在全国1570家铁合金生产企业中，环境保护设施完备有效并达标的企业仅占三分之一左右，尚有三分之二企业环保设施不够完备，时开时停，不能同电炉设备同步连续运转，净化后的烟尘浓度不能稳定地达到国家排放标准等要求。环保设施形同虚设，更有甚者有些生产企业根本没有落实“三同时”制度，这致使“十五“期间大气污染指标反升不降的主要源头之一，防治污染环境势在必行。硅系铁合金电炉生产是高能耗的还原冶炼过程，生产过程产生大量烟尘，也称硅尘或微硅粉，其尘量为100-300kg/t产品，它是硅系电炉回收的副产品，烟尘分散度极高，其中90%小于1μm，如不净化回收，绝大部分为飘尘，扩散污染面很广，并对烟尘净化回收工作也带来一定难度。就其技术问题而言，我国历经20多年的生产实践，干法袋式烟气净化除尘技术已完全成熟可靠，并迈向世界先进技术行列。硅铁和工业硅电炉生产回收的微硅粉，大部分主要成分sio290%。据报道，世界上主要生产硅铁及工业硅的国家，年净化回收硅尘或微硅粉约达100多万吨，它被广泛应用于建材、水电、化工、冶金等工农业领域。我国是硅铁和工业硅生产大国和出口大国，硅尘资源很丰富，不仅国内供不应求，价格不断上扬，而且也竞相出口；但目前仅年可回收并利用的硅尘不到20万吨，尚有大部分硅尘由于电炉烟气净化及回收设施不完备，而无有效运行和回收，致使必可回收的几十万吨、价值几亿元的硅尘放散于大气之中，严重地污染环境。为进一步贯彻执行环境保护法规，控制和降低污染，变废为宝，改善环境质量，造福于后代。因此，本技术规范的制定并有效实施，具有重要的社会环境效益和经济效益，一举多得。冶金工业在迅速发展，环境治理“三同时”在逐步落实并实施。但迄今对硅质铁合金电炉烟气净化及回收设施还没有一部统一技术标准可遵循。因此适时编制一部技术规范，对铁合金行业依法、规范、科学地进3行调整，提高、完善和发展是完全必要的，也是非常及时的。对促进硅系铁合金工业的健康和谐发展，必将起到重要的法规制度保证作用。3、本技术规范制定的原则编制本技术规范遵循的原则应符合国情，力求先进实用、可操作。认真总结我国成熟的生产实践经验，立足国内现有的先进设备和材料，尽量降低工程造价。同时借鉴国外一些成熟的技术。注重节约能耗，并为回收余能创造条件。规范条文尽力明确具体，对关键的技术数据作出规定。并为建设单位的管理应用提出要求。4、本技术规范的主要内容及其说明本技术规范共分九章和四个附录，其内容包括：总则，烟气参数及净化流程，烟气管道，烟气冷却设备，主风机及烟囱，输灰、贮灰设备，热工监测和自动控制，检测与验收等。现将其主要条文作如下说明。4.1总则鉴于我国铁合金行业目前正处在结构调整过程中，提高和完善铁合金行业环保设施的水平是调整过程中的一个重要内容。总则中首先对本规范的适用范围作了规定，它不仅适用于硅系铁合金电炉的烟气净化及回收设施，而对冶炼其他品种的铁合金半封闭电炉皆可参照执行。总则中对烟气净化设施的外排烟气达标提出要求，建设地区如有地方排放标准的，必须达到地方排放标准，无地方标准的，必须达到相应的国家排放标准。总则中对全面贯彻国家安全生产、劳动保护，综合利用、变废为宝的各项方针政策作出具体规定。建成投产后，必须配备足够的人力物力管理用好烟气净化设施。还要接受上级主管部门的监督，真正发挥环保设施的作用。4.2烟气参数的确定烟气参数主要指电炉产烟气量及相应的温度和含尘量。是烟气净化设施的主要设计依据。因此必须符合生产实际。电炉冶炼还原过程将产生含CO70~90%的高温含尘炉气（称荒煤气），该炉气在处口上方与空气接触燃烧后生成大量高温含尘烟气。然后由设置的炉盖形集烟4罩收集导出。集烟罩导出的烟气量大小和炉子容量大小，烟罩型式，操作状况有关。本规范附录1列出的各种电炉容量的产烟气量和相应的温度是按半封闭集烟罩的条件给出的。也就是按集烟罩下部设置3-6个炉门，捣炉拨料时逐一开启，随后关闭，来控制进入罩内的冷空气量。调节控制是以集烟罩下口不往外溢烟气，集烟罩出口处呈微负压为主要标志。如果冶炼操作人员进行炉口操作后不关闭炉门，或者集烟罩与炉口间不装设炉门，设计排烟量要适当加大，烟气温度也要相应降低。4.3烟气净化流程的选定目前国内各铁合金厂电炉烟气净化流程有两种，一种是主引风机安置在除尘器前，袋式除尘器为正压运行，称正压流程。一种是主引风机设置在除尘器后，袋式除尘器负压运行，称负压力流程。两种流程最主要差异是：正压袋式除尘器为压入式，设备壳体简单，只起围挡防雨作用。设备钢耗量省，造价低些。而负压袋式除尘器为吸入式，要求设备壳体密封，并要承受6000Pa以上压力。设备钢耗量及造价相对高些。此外，由于正压流程主引风机流过的为含尘烟气，为避免风机过快磨损，主引风机前必须设有粉尘预分离器，将烟气中的粗颗粒预先分离出，以减少对风机的磨损。编制组调研的30多个生产企业中，约有三分之二采用的是正压流程。不过，在此还要提示有关企业，袋式除尘器选用的滤料多为玻璃纤维材质，在潮湿地区存放玻璃纤维会潮解，将缩短其使用寿命。因此，烟气净化流程选择时要根据工程条件不同而因地制宜决定。4.4烟气的冷却降温方式的选择由于袋式除尘器的滤袋材质有耐温限制，高温烟气进入除尘器前，烟气超温时，必须进行冷却降温。烟气净化系统的降温方式有两种：烟气管道散热降温和专用空气冷却器降温。输送烟气管道能降多少温度与烟道长短及烟道直径大小有关。烟道长短决定于车间和厂区总图布置，短者几十米，长者上百米。烟道越长降温越多。而烟5道直径大小决定于炉子容量及烟气量。单位烟气量的比表面积小，降温效果就差。反之降温效果好。例如6000KVA与50000KVA电炉，其烟道散热比表面积相差3倍左右。总之，烟道降温效果。应经计算决定。编制组在现场调查中发现，某厂小容量硅铁电炉的烟气净化系统烟气管道较长（长约百米）。输送到袋式除尘器入口的烟气温度己降到200℃左右。则就不需要再设专用的空气冷却器了。如果经计算，靠烟道降温不能满足袋式除尘器对烟气温度的要求，应当设计专用的空冷却器。4.5烟气净化设备的选型硅系铁合金电炉生产中产生的烟尘有两部分组成：其中80-90%为高温熔池中硅和一氧化硅气体透过料层上升再氧化生成的二氧化硅微粒，粒径小于1μm。其余10%为熔池上固体料层中粉料被上升气流夹带出，粒径10-50μm。为实现高效率除尘，并回收高质量微硅粉，本规范规定设两级除尘：第一级用粗颗粒预分离器，除尘10μm以上粒子，并且避免了火红炭粒进入除尘器烧坏滤袋；第二级选用高效率净化的袋式除尘器，净化后的烟气达到排放标准。适用于电炉烟气净化的袋式除尘器有两种：（1）内滤式反吹（或反吸）清灰袋式除尘器，滤袋材质多采用无碱玻璃纤维滤布。有缎纹织、斜纹织及膨体纱织多种规格。其最高耐温280℃。由于烟气中氧化硅微尘分散度高，质轻有粘性，因此要求滤袋过滤表面密实光滑，清灰时，尘饼容易脱落。最好选用缎纹织滤布。国外公司生产的覆膜玻璃纤维滤布，实现了表面过滤，容易清灰，滤袋阻损稳定，但价格昂贵。应作经济比较后选用。（2）外滤式离线脉冲清灰袋式除尘器，也可应用在硅系铁合金电炉烟气净化上，滤袋采用耐高温合成纤维材质。进入除尘器的烟气温度不高于190℃，脉冲袋式除尘器属强清灰型，滤袋的滤速可提高，设备的耗钢量较低。综上所述，袋式除尘器是烟气净化系统的核心设备，其造价约占除尘系统的一半左右。连续稳定运行并达标排放至关重要。一定要综合分析多方比较后选定。