铁合金矿热电炉大气污染控制对策研究.pdf

铁合金矿热电炉大气污染控制对策研究 肖怀德 中冶赛迪工程技术股份有限公司， 重庆 400013 摘要 根据重庆市某县锰矿资源、 环境实际情况， 在分析12 500 kVA 铁合金矿热电炉生产硅锰合金所产生的大气污染 物状况和特性的基础上， 着重就大气污染防治的工艺技术路线和效果进行了深入的分析研究， 提出了有效减轻环境空 气污染影响的大气污染控制对策措施。 关键词 铁合金; 矿热电炉; 大气污染; 控制对策 STUDY ON AIR- POLLUTION CONTROL MEASURES FOR THE FERROALLOY SMELTING ELECTRIC FURNACE Xiao Huaide MCC Saidi Engineering Co. ，Ltd，Chongqing 400013，China AbstractAccording to a certain countys current situation of manganese resources and environment in Chongqing，the states and characteristics of the pollutants generated by 12 500 kVA ferroalloy smelting electric furnace are analyzed in this paper. On that basis，the technology route for air-pollution prevention and its effect are throughly discussed and analyzed，and the ef- fective measures for reducing air-pollutions negative impact are proposed. Keywordsferroalloys;ore-smelting electric furnace;air-pollution;control measures 0引言 重庆市某县锰矿资源储量丰富， 是全国四大锰矿 区之一。由于交通不便， 矿产资源一直没有得到很好 地开发利用， 国民经济十分落后， 属于“国贫县” 之 一。随着西部大开发战略的实施、 基础设施建设的加 强、 交通状况的改善以及“开发锰矿资源、 带动经济 发展” 战略方针的制定， 近几年来， 先后技改、 新建了 一些利用12 500 kVA矿热电炉生产硅锰合金项目。 由于该县属于大山区， 山地多， 平地极少， 锰矿资源分 布区， 适合建厂的土地资源有限， 大气扩散条件较差， 环境空气污染已成为当地急需解决的环保问题。因 此， 针对铁合金矿热电炉污染特点， 寻找一条即节约 土地资源和能源、 又能有效减少排放的大气污染防治 的途径， 确保社会经济的可持续发展， 是摆在企业、 主 管部门面前的需要迫切解决的一道难题。 112 500 kVA铁合金矿热电炉生产情况和大气污 染物特性 1. 1生产配置及工艺流程 12 000 kVA 矿 热 电 炉 主 要 生 产 设 施 配 置 为 12 500 kVA矿热电炉 1 台， 铁水包 2 个， 锭模 6 个， 主 变压 器 1 台。 作 业 时 间 330 d/a，年 产 硅 锰 合 金 2. 5 万 t。 生产工艺流程见图 1。 图 1铁合金矿热电炉生产硅锰合金生产工艺流程 1. 2主要原辅材料消耗及成分 利用锰矿生产硅锰合金的主要原辅材料为锰矿 石、 富锰渣、 硅石、 铁屑、 焦丁等。12 500 kVA矿热电 炉原辅材料消耗量及成分见表 1 和表 2。 表 112 500 kVA 矿热电炉原辅材料消耗量 原辅材料名称 单位产品消耗量 / tt － 1 年消耗量 / ta － 1 锰矿石2. 0852 000 富锰渣0. 4210 500 硅石0. 143 500 焦丁0. 41610 400 铁屑0. 164 000 87 环境工程 2010 年 4 月第 28 卷第 2 期 表 2主要原辅材料成分 项目Mn SiO2 CaOMgO Al2O3 FePS其他 锰矿石29194. 123. 340. 461. 50. 40. 2441. 94 富锰渣301616. 547. 743. 481. 00. 080. 424. 79 硅石97 ～ 99 0. 4 ～ 0. 70. 45 ～ 0. 530. 01 ～ 0. 020. 4 ～ 0. 9 铁屑4. 5450. 150. 543. 85 焦丁0. 4999. 51 1. 3大气污染物特性分析 铁合金生产对环境的影响主要是冶炼产生的烟 尘对环境空气造成污染。12 500 kVA矿热电炉生产 过程中将产生大量含尘烟气， 由于所用原辅料含硫量 很低， 所以烟气中 SO2含量很小， 小于130 mg/m3 ， 远 小于排放标准值。因此， 12 500 kVA矿热电炉产生的 大气污染物以烟尘为主， 其特性见表 3、 表 4。 表 3生产硅锰合金产生的烟尘化学成分 成分MnO SiO2Fe2O3 CaOMgO Al2O3 P 含量 /21. 525. 9 31. 74. 796. 21. 66. 1 表 4生产硅锰合金产生的烟尘分散度 成分MnO SiO2Fe2O3 CaOMgO Al2O3 P 粒度 /μm 5050 ～ 40 40 ～ 3030 ～ 2020 ～ 1010 ～ 55 ～ 3 3 含量 /1. 312. 9 1. 11. 61. 9332. 945. 3 212 500 kVA 铁合金矿热电炉大气污染控制对策 2. 1工艺技术路线的确定 由表 3， 表 4 可见， 铁合金矿热电炉生产硅锰合 金产生的烟尘具有颗粒细的特点， 小于 5 μm 以下的 烟尘约占 78 左右， 因此， 要达到较好的除尘效果， 应选择袋式除尘器。袋式除尘系统分为正压和负压 两种方式。正压袋式除尘器的优点是结构相对简单、 投资较少， 占地少， 能耗小， 缺点是含尘气体通过风 机， 容易磨损叶轮， 不适宜含尘粒径较大、 腐蚀性较强 的烟尘治理。负压袋式除尘器的优点是风机叶轮受 损小， 但缺点是结构相对复杂， 外壳需密闭， 投资较 高， 占地较大， 能耗较高。尤其是大山区， 用地紧张， 交通不便， 以中小企业为主， 资金紧张， 从技术经济角 度考虑， 选择正压袋式除尘工艺， 以节约投资和占地， 降低运行成本。由于烟气温度较高， 且烟尘中含锰元 素， 易产生火花， 设置了风冷器， 以保证除尘系统的正 常运行。 2. 2污染控制原理及工艺流程 1 台12 500 kVA铁合金矿热电炉设置一套正压 袋式除尘系统， 主要由半密闭烟罩、 加料口吸烟罩、 主 管道、 风冷器、 气动系统、 主风机、 布袋除尘器、 反吸清 灰系统等组成。工作控制原理为 铁合金矿热电炉冶 炼产生的含尘烟气通过吸烟罩抽吸后进入风冷器冷 却， 温度降至小于 200 ℃ 后通过主风机从灰斗侧边进 气管进入袋式除尘器， 一部分烟尘在灰斗中自然沉 降， 而细微烟尘随气流进入滤袋， 烟尘被阻留在滤袋 内壁表面。随着滤袋内壁烟尘逐渐增厚， 滤袋阻力也 相应增大， 当除尘器进、 出口压差达到规定的上限值 1 500 Pa时， 气动切换阀开启， 除尘器分室轮流停止 过滤进行反吸清灰。由于气流方向的突然改变， 滤袋 从正压变为负压状态， 此时滤袋变形被吸瘪， 附积在 滤袋内壁的烟尘层龟裂脱落， 掉入灰斗中， 而后， 当反 吸清灰停止时， 滤袋由于受负压变为无压静止状态， 此时烟尘自然沉降到灰斗中。如此反复 2 ～ 3 次， 当 除尘器进、 出口压差降到规定的下限值时， 清灰过程 自动停止， 同时恢复全过滤程序， 如此反复连续工作， 达到含尘烟气净化目的。其净化工艺流程见图 2。 图 2铁合金矿热电炉含尘烟气净化工艺流程 2. 3主要技术参数 根据正压袋式除尘系统的控制原理及工艺流程， 为确保净化效果， 系统主要技术参数见表 5。 表 5正压袋式除尘系统主要技术参数 项目技术参数 主风机风量 / m3h － 1 160 000 风压 /Pa 5 000 电机功率 /kW 355 反吸风机风量 / m3h － 1 22 857 风压 /Pa 5 300 电机功率 /kW 75 袋式除尘器处理风量 / m3h － 1 160 000 过滤风速 / mmin － 1 0. 71 滤袋室组成 /室10 每室滤袋数 /条96 设备阻力 /Pa 2 000 滤袋面积 /m23 755 滤袋材质无碱石墨硅油玻纤袋 烟气参数及系统烟气温度 /℃ 99 出口烟尘排放浓度 / mgm － 3 100 下转第 51 页 97 环境工程 2010 年 4 月第 28 卷第 2 期 图 3脉冲电压、 电流与滤饼含水率之间关系 图 4作用压力、 作用时间与滤饼含水率之间关系 泥的含水率有大幅度的下降， 最佳值范围是 电压 6 000 V、 电流动80 mA左右。 2 带式压榨过滤过程， 压榨力、 压榨时间对活性 污泥高干度脱水有较大影响。最佳值范围是 压榨力 0. 65 MPa、 压榨时间2. 5 min左右。 3 虽然高压脉冲放电超声裂解可以强化城市剩 余污泥脱水效果， 但是， 城市污泥要资源化还需进一 步处理。 参考文献 ［ 1］ 秦曾衍. 高压强脉冲放电及其应用［M］ . 北京 北京工业出版社， 2000 68- 72. ［ 2］芮延年， 刘文杰， 张志红， 等. 带式振动浓缩压榨脱水机理研究 ［J］ . 给水排水， 2002 2 87- 90. ［ 3］芮延年， 闻邦椿. 强化悬浮液絮凝造粒脱水过程的试验研究 ［J］ . 黄金， 2005 1 32- 34. ［ 4］ 冯若， 李化茂. 声化学及其应用［M］ . 合肥 安徽科学技术出版 社， 2004 75- 135. ［ 5］ Yannian Rui. The strengthen mechanics of ultraxonic vibration in the process of memberant separation and its experimental research ［C］ / /Asia-pacific Vibration Conference， 2006 110- 114. 作者通信处吴朝阳210094南京理工大学机械学院博士研究生 E- mailwu. zy ntu. edu. cn 2009 － 06 － 26 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 79 页 2. 4效果分析 12 500 kVA 铁合金矿热电炉烟气采用正压袋式 除尘系统进行净化， 其实际效果根据环保竣工验收监 测数据进行分析。根据环保竣工验收监测报告， 进口 烟尘初始浓度在 2. 3 ～ 5. 1 g/m3， 排放浓度在 21. 6 ～ 46. 7 mg/m3， 除尘效率大于 99 ， 比设计控制指标要 好。为考察烟尘捕集率， 确保厂界烟粉尘达标， 在厂 界无组织排放监控点进行了烟粉尘浓度监测 环境 影响评价要求， 厂界烟粉尘浓度要达标， 除尘系统的 烟尘捕集率应大于 90 ， 结果表明， 厂界无组织排 放监控点烟粉尘浓度在 0. 457 ～ 0. 658 mg/m3， 小于 1 mg/m3的控制标准要求， 因此， 该除尘系统的烟尘 捕集率达到设计控制指标要求。 3结论 12 500 kVA 铁合金矿热电炉采用正压袋式除尘 系统进行烟气净化， 具有投资较少、 占地较少、 能耗低 的优点， 还能确保有效地控制大气污染， 净化效率大 于 99 ， 对环境的影响较小， 能满足标准要求。对于 锰矿资源丰富、 交通不是很便利、 土地资源紧张的山 区， 建设矿热电炉生产硅锰铁合金项目， 是值得推广 的一种大气污染控制技术。 参考文献 ［1 ］ 季学李. 大 气 污 染 控 制 工 程［M ］ .上 海 同 济 大 学 出 版 社， 1992. ［2 ］ 张秀宝， 高伟生. 大气环境污染概论［M］ . 北京 中国环境科 学出版社， 1989. ［3 ］ 钢铁 企 业 采 暖 通 风 设 计 手 册［M］ . 北 京 冶 金 工 业 出 版 社， 1996. 作者通信处肖怀德400013重庆市渝中区双钢路 1 号中冶赛 迪工程技术股份有限公司 E- mailcisdi cisdi. com. cn 2009 － 08 － 05 收稿 15 环境工程 2010 年 4 月第 28 卷第 2 期