硅业工业硅电炉的收尘设计

乔 维，茅康林

(昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南昆明650051)

硅业工业硅电炉的收尘设计

乔 维，茅康林

(昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南昆明650051)

根据二期工业硅电炉的烟气特性，设计采用表面冷却器、粗分离器、布袋收尘整套收尘工艺对烟气进行综合治理。结合实际生产运行的情况，阐述了收尘设计的主要参数及主要设备，分析了烟气治理的效果，提出了改进措施。

工业硅 ;烟气;除尘设计

0 引言

工业硅冶炼产生含微硅粉的烟气，这种烟尘颗粒很细，多数在5 μm以下，属可吸入颗粒物，被人体吸收后，伤害性大。烟气收尘收下的微硅粉在建筑材料、耐火材料和石油工业等方面均有广泛的用途。如用微硅粉和水泥配制的混合砂浆，可节省水泥，提高强度。

电炉烟气的治理方式主要有湿式除尘、高压静电除尘和袋式除尘，国内工业硅生产企业烟气达标排放且运行管理较好的都选用袋式除尘器，袋式除尘器的特点是除尘效率高、运行可靠、管理简单。

现今，工业硅电炉的烟气治理越来越受到生产厂家及环保部门的重视，昆明有色冶金设计研究院股份公司为云南永昌硅业一二期电炉除尘设计，借鉴挪威埃肯公司先进的除尘工艺，解决电炉的烟气净化及回收粉尘的综合利用问题，达到较好的效果。

1 项目概况

永昌公司现有2台12.5 MVA的硅铁电炉和3台25.5 MVA的工业硅电炉，烟气除尘均采用表面冷却器、粗分离器、布袋收尘器处理烟气。电炉烟气主要含SiO2，产生于冶炼过程、加料、捣炉、出硅等工序中，烟气如不及时处理，则会严重污染车间的操作环境和厂区大气。该文主要介绍二期25.5 MVA工业硅电炉的收尘设计。

2 烟气特性

单台25.5 MVA电炉炉口漏风率约300% ～400%，漏风后最大烟气量按照理论计算约为145 000 m3/h，烟气含尘浓度3～8 g/m3，烟气温度(600±100)℃，烟尘真密度 2.1 g/cm3，堆密度(0.15 ～0.25)g/cm3。

烟气成分、烟尘成分、烟尘分散度如表1、表2、表3。

表1 烟气成分表Tab.1 Flue Gases Composition

表2 烟尘成分表Tab.2 Dust Composition

表3 烟尘分散度Tab.3 Dust Dispersion Degree

3 除尘设计

该工艺采用的收尘工艺流程:

电炉烟气⇒表面冷却器⇒粗分离器⇒风机⇒袋式收尘器(烟气排放)

含尘烟气由烟罩通过风管引出，经表面冷却器、粗分离器将烟气温度从500～700℃冷却至200℃左右，同时将烟气中的大颗粒粉尘和碳粒除掉，再用风机正压吹入袋式收尘器过滤，过滤后排放。粗分离器收集的粉尘送企业原有压球车间，布袋尘送微硅粉加密车间加密后作为副产品。布袋收尘器入口管道上设自动混风阀，此阀与收尘器入口温度测点连锁，当温度大于230℃时阀门自动开启。袋式收尘器采用自动清灰，滤袋材质采用耐温250℃的玻纤覆膜滤料，使用寿命可达2 a以上。

2期工业硅电炉有3台，1台电炉配1台表面冷却器和1台粗分离器，3台电炉共用1台布袋收尘器，节省投资，减小占地面积。

除尘工艺流程图如图1:

图1 电炉烟气除尘工艺图Fig.1 Process Chart of Dust Collection for Flue Gas from Electric Furnace

4 主要设计参数

(1)收尘效率

袋式收尘器收尘效率:99%;

总收尘效率:99.5%。

(2)漏风率

表面冷却器+粗分离器漏风率:5%;

风机入口漏风率:2%;

管道阀门漏风率:3%;

总漏风率:20%。

(3)阻力

电炉烟罩负压:300 Pa;

表面冷却器+粗分离器阻力损失:1 000 Pa;

袋式收尘器阻力损失:2 000 Pa;

管道阀门阻力损失:500 Pa;

风机出口正压:2 800 Pa;

总阻力损失:4 000 Pa。

5 主要设备

(1)表面冷却器

每台电炉配套表面冷却器1组，传热面积2 100 m2，冷却管规格Φ920 mm。

(2)粗分离器

每台电炉配套粗分离器1台，蜗壳Φ 7 020 mm，粗分旋风筒Φ 2 800 mm。

(3)袋式收尘器

3台电炉配套袋式收尘器1台，为正压内滤式，双列分室组合，共22室，过滤面积24 200 m2，滤袋规格Φ292×10 000 mm。

(4)收尘风机

每台电炉配套风机1台，风机风量360 000 m3/h，风机全压4 600 Pa，960 r/min，配套电机Y630—8，N=800 kW，电压10 kV。

(5)反吹风机

每台袋式除尘器设置2台反吹风机用于清灰，风机风量54 285 m3/h，风机全压4 462 Pa，1 450 r/min，配套电机 Y315M1—4，N=132 kW，电压380 V。

(6)加密仓

袋式收尘器收下的粉尘经埋刮板输送机送至加密仓进行加密，加密仓2个，规格为220 m3。微硅粉经加密仓加密后，可将堆积密度由160～250 kg/m3提高到600 kg/m3。

6 除尘效果

电炉烟气经表面冷却器、粗分离器、布袋收尘后，除尘效果及从布袋逸出的烟气参数如下:

(1)收尘效率:η＞99.5%;

(2)微硅粉:总量约1.67万t/a;

(3)烟气含尘量:＜50 mg/m3;

(4)烟气排放总量:3×174 000 m3/h;

(5)排放烟尘总量:3×9 kg/h。

7 结语

该工程自2008年投产以来，至今收尘系统操作稳定、整体运行良好。通过对永昌硅业工业硅电炉的收尘设计，结合工程投产至今的实际运行情况，对设计的优点及需要改进的方面总结如下:

(1)采用表面冷却器、粗分离器、正压布袋除尘相结合的收尘方式，收尘效率可保持在99%以上，收尘效果好。

(2)3台电炉共用1台布袋除尘器，正常工作时互不影响，在保证收尘效率的条件下，可使设备维护简单，布置紧凑;节省投资、减小占地面积。

(3)粗分离器收下的粗烟尘含碳量高，可通过制球车间压成球团后送入硅铁电炉进行熔炼，达到了回收利用粗烟尘的目的。

(4)布袋收尘器收下的微硅粉量大，堆密度小，通过加密后，可将堆积密度由原来的160～250 kg/m3提高到600 kg/m3，可增加微硅粉的堆存量;其作为工业硅冶炼的副产品，应用前景广阔。

(5)电炉烟气量大，温度高，属可回收利用的余热资源，并可节省能耗，节约资源，在下期工程中，应整体考虑电炉烟气的余热利用。

(6)一二期工业硅冶炼采用的还原剂均采用低S原料，烟气净化后排放量低于国家规定的排放标准与当地的排放总量。随着生产规模的扩大，还原剂用量增大，含S量会有变化，在后期的设计中应考虑脱S系统，响应国家与地区节能减排的政策，保护当地环境。

[1]实用工业硅技术编写组.实用工业硅技术[M].北京:化学工业出版社，2005.

[2]黄海霞.工业硅电炉烟气除尘系统设计[J].铁合金，2005(3):40－43.

[3]李英久，苏晓燕，李曰凯.浅谈工业硅厂电炉烟气治理及微硅粉回收工程设计[J].轻金属，2005(7):45－47.

[4]杨丽芳，张志凌，何家宁，等.用于硅铁电炉烟气除尘的先进技术[J].环境工程学报，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.

乔维(1984－)，女，陕西人.主要研究方向:冶金工艺设计.E－mail:z_qiaowei@126.com