钛渣电炉净化.doc

高钛渣电炉高温烟气净化除尘系统吕维宁 陈兴军贵阳铝镁设计研究院 贵州贵阳 550004世界上对钛金属制品的需求主要受工业和军事航空航天业的需求的推动。海绵钛金属大约65用于航空航天业，大约35用于化工、发电、海运、军械、医疗等。近年来海绵钛金属需求增长主要来自商用航空器的消费增长。高钛渣是含TiO2较高的一种富钛料，它是钛白、海绵钛和电焊条等生产领域的理想原料矿。世界上的高钛渣的设计生产能力为250万吨/年左右，目前，我国总设计生产能力仅占全世界的4。高钛渣电炉是海绵钛生产的首要工序，它是将钛铁精矿与石油焦按比例配料，送入高钛渣电弧炉进行高温冶炼，冶炼后得到富含二氧化钛的高钛渣和生铁，生铁作为副产品外售，高钛渣再经过氯化、精制、还原蒸流、电解、加工等工序成为商品海绵钛。高钛渣电炉在冶炼过程中产生大量含尘烟气，烟尘粒径较小，因此，如果不采取有效的烟气处理装置，高钛渣电炉的含尘烟气对周围环境和人体健康都会造成危害。1高钛渣电炉的烟气特性高钛渣电炉与半封闭式矮烟罩的硅铁电炉大体相似，排烟方式采用半封闭式矮烟罩（一般烟罩口距电炉口约1.8米左右）。高钛渣电炉技术参数和烟气特性参数如下。烟气温度：350400烟尘浓度：8001500mg/Nm3烟气成分:名称Co2 N2O2 H2O比例15-18%25-78%5%2 %矿渣原料成份：名称钛铁矿石油焦沥青比例85101247粉尘粒径分布表：规格200目230目270目320目340目360目360目比例408864331粉尘堆比重：200g/m3烟尘比电阻：3.310125.51014 .m以上各项参数主要取决于冶炼炉工况和半封闭烟罩侧门操作工艺，其中当出现刺火，翻渣和坍料瞬时，烟气量波动将增加30%，烟气温度最高可达900。半封闭型电炉烟气净化工艺均采用干法净化流程，即袋式除尘或静电除法。目前世界上绝大部分电炉是采用袋式除尘净化烟尘，如采用静电除尘法，则另外必须设置烟气增湿调质塔,使烟尘比电阻降到91011.m才能适应电除尘器的特性且除尘效率远远不如袋式除尘器。2高钛渣电炉电炉烟气净化的特点由于以下所列原因，高钛渣电炉的烟气净化与一般工业除尘方法相比，存有一定的难度及其特性，具体体现在： 烟气量大，烟气含尘浓度高。 粉尘细（80%以上粉尘粒径小于1u）。 烟气处理温度高，一般要求处理温度不低于140，如温度过低，则会造成粉尘粘性增加，并可能引起结露。3设计技术原则（1）半封闭式矿电炉烟气净化a.新建或改建的3500KVA以上的电炉，应采用半封闭集烟罩，3500KVA以下电炉也应尽量采用半封闭集烟罩。b.电炉烟气在降温冷却时要考虑余热利用。c.小于3500KVA的电炉可采用混野风降温方式。d.大于3500KVA的电炉一般采用U型管冷却器间接冷却方式。e.10000KVA以上的电炉可考虑采用余热锅炉冷却方式。f.大中型电炉的烟气净化设备，应选用大型反吹清灰的滤袋除尘器，配备玻璃纤维等材质的滤袋。（2）封闭式矿热电炉烟气净化冶炼高碳铬铁、锰硅合金等不须和炉口料面操作（拨料和捣炉）产品电炉，应采用封闭式电炉回收煤气，煤气一般采用湿法净化，也可采用干法净化工艺流程。铁合金电炉烟尘排放标准执行国家标准GB9078-1996工业窑炉大气污染物排放标准“铁合金熔炼炉”一类地区排放标准：100 mg/Nm34高钛渣电炉电炉废气工艺参数4.1 硅铁矿热电炉排烟量:炉容 KVA炉气量 Nm3/h排烟量 m3/h1250070000110000(180200)90004860085000(180200)63003500061000(180200)3500230003500040000(180200)4.2 2台6500KVA高钛渣电炉废气工艺参数为例：1、烟气量：80000m3/h 台，三台烟气量183000m3/h（贵州地区）2、烟气温度：180230（冷却后温度）3、含尘浓度：3.1g/Nm34、烟气成份：N2 76% Q2 16.67% CO2 4.44%H2O 2.29%5、烟尘成份：Sio2 90% AL2O3 1.50% Mg0 0.5% CaO 1% C 1%6、烟尘堆比重：0.2t /m35烟气净化工艺流程 事故排放事故烟囱 净化排放 事故阀排烟风机HXS-D分室反吹袋式除尘器硅铁电炉U型冷却器 系统阀 硅粉包装外卖 混风温控阀 图一 6500KVA高钛渣烟气净化工艺流程图高钛渣高温烟气经系统管道，进入U型冷却器冷却、收集、降温，大颗粒烟尘落入冷地器灰斗再引入布袋除尘器进行净化，净化后的净气由风机经烟囱排入大气，收集下来的烟尘由除尘器下部输送设备的卸料口处，进行人工包装后处运。为了节省占地面积及提高除尘系统的运行效率，本方案采取3台矿热电炉组成独立的管道系统。引出一台大型布袋除尘器，进行集中式除尘。6净化系统主要设备6.1袋式除尘器袋式除尘器适合处理细小粉尘，对于0-5um粉径的粉尘，分级效率可达99.5%，袋式除尘器对除去硅铁电炉比电阻高，颗粒细小的高温烟尘是较好的设备，完全可以得到满意效果，投资较电除尘器省，操作管理简单，国内有许多同类型电炉的实践经验，以下推荐采用两种不同类型的袋式除尘器，其技术参数如下：第一方 案 第二方 案型 号： HXS-D-26(A) LCM34027 反吹风袋式除尘器 脉冲长袋除尘器过滤面积： 8000m2 1800m2 过滤风速： 0.44m/min 0.73m/min处理风量： 210000m3/h 80000m3/h清灰方式： 大气反吹 低压喷吹（压缩空气）滤袋材质： 玻纤膨体纱滤布 BWF1050-玻纤针剌毡耐 温： 260 280设备重量： 234.3t 167.5t高钛渣电炉电炉除尘系统的袋式除尘器选型是系统成功的关键问题。负压分室反吹风袋式除尘器系统，由于使用玻纤膨体纱滤布，虽然除尘器选过滤风速较低，设备重量较大，但其滤料价格要比采用脉冲长袋除尘器滤料便宜造价低，因此运行费用低。第一方案的大型负压反吹风布袋除尘器具有除尘较率高，维护方便的特点，但清灰效果稍逊于脉冲布袋，投资比第二方案稍大。第二方案的脉冲长袋除尘器同样具有清灰效果好，除尘效率高、维修也方便的特点，但需要压缩空气较多。6.2 排烟风机根据烟气净化装置的管道计算，烟气温度和烟气量的要求考虑排烟风机的热态工况下连续运行。因此，选用锅炉引风机作为排烟气机，其技术参数如下：型号：Y4-73-11NO14D全压：3940Pa风量：103000m3/h 配电机：YSJ315L-4 N=185KW 6.3 U型烟管烟气冷却器烟气冷却是采用U型烟管冷却器，一方面可以冷却烟气，另一方面烟尘经过盘管，大颗粒粉尘经碰撞后自然沉降。起到初处理烟尘作用，无运行和维修费用，投资也省，技术可靠，实践经验证明是可靠的烟气冷却器。U型冷却器规格：过热面积50