铁合金矿热炉烟气回收能源利用述评

２ ０ ～ ００ ０Ｎ ， 口烟气 温 度 ２０ ４０℃。 ５０ ０ ３ ０ 炉 ５～０ 烟气余热 属于中温余热 ， 废气 流量 较少 ， 热品位 较 低； 烟气 温度 、 流量具有 一定 的波动性 ， 波动 范围 大 ； 气 中 的 硅 微 粉 极 细 ， 均 粒 径 ０５ ０２Ｉ 烟 平 ． ．， ｍ， ｚ
的确定 、 热锅炉的低温换 热技Байду номын сангаас 、 热锅 炉的清 余 余 灰 技术 （ 械振 打 、 机 燃气 爆燃 、 立式余 热锅 炉机 械
刷）余热锅 炉的建设及 运行对铁合 金生产线 的影 、 响、 锅炉烟气阻力对矿热炉风机 的影响和粉尘 的回 收利用等 。 ３ 国内某厂硅铁矿热炉烟气余热发电实例 ． ４ （） １ 烟气余热参数 单 台矿热炉烟气流量 １０ ０ ｍ／， ２ ０ 。 烟气温度 ０ Ｎ ｈ ３ ０℃， ７ 烟气 出炉烟 囱压力一 ８ ａ 烟气 化学成份 ： ８Ｐ ， Ｃ ３ ５ ）、 １ １ ） Ｎ （６ ７ ）、 ： Ｏ （． ％ ５ Ｈ Ｏ（． ％ 、 ： ７ ． ％ １ ５ Ｏ （８ ６ 、Ｏ ０ １ 。 １． ％）Ｃ （． ％） ７ Ｏ 硅微粉参数 ， 平均粒径 Ｏ１ 一 ． Ｉ 具有极强 ． 一 ２ｘ ５ ０ ｍ， 的表面活ｌ。烟尘比重０ ｅ ３ 生 ． ｇ ｒ， ２ ／ 烟尘含量３ ５ ／ｍ 。 ａ ￣ Ｎ 。 ｇ 硅 微 粉 化 学 成 分 ：Ｏ （ １ ％ ） Ｃ Ｏ（．％ ） Ｆ ：， Ｓ ９． ７ 、 ａ ０２ 、ｅＯ （ ．％ ） Ａ ： ，０３ 、 １ ｌ ） Ｎ Ｏ（．４ ） ０２ 、 Ｉ （ ．％） Ｋ Ｏ（ ． ％ 、 ａ １ ％ 、 Ｏ ４ ５
可以解决荒煤气爆炸风险。但是 ， 由于荒煤气 中含 有 ＫＯ、 ａ ： Ｎ Ｏ等碱金属 氧化物 ， 熔点 比较低 ， 在燃烧 过程 中容易 附 着 于锅 炉 水冷 管 壁 ， 以清 除造 成 堵 难 塞， 因而 该 工 艺 流 程 最 终 没 被采 用 。 目前 ， 内 内 国 燃式 电石炉 回收荒煤气就有采用先烧锅炉发 电、 后 除尘 净 化排 放 的 工艺 流 程 。 因此 ， 全封 闭型锰 硅 合 金 矿热 炉 荒煤 气 ， 烧 锅 炉 发 电 ， 气 最 后 再 经 除 先 废 尘净 化后排 放 工艺流 程应该 继续 试验 实践 。
的。它的主要特点是快速洗涤易于熄火 ， 在很短时 间内使高温荒煤气降到饱和温度 ， 作为消除爆炸因 素之一 ， 可实现安全操作。净化后的煤气含尘量低 于 ２ ｇ ｍ ， ０Ｍ ／ 符合 国家标准要求 。湿法 净化工艺 Ｎ 流 程 的缺点 是污 水处理 比较 复杂 。 ４４ 荒煤 气先 烧锅 炉发 电后 除尘排 放工 艺流 程 ． 国 内某 厂 曾提 出将 全 封 闭 型 锰 硅 合 金 矿 热 炉 荒煤气先在燃烧室点火 ， 然后烧煤气锅炉发 电， 废
气最 后 再 经 除尘 后 排 放 。这 种 荒 煤 气 回收 利 用 工 艺 流 程 的优 点 是 既 回收 了荒 煤气 显 热 和燃 烧 热 ， 又
４２ 荒煤 气干 法净 化工 艺流 程 ．
全封 闭型矿热 炉荒煤气首先通过集灰箱除去 粗 颗 粒粉 尘 ， 水 冷 烟道 、 力 列管 式 冷却 器 降 温 、 经 风 旋风除尘器一级除尘后 ， 通过主风机送入布袋除尘 器 二级除尘 ， 然后经过 外淋式空 气列管冷却 器降 温， 再进煤气柜贮存 ， 或直接送用户使用。 干 法 净化 除 尘 工 艺有 一 定 的技 术难 度 ， 主要 是 安全 防爆 和布袋堵塞再生 困难等问题 ， 对炉料 、 矿 热炉密封及正常运行等要求都 比较高 。目前 ， 干法 净 化 除 尘工 艺 国外 还 没 有企 业 应用 ， 内应 用 的企 国 业也不多 ， 但是 ， 这是全封闭型矿热炉荒煤气净化 工 艺发 展方 向。 ２ 世 纪 ８ 年代 ， ０ ０ 湖南 某 厂率 先 在 ９００ｋ Ａ锰 ０ Ｖ 硅合金封闭炉试验干法净化除尘 ，Ｏ ９ 年代从 国外引 进 的 ３ ０ Ｖ ０００ｋ Ａ锰 硅 合 金 封 闭 电炉 正 式 应 用 干法 净化除尘。２ １ 年该厂通过技术改造 ， 矿热炉全 ００ 将 部改成全封闭型 ， 矿热炉荒煤气经过干法净化除尘
采用 真空 除氧 系统 ， 代传 统 的热力 除氧系 替 统 ， 高余 热 回收率 ， 提 同时可 以降低 除氧设备层高 度， 节省土建投资。
Ｖ １ ３ Ｎ ． Ｓ ｐ ，０ ｏ． ， ｏ５ ｅ ． １ ＰＯＷ ＥＲ １ ２ １ ＤＳＭ ５ ｌ
２ ０ 年山西某厂新上的９ ０ Ｖ ０６ ０ Ａ电炉锰铁封 ０ ｋ
大程度地提高余热综合利用率。 余热锅炉烟气 系统均设有旁通烟道 ， 一旦余 热 锅炉或 电站发生事故时 ， 可以将余热锅炉从硅铁生 产 系统 中解 列 ， 影 响 硅铁 正 常 生产 。 不
优化锅炉本体和进 出口烟道 系统设计 ， 选择合 适 的烟气流速 ， 保证余热锅炉烟气系统的阻力不大 于原空冷换热器 的阻力 ， 无须更换硅铁系统 中原有 的厉 。 Ｌ 采用 以机械振打 为主 、 燃气爆燃 为辅 的联合清
而达到充分利用铬粉矿冶炼高碳铬铁 目的。 ２ 我国矿热炉烟气能源回收利用发展情况 ． ２ 我 国矿热炉烟气能源 回收利用虽然起 步较 晚 ， 但是 ， 近年来也取得 了明显成效 。 ２ 世 纪 ８ 年代， ０ ０ 湖南某厂曾经在硅铁矿 热炉上 安装水冷壁管进行过 回收余热试验 ， 由于当时还是 高 烟罩 敞 口炉 ， 加上硅 微粉堵 塞水 冷壁管 等原 再 因， 因而未能成功运行。
游离ｃ＜ ． 。 （２ ％） ０
（） ２ 余热 电站装机方案 ． ８ ２ ０ Ｖ 台 ５００ Ａ硅 铁 电炉 配 ４台余 热锅 炉 和 ｋ ２台 ９Ｍ 发 电 机 组 。每 台余 热 锅 炉 可 生 产 约 Ｗ １． ｔ 、． Ｐ 、４ ８ ｈ １ ５Ｍ ａ ３０℃过 热蒸 汽 。选 用 的汽 轮 ５／ ３ 机 主蒸 汽参 数 １ ５ Ｐ 、３ 平 均 发 电功率 约 ． ａ ３０ Ｃ， ２Ｍ ｏ ７１ Ｗ。 ． Ｍ ５ （） ３ 余热发电系统技术特点 选取 了适 当的、 相对较低 的工作压力参数 ， 运 用 了先进 的窄点分析技术 ， 通过不同的组 合 ， 能最
锰 硅合金 、 高碳锰铁 、 高碳铬铁等全封 闭型矿 热炉冶炼过程 中产生 的大量烟气 ， Ｃ 含 Ｏ较高 ， 一般 占到 ６ ％ 一８％ ， 热 值 也 较 高 ， 此 称 为 铁 合 金 ０ ０ 发 因 矿热炉煤气 ， 一般净化前称为荒煤气 ， 净化除尘后 称为净化煤气 。 按有关资料介绍 ， 同类型的全封闭型矿热炉 不 煤气特点分别为 ： ①锰硅合金全封闭型矿热炉 ， 煤 气量 １ ０ ｍ／ 品， ０Ｎ 产 ２ ｔ 发热量 ９ Ｊ ｍ ； ／ ②高碳锰铁 ｋＮ 全 封 闭 型矿 热 炉 ， 气 量 ９０～１ ５ ｍ／ 品 ， 煤 ６ ０Ｎ 产 ０ ｔ 发 热量 １ ／ ｍ ； ２ Ｊ 。③高碳 铬铁全封 闭型矿热炉 ， ｋＮ 煤气 量 ９０ ｍ／ 品 ， 热 量 １ Ｊ ｍ 。这 种 全封 闭 型 ０ Ｎ 产 ｔ 发 ０ｋ／ Ｎ 矿热炉煤气 ， 可以作 为热源用 于煤气发电或作烧结 机烧结 、 回转窑干燥 、 预还原等。 全封 闭型矿 热炉在 工艺操 作顺行 的条件 下 ， 应严 格控制 炉盖 内为微正 压状 态 ， 以防止空 气渗 漏炉 内 。荒煤 气净化后 应设气体 自动分析 仪 ， 监 测 ０ 和 Ｈ 含量 。荒煤 气净 化流程 有干 法和湿 法
比表面积 １ ０ ～２ ０ ２ ｇ ５ ０ ０ ０ ／ 的粉煤灰大 ５ 倍左 ０ ０ ｍ ｋ ０ 右， 比水 泥大 ５ １０ ， ０ ０ 倍 有极 强粘 附力和非 常高 的热阻 ３ 半封闭型矿热炉烟气余热回收利用方式 ． ２ 半 封 闭 型 矿 热 炉 烟 气 余 热 回 收 利用 有 ２ 种
２ 。 种
暖余热化。广西 ２ 家工厂的４ １ ０ Ａ锰硅合 台 ２ ０Ｖ ５ ｋ 金全封闭型矿热炉也是采用湿法净化工艺流程 ， 但 没有配置煤气贮柜 ， 回收的净煤气一家用于锰矿盘 式烧 结机 ， 家用 于 回转 窑锰 矿预还 原 。 一 ２ 世纪 ６ 年代以来 ， ０ ０ 国外铁合金全封闭型矿热 炉 荒 煤气 净 化工 艺 流程 一 直 沿用 湿法 。 目前 ， 国内 企 业 采 用 湿 法 净 化 工 艺 流 程 的 也 多 于 采 用 干 法
１９ 年， 湖南 铁 合金 厂 引进 德 马克公 司的 ９２ 原 ３ ０ Ｖ 全封闭型锰硅合金 电炉 ， ０００ｋ Ａ 回收煤气除尘
净化后 ， ２ 供 ４Ｔ烧结机烧结锰矿 。 Ｉ Ｉ ２ ０ 年， ０８ 内蒙古 自治区核准 了鄂尔多斯 电力冶 金集 团有 限公 司大型集群 电炉低温烟气余 热资源 综合利用项 目。该项 目一期改造硅铁 电炉 ８ 建 台， 设装机 ２ Ｗ发 电机组 ，０ ９ ６ 台９Ｍ ２ ０ 年 月开工建设 ， ２ １年 ３ ００ 月首台机组并网发电。 ２ ０ 年， ０ ９ 中钢集团广西铁合金有限公司在半封 闭型锰硅合金电炉上 ， 采用 Ｂ Ｔ Ｏ 方式建成 ３ 台余热 锅炉和 １ Ｗ余热发 电机组 ， ２ Ｍ 并实现并 网发 电。与 此 同时 ， 青海物通（ 集团） 实业 有限公 司也率先在半 封闭型硅铁 电炉上应用烟气余 热发 电技术 ， 取得了 非 常好 的成 效 。
左右 。 （） ２ 用发 电锅炉 回收余 热 ， 产生过热蒸汽推动 透平机发电 ， 而将烟气热能转化成清洁 、 从 使用方 便、 输送灵 活的电能 ， 扩大余热利用途径 ， 这种方式 理论上余热利用效率可达 ６ ％以上 。 ０ ３ 半封闭型矿热炉烟气余热发 电的核心技术 ＿ ３ 烟气余 热发电的核 心技术 主要包括： 热锅炉 余 进 出 口烟气参数 的确定 、 余热电站热力系统及参数
４ 全封 闭型矿热炉煤气 回收利用技 术
４１ 全封 闭型矿热 炉 煤气特 点 ．
闭炉也采用了干法净化工艺流程 。 ４３ 荒煤 气 湿法 净化工 艺流 程 Ｉ
全 封 闭 型 矿 热 炉 荒 煤 气 湿 法 净 化 典 型 的工 艺 流程是： 荒煤气首先通过集灰箱除去粗颗粒粉尘 ， 经 雾化冷却器冷却后 ， 先进喷淋塔一级除尘 ， 再连续 通过 文 氏管 （ ）脱 水 器（ ）文 氏管 （ 、 水器 （ Ｉ、 Ｉ、 Ⅱ）脱 Ⅱ） 二级除尘脱水 ， 最后通过风机 ， 进煤气柜贮存 ， 或直 接送用户使用。 吉林某厂全封闭型矿热炉采用这种湿法净化 工 艺 流程 ， 化 回 收的 净煤 气 用 于原 料 预处 理 和供 净
３ 半封 闭型矿热炉烟气余热 回收利用技术
３１ 半封闭型矿热炉烟气余热特点 ． 当代 出现 的矮烟罩半 封闭型矿热炉具有广 泛
的适应 能力 ， 它不仅解决冶炼 ７ ％硅铁等需要炉 口 ５ 料面操作 的产品生产工艺技术要求 ， 而且也有效地 解决 了烟 气净化和余热 回收利用技术 。半 封闭型 矿热炉烟气量约为全封闭型的 １ １ 倍 ， 比敞口 Ｏ ５ 但 型矿热炉烟气量要少得多。 以 冶 炼 ７ ％ 硅 铁 为 例 ， 气 量 每 吨 硅 铁 ５ 烟
方式 。 （） １ 用工业 锅炉 回收余 热生产 饱和蒸 汽或热
灰方式 ， 每组受热 面都设置有 清灰装置 ， 较好地解 决 了清灰问题。
水， 用于 日常生产和生活。但铁合金 电炉生产中几 乎可以不用蒸汽 ， 而生活用汽则用于采暖 、 食堂 、 淋 浴等热负荷 ， 对蒸汽 的质量要求较低 ， 因此 ， 这种方 式烟气 的余热不能被充分利用 ， 余热利用率约 ３ ％ Ｏ