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电熔耐火原料在生产过程中会产生大量的粉尘和有害气体,既污染环境又浪费资源,虽然大多数企业在工厂建设时都配套了除尘设施,但由于工艺条件复杂,除尘设施在配合上都不同程度地存在一些问题,除尘效果很难达到国家标准的要求。
在电熔耐火原料的生产中, 一般电熔刚玉的熔点在2100 ℃以下,烟气温度相应的比较低,除尘的设计相对比较简单,除尘效果也比较好。但电熔氧化锆熔点很高,比氧化铝高500 ℃左右,烟气温度高达1000 ℃,除尘的设计相对比较复杂。
电熔氧化锆冶炼炉生产的主要产品是电熔氧化锆砂和氧化锆空心球,采用的原料是工业氧化锆和稳定剂(为氧化钇、碳酸钙或氧化镁) ,熔融温度2700 ℃以上。熔化设备采用倾倒式电弧炉,最大倾炉角度为60°,电极可旋转,旋转最大角度为60°;炉子上方设加料平台,进行半机械化加料。
在冶炼过程中产生大量的高温含尘烟气和粉尘。烟气成分主要为N2 , 其他为O2、CO、CO2 等; 含尘量约为5 ～ 10g·m- 3 ,根据加料的多少和冶炼的时段而不同。
粉尘成分主要为ZrO2 , 其他为SiO2、MgO、Fe2O3、CaO、Al2O3 等,属碱性,密度约2. 5 g·cm- 3 ,磨蚀性较强;粒径分布为: < 5μm的占30% ～40% , 5～10 μm的占25% ～30% , 10～40μm的占15%～20% , > 40μm的占15%～20%。
根据以上可以看出冶炼炉烟气有以下特点：
a、烟尘粒度细，吸附力强
烟尘粒径在10μm以下占多数。由于尘粒细，比表面积大，吸附力强，
b、温度高，治理难度大
烟气温度一般为300～1000℃，最高可达1400～1600℃。由于烟气温度高，对管道材质、构件结构及设备的选型均有特殊要求。
c、烟气的阵发性强，无组织排放多
冶炼时工艺步骤较多，其烟气的产生具有阵发性，而且随着冶炼过程的不同，散发烟气量也不同，波动极大。一般除尘系统主要控制最大冶炼过程的烟气（一次烟气），而对其它工艺过程的烟气（二次烟气）却无能为力，行成了无组织排放。
d、粉尘有回收价值
刚玉冶炼时烟尘的主要成分为ZrO2、SiO2、MgO、Fe2O3、CaO、Al2O3等，因此这些粉尘具有回收价值。
c、方案编制执行的环保标准
大气污染物排放执行国家标准《GB9078-1996工业炉窑大气污染物排放标准》。
标准规定：烟气排放浓度：低于100mg/m3
烟气黑度低于格林曼一级
3000 kVA电弧炉熔炼氧化锆时,炉气温度一般为800～1100 ℃,在冶炼后期一般采用明弧操作,炉气温度高达1000℃以上。除尘管路在靠近炉子的部位呈暗红色,非常容易发生将操作工人烫伤的意外事故。
为解决这一问题, 在除尘管路靠近炉 子的部分设计了约2 m长的水冷套,将烟气温度大幅度降低,既解决了容易发生将操作工人烫伤的危险,又解决了烟气温度过高而导致的滤筒除尘器滤筒使用寿命降低的问题。
电弧炉上部设水冷式密闭炉盖,实为矮烟罩的作用,其上有一检查孔为常开,可渗入炉外空气,补风兼使烟气温度降低。炉盖可升降和旋转,密闭排烟量为8000 m3 ·h-1 ,烟气含尘浓度约为4500～8000 mg·m- 3。
烟气温度根据冶炼时间和炉外空气混合比的不同而有所差异。为最大限度的减少烟尘对环境的污染,设计中对烟气采用了旋风除尘器和滤筒除尘器二级除尘方案。
对电弧炉进行密闭抽风,烟气先经旋风除尘器一级除尘后,再进入滤筒除尘器进行二级除尘,净化后的气体经风机高空排放。旋风除尘器为四筒式,滤筒除尘器滤筒采用耐高温聚酯纤维,过滤面积96 m2。
采用脉冲清灰方式,过滤风速可提高到2. 0 m·min- 1左右,这样除尘器就可选用较小型号,减小了占地面积,体现了经济和实用。
5吨电熔氧化锆冶炼炉除尘系统选用脉冲式滤筒除尘器，除尘器净化效率＞99.6%，除尘后烟尘排放浓度低于30 mg/m3，烟气黑度林格曼0级。清灰方式设定为分室离线自动循环清灰，烟气进入除尘系统前采用多组旋风除尘器捕集火花并降低温度，控制系统采用在线监测粉尘浓度控制变频器工作来达到节能目的。
