硅铁厂的大气污染源治理措施浅述
导读：硅铁厂的大气污染源包括硅铁炉冶炼产生的烟气、出铁口产生的烟气、配料与上料过程产生的粉尘、硅铁破碎产生的粉尘、硅铁炉烟气处理系统收集的粉尘及硅微粉临时堆存过程中产生的扬尘、原料堆存过程中产生的扬尘。对于硅铁厂各废气源的治理措施工艺相对简单。
关键词：硅铁厂，大气污染源，治理措施
总体来说，硅铁厂的大气污染源包括硅铁炉冶炼产生的烟气、出铁口产生的烟气、配料与上料过程产生的粉尘、硅铁破碎产生的粉尘、硅铁炉烟气处理系统收集的粉尘及硅微粉临时堆存过程中产生的扬尘、原料堆存过程中产生的扬尘。
1.硅铁炉烟气处理措施
硅铁炉在冶炼生产过程中，产生大量的含尘烟气，一般烟气的温度为450℃左右，烟气中烟(粉)尘的含量为5～8g/m3，对于硅铁炉烟气一般采用空冷+旋风除尘器+布袋除尘器的方式进行处理。
硅铁炉烟气净化系统运行时，含尘烟气由矮烟罩通过风管引至自然空冷器，将烟温从450℃冷却至250℃以下,然后进入旋风除尘器，将烟气中的大颗粒粉尘和带有火星碳粒除掉，以防烧坏布袋和提高硅微粉的品位。再进入布袋除尘器过滤，含尘烟气经玻纤覆膜滤料过滤后可做到达标排放。为保证袋式除尘器的安全运行，一般在风机入口前管道上设自动混风阀，此阀与除尘器入口温度测点联锁，当温度大于250℃时阀门自动开启，混入冷风降低烟气温度，以确保除尘器安全运行。
硅铁炉的烟气处理系统还分为正压式和负压式，正压式即系统主风机安装在布袋除尘器前，烟气经处理后直接由布袋除尘器袋室的顶端排放;负压除尘方式即风机安装在布袋除尘器之后，烟气最终经烟囱排放。两种除尘方式各有利弊，其中正压式除尘器系统阻力小，漏风率相对较低，对硅铁炉烟气的收集效率较好，硅铁炉生产时车间无组织粉尘排放相对较小，但处理后的烟气直接经布袋除尘器袋室的顶端排放，不利于污染源的监测和管理;采用负压式除尘方式，烟气经处理后通过烟囱排放，有利于污染源的规范管理和对废气的取样监测，但是其系统运行阻力较大，运行电耗高，不利于节能。总之两种处理方式各有利弊，但处理后的烟气均能做到达标排放。目前，正压式除尘方式应用较广泛。
正压式烟气处理工艺流程见图1，负压式烟气处理工艺流程见图2。
图1 硅铁炉正压式烟气处理系统工艺流程图
图2 硅铁炉负压式烟气处理系统工艺流程图
2.出铁口烟气处理措施
硅铁炉出铁过程中会产生大量的无组织烟尘，这些烟尘如得不到较好的收集，将严重影响车间的操作环境，也造成硅铁炉车间无组织烟尘超标排放。
出铁口烟气的一种收集与处理方式是在出炉口设集气罩和风管(风管与硅铁炉烟气输送管道相连接)，配备小型风机，出铁时开启风机，烟气由集气罩收集，再由风机动送往硅铁炉烟气输送管道与硅铁炉烟气一并经空冷器、旋风除尘器、布袋除尘器处理后排放。其工艺流程见图3。
图3 硅铁炉出炉口烟气处理工艺流程图
出铁口烟气的另一种处理方式是在出铁口设独立的烟气处理系统，即硅铁出炉口烟气经集气罩收集，然后进入布袋除尘器处理后再经烟囱排放。
从运行效果看，第一种除尘措施对出铁口烟气收集效果明显较第二种差，通过对甘肃省部分硅铁生产企业出炉口烟气收集措施的调查情况看，造成其处理效果差的主要原因为出铁口集气风机功率偏小(一般情况下出铁口烟气收集风机功率为5～7kw)，这样一方面造成出铁口附近产生的负压相对小，另一方面整个除尘系统的压力不平衡。从而导致不能有效地收集出铁口烟气效率较低。
对于出铁口烟气的收集,提倡设独立的烟气收集与处理系统。
3.上料、配料系统粉尘收集与处理措施
上料、配料系统具有粉尘产生点多，分布较分散的特点，目前，甘肃省一般的小型硅铁厂采用人工配料及加料。一方面操作条件差，劳动强度大;另一方面，上料、配料过程中产生的大量的无组织粉尘对厂区及场外的环境空气质量造成影响。然而，在硅铁生产向着大型化和高度自动化发展的今天，硅铁生产中的上料、配料采用人工操作已不再现实，自动配料和上料已成为大势所趋，由此，对自动上料配料过程中的无组织粉尘必须得到较好的收集与处理。
甘肃省配备自动配料与上料系统的企业有两家，一家为腾达西北铁合金厂，另一家为嘉峪关宏晟电热有限责任公司(两家硅铁炉的规模均为25000KVA)。其中腾达西北铁合金厂建有上料廊道与配料站，但上料与配料系统没有配套建设无组织粉尘收集与处理系统。，硅铁厂。嘉峪关宏晟电热有限责任公司10万t铁合金项目在上料系统无组织粉尘收集与处理方面做的较好，建有上料廊道与配料站，并对上料、配料工序各产尘点的无组织粉尘均进行了有效的收集，其具体收集与处理工艺如下：
原料经地下仓由胶带输送到各自日料仓，然后由称量斗称量配料，配好的原料再由胶带机送至炉顶料仓。整个上料、配料过程中各给料点、胶带机产尘点均配备集气罩，上料过程中产生的粉尘经集气罩统一收集，由脉冲布袋除尘器处理后排放(系统配备设50个粉尘收集点)。发表，硅铁厂。上料、配料系统无组织粉尘收集处理主要设备见表1，处理工艺流程见图4。
表1 上料、配料系统主要设备一览表
| 序号 | 名称 | 技术参数 |
| 1 | 引风机 | 功率：315kw，风量：135000m3/h |
| 2 | 脉冲布袋除尘器 | 过滤面积：2750m2；处理风量：135000m3/h，过滤风速：0.82m/s |
| 3 | 排气筒 | 高度30m，直径0.6m |
图4 嘉峪关宏晟电热有限责任公司上料、配料系统无组织粉尘处理工艺流程图
根据甘肃省环境监测中心站的监测结果，回转扁袋除尘器的粉尘进口浓度在5876～15096mg/m3之间，经回转扁袋除尘器处理后的粉尘排放浓度在43.1～66.9mg/m3之间。处理效果较好。
4.硅铁破碎系统粉尘收集与处理措施
硅铁破碎过程中会产生大量的无组织粉尘，若不对其进行有效的收集，一方面，严重影响操作环境;另一方面，破碎产生的粉尘成分为硅铁，这部分硅铁产品将以无组织的形式排放，而无法得到有效地收集。目前，甘肃省绝大多数硅铁生产企业未配备破碎系统粉尘收集与处理措施。
嘉峪关宏晟电热有限责任公司10万t铁合金项目配备的破碎工段无组织粉尘收集与处理措施具有可借鉴之处，具体是在破碎系统产尘点安装气罩(共安装集气罩7个)，并配风机和回转扁袋除尘器，风机和回转扁袋除尘器的主要及技术参数见表2。
表2 成品破碎系统环保设施主要技术参数一览表
| 序号 | 名称 | 技术参数 |
| 1 | 引风机 | 功率：132kw，风量：61574m3/h |
| 2 | 回转扁袋除尘器 | 过滤面积：600m2；过滤风速：1.2m/s |
| 3 | 排气筒 | 高度15m，直径0.5m |
破碎过程的产尘点粉尘经集气罩收集后，由引风机将含尘气体送到布袋收尘器净化，最后经15m排气筒排放。根据甘肃省环境监测中心站的监测结果，回转扁袋除尘器粉尘进口浓度在948～1897mg/m3之间，粉尘的出口浓度在38.4～69.7mg/m3之间，处理效果较好。
硅铁破碎过程中产生的无组织粉尘收集与处理措施的实施并不困难，在各产尘点设集气罩，再配备风管与回转扁袋除尘器就可将破碎过程中产生的粉尘进行有效的收集于处理，但是从对甘肃省硅铁厂的调查情况看，硅铁破碎过程粉尘的收集与处理措施的落实情况较差。发表，硅铁厂。
5.原料堆场无组织粉尘预防措施
硅铁生产所用原料为硅石、焦炭、铁屑。硅石和铁屑在堆存过程中不易起尘，由于焦炭的颗粒较细，在堆存过程中容易产生二次扬尘污染。为了防止焦炭堆存过程中产生二次扬尘污染，一般应在兰炭堆场的周围建设不低于2m的围墙，并设防雨棚。甘肃省绝大多数硅铁生产企业均建设兰炭堆棚(堆棚周围有围墙，上设彩钢结构防雨棚)，从对焦炭堆场的监测结果看，采用此措施后兰炭堆场周界外10m范围内无组织颗粒物排放浓度均小于1mg/m3，效果较好。
6.粉尘二次扬尘污染防止措施
①硅铁炉烟气处理系统收集的粉尘二次扬尘污染的预防措施
硅铁炉烟气处理系统收集的粉尘有旋风除尘器收集的粉尘、布袋除尘器收集的硅微粉、硅铁出炉口烟气处理系统收集的粉尘，这些粉尘和微硅粉颗粒较细，同时布袋除尘器收集的微硅粉密度较低，在堆存过程中容易产生二次扬尘污染。发表，硅铁厂。因此，对于旋风除尘器收集的粉尘和硅铁出炉口除尘系统收集的粉尘应采用编织袋包装，对于微硅粉需进行加密后采用编织袋包装。发表，硅铁厂。
甘肃省大多数硅铁厂将布袋除尘器收集的粉尘和加密后的微硅粉堆存在布袋除尘器周围，无专门的堆存场所，但由于微硅粉的主要成分为SiO2，并且比表面积大，下雨时，微硅粉一旦接触水分便会发生化学变化，生成硅酸盐，产生硬化、结块膨胀等现象，失去了它的原有价值;另外若包装袋在露天存放时间过长，包装袋材质风化，微硅粉外漏，造成扬尘污染。因此，硅铁厂应建设粉尘临时贮存棚，将硅铁炉烟气处理系统收集的粉尘和微硅粉采用编织袋包装后堆放于临时堆棚内，这样可彻底解决粉料堆存过程中的二次扬尘污染。
②上料系统粉尘收集与处理系统收集的粉尘临时堆存措施
上料系统粉尘收集与处理系统收集的粉尘的主要成分为焦炭粉末，将其收集后可作为蜂窝煤的添加原料，但由于其颗粒较细，在临时堆存过程中也易随风飘扬造成二次扬尘污染，因此，也应采用编制袋包装，并采用棚储，以降低堆存过程中的扬尘产生。
③硅铁破碎工段除尘系统收集的粉尘
硅铁破碎工段除尘系统收集的粉尘主要成分为硅铁，其粒度较细，堆存过程中容易产生二次扬尘污染，因此，应采用编织袋包装，堆存于硅铁库房内，可有效避免二次扬尘污染。
7.结论
总之，对于硅铁厂各废气源的治理措施工艺相对简单，技术成熟，实施起来也相对较容易。但是，由于其污染源较多，尤其是对于无组织源容易被忽视，绝大多数硅铁生产企业只配套建设了硅铁炉的烟气收集与处理措施和原料堆放棚，未落实上料配料、产品破碎过程无组织粉尘收集与处理措施和除尘系统收集的粉尘临时堆放时二次扬尘防止措施。
一个较高水平的硅铁厂的废气治理设施与预防设施应包括：硅铁炉烟气处理系统、硅铁出口烟气处理系统、上料配料粉尘收集与处理系统、硅铁破碎粉尘收集与处理系统、焦炭采用棚储、硅铁炉烟气处理系统收集的粉尘和上料系统除尘设施收集的粉尘采用编制袋包装并采用棚储、硅铁破碎除尘设施收集的粉尘采用编织带包装并存放于库房内。发表，硅铁厂。只有采取以上措施后，才能有效的降低硅铁生产过程中排放的烟气和二次扬尘对外环境的污染。
参考文献：[1]《铁合金生产实用技术手册》赵乃成张启轩主编，冶金工业出版社。
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