生称中间产物SiC，SiC被铁破坏直接生成FeSi，或者是SiC被SiO2或SiO破坏，生成硅，硅和铁结合生成硅铁。

2.2 烟气烟尘特性分析

硅铁炉在冶炼生产过程中，产生大量夹带微细尘粒的高温烟气。生产1吨75%硅铁，理论上大约产生1500~2000Nm3炉气，烟气中主要成分是N2、O2、CO2、H2O，由于空气过剩系数很大，因此基本接近空气成分。

烟气中SO2含量依据原料中带入的硫量而定，主要决定于还原剂的含硫量。1吨75%硅铁原料带入的硫量一般在5-10kg左右，其中90%燃烧成SO2后进入烟气，在半封闭电炉中烟气含硫量一般在。0.1~lg/Nm3左右。

烟气中烟尘主要由两部分组成，一部分是炉料的机械吹出物，主要是焦粉和煤粉；另一部分是硅石中的SiO2被还原形成的气态SiO，这些SiO本应继续被还原成硅，形成硅铁，但实际上总有一部分逸出料面，被空气中氧再氧化成SiO，形成无晶形的极细颗粒，被烟气带出炉外，这两部分烟尘前者约占10%~20%，后者约占80%-90%，硅铁的烟尘量取决于冶炼过程中硅的回收率，在正常情况下，硅回收率为85%-90%时，l吨硅铁约产生200~300kg粉尘，当电炉刺火时Si回收率下降，粉尘量就会急剧增加。粉尘平均粒径为0.1μm，都是无晶硅的氧化物。真比重仅为2.23g/cm3，比表面积达20m2/g，比电阻为1.3×1013Ω·cm

由此归纳起来，硅铁电炉烟气烟尘的特点是：

(1)烟气量大，为减少烟气量必须提高烟气温度，因此除尘前必须降温手段。 (2)烟气热含量大，1吨75%硅铁烟气中含热量相当于输入的电量，因此回收余热的潜在能量很大。

(3)烟尘细，比电阻高。必须使用高效率的除尘器，才能达到除尘的目的。

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3、除尘器性能比较与分析

指标 类 型 机械式除尘器 优点 缺点 除尘效率低，对小颗粒粉尘捕获率低 对高电阻率和低电阻率的粉尘不能直接处理；受粉尘理化性质变化影响较大,不能适应工艺工况和负荷大的变化 适用范围 大粒径、密度大的颗粒物 适用温度 结构简单、易于制造、价格较低、便于维护 高 电除尘器效率高；耐温高；阻力小；处理风量大；适用电阻率范围电除尘器 104-101Ω·cm；消耗能量少；处理烟气量大；自动化程度高 能用于亚微米级的粒子 较高 袋式除尘器 运行稳定；对含尘浓度适应强；不受粉尘种类、普通滤料不耐高温；不浓度大小限制；处理风易净化粘性和吸湿性气量范围大且灵活；性能体 可靠，能有效清除危害性最大的呼吸性微尘 一次性投资低、自然烟气冷却和除尘效率高、能同时进行有害气体净化等优点，结构简单，占地面积小，操作维护方便，造价低 对微米和亚微米级颗粒捕集效率高 较低 湿式除尘器 可能二次污染；不易净对亚微米化含纤维、憎水性粉尘；级粉尘有存在风机带水、阻力大、较高的除泥浆处理困难、设备易尘效率 腐蚀等问题 高 硅铁冶炼烟尘治理的关键在于选择合适的除尘器。目前工业上使用的除尘器 的类型主要有机械式除尘器、电除尘器、袋式除尘器和湿式除尘器。各除尘器性能比较见表。

机械式除尘器通常用作多级除尘系统的一级处理，作为预处理装置捕集大部 分的粉尘，且只能捕集比重和粒度较大的粉尘。当烟尘浓度大于15g/Nm3时，应当考虑使用二级或多级除尘系统。电除尘器除尘效率高，但最重要的是对粉尘的比电阻有要求，不能太高也不能太低。粉尘比电阻过低，及导电能力强，容易形成重返气流，造成粒子沿着极板表面跳动着前进，最后被气流带出除尘器；若比电阻过高，则会产生反电晕现象，是捕集效率大大降低。布袋除尘器是硅铁冶炼行业用的最多的除尘装置。关键是选择适合的滤布。湿法除尘虽然设备简单、投资省，但主要存在动力消耗大，水处理系统很复杂，而且处理下来的粉尘无法再次利用的问题。

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4、净化工艺设备选型

4. 1 除尘器选择

由于所设计的除尘系统中硅尘在常温下电阻率为2.4×1014?.cm，在150?C时为3.3×1012?.cm，而电除尘器运行的最适宜比电阻范围一般为(104~2×1010)?.cm，所以此系统不能选用电除尘器。因此只有湿式除尘器和袋式除尘器。 又由于烟尘中主要含疏水性较强的SiO2和C，另外含有MgO、Al2O3、CaO等碱性氧化物易形成Mg2?、Al3?、Ca2?再与水易生成氢氧化物沉淀而结垢，而且湿式除尘运行费用高，压损大，且当地冬天室外空气温度为-4?C可能冻结，所以也不宜用湿式除尘器。烟尘中1um以下的粉尘占85~90%，要求除尘效率达99%，所以选用袋式除尘器。

4.2 布袋除尘器清灰方式

布袋除尘器的清灰方式通常有简易清灰、机械振动清灰、逆气流反吹清灰、气环反吹清灰、脉冲喷吹清灰和联合清灰方式。考虑到粉尘细小，有较弱粘性，亲水性好、易于结团、在金属或纺织品表面上的粘结性强、附着力大。这种粉尘在空气中有较强的扩散能力，除尘器不易捕集，一旦补给后滤袋收尘装置的过滤阻力也相当大，而且清灰时也很难清落。因此，应选择强度大的清灰方式。综合考虑各种清灰方式的特点后，选定脉冲喷吹清灰。

4.3 布袋除尘器滤料选择

滤料选择有两种方案：采用耐高温的滤料、换热器+普通滤袋。

一般高温滤料的最高工作温度均在300℃以下，烟气温度为305℃，因此可以使用耐高温的滤布，但是耐高温滤料价格昂贵，投资费用和运行费用均增加。因此考虑选用普通滤袋加换热器的形式。

选择中国生产的208工业涤纶绒布。其幅宽800mm，单位质量420g/m2。过滤风速为3m/s时的初阻力为37Pa。工作温度不超过120℃。除尘效率能达99.5%。

根据《工业炉窑大气污染排放标准》，排放的烟尘浓度标准为200mg/m3。其烟尘浓度为6 g/m3，漏风系数选择1.1，由此计算出为达到排放标准的除尘效率应为：96.7%，该滤布能满足。

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4.4 冷却器选择

利用水对流冷却投资和运行费用高，但效率也高。风冷主要有多种方式，自然风冷设备较为简单。但是自然风冷效率低，经济上不合适。间接风冷效率较高，但是所需冷却器体积较大（该项目没有占地面积和空间限制，可以考虑），而且节约运行费用。机械风冷效率最高，但是运行费用高。因此设计时，优先考虑间接风冷。

5、设计计算

5.1 烟气量的计算

因C烟气=6g/Nm3<15g/Nm3，故不需设二级除尘器进行预除尘，直接采用一级袋式除尘器。

需要处理的烟气量由两部分组成：电炉内产生的炉气（Q炉，主要是），即Q

烟

CO2(Fe+Si02+C= FeSi+CO2)和N2）和从集气罩混入的空气（Q=Q炉混+Q混。

炉5.1.1 炉气量Q

iOFe?CeSi?CO电炉内反应方程式：S = F2?2

焦炭中含C量m1?1000?84%?840Kg 即焦炭中含碳量为70Kmol。 原料中含铁量m2?350?95%?332.5Kg 约为5.94Kmol。

iOFe?CeSi?CO有炉内的反应方程式 S = F2?2 1 1 1 5.94 x y

3x?y?5.94Kmol?133.056m算的

参与燃烧的C的量为

70?5.94?64.06Kmol?1434.944m3

由碳燃烧产生二氧化碳之间的关系可得燃烧需要的氧气为64.06Kmol，产生的二氧化碳也为

64.06Kmol，空气中带入的氮气量为

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