煉鋼電爐除塵器用陶瓷濾件的簡介

摘要 筆者研制了煉鋼電爐除塵器用陶瓷濾件，采用這種陶瓷濾件可同時清除煙氣中的粉塵和氧化氮，并且其效果均明顯優于現有的除塵器。

關鍵詞 煉鋼，電爐，除塵器，陶瓷濾件，催化劑

1引 言

目前，由于冶煉爐冒出的煙氣中含有較多的粉塵（約20g/m3），所以在電爐煉鋼生產中越來越廣泛地采用凈化設備。大多數企業采用濕式除塵器或袋式除塵器凈化粉塵噴出物，效果也較好。但是，前者能耗很高，而后者又受到濾布壽命的限制。

采用陶瓷除塵器進行上述凈化的經驗還不很成熟，一是設備的通過能力較低，二是其濾件的價格較高。而未能使陶瓷除塵器廣泛應用于電爐煉鋼的另一因素，是濾件主要依靠從國外進口。然而，這種陶瓷除塵器確實具有一系列的優異性能：濾件的耐熱性高，煙氣不需預冷卻，也不必額外加熱；最主要的是，可同時清除煙氣中的粉塵和氧化氮，這具有特殊的意義。眾所周知，當冶煉電爐排除的煙氣中含有500mg/m3左右的氧化氮時，它就成為煉鋼工藝中的一種劇毒物質。然而，采用濕法凈化時氧化氮的中和程度僅能達到30%～40%。因此，研制新型陶瓷除塵器，改善整套電爐煉鋼生產設備的狀況，是一個非常緊迫的課題。

2研究與探討

鑒于上述情況，筆者主要從兩個方面研究了陶瓷除塵器的濾件材料：研制施用在除塵器濾件表面的催化涂料和研制含催化成分的陶瓷濾件。

2.1 濾件用催化涂料的研制

依據氧化氮高溫催化還原過程的原理，首先制取了若干種催化涂料，將其施涂在耐火材料或陶瓷材料上時，顯示出較高的使用性能，并達到了令人滿意的氧化氮轉化結果，轉化率為30%～50%。根據對這一研究結果的分析表明，在使用含60%以上Al2O3的催化劑時，可以強化氧化氮的高溫還原過程。

在高溫鍛造加熱爐、耐火材料煅燒窯、小型冶煉電窯和燃料窯內都能應用這種新研制的催化涂層濾件，將裝配好的濾件直接裝設在這些窯爐的爐腔后部即可。同時，對由普通粘土磚構成的耐火襯體中的吸塵系統通道表面也可施用該涂料。在此情況下，陶瓷過濾組件還具有預清除煙氣中粉塵粒子的功能。

一般情況下，粉塵的凈化系數與涂料類型無關，僅隨吸塵系統的幾何參數的改變而變化，并且可以達到40%～60%。另外，對于使用這種涂料的系統來說，煙氣中氧化氮的凈化指標值也大大高于普通耐火粘土過濾組件，提高了0.8～1倍。

2.2 含催化劑成分的陶瓷濾件的研制

在研究催化涂料性能的基礎上，轉而研制了能將氧化氮還原過程效果提高0.5～1倍的除塵器用陶瓷濾件，并且保持了極高的煙氣粉塵凈化指標（99%～99.9%）。這種濾件的制備工藝包括如下主要工序：制備填料和粘合劑、制備成形混合料、成形制品、制品熱處理（包括排除工藝粘合劑、氣孔形成劑、燒成過程）、制品機械處理。這種濾件的氣孔率為70%～90%，濾件材料組成中的主要成份Al2O3的含量在50%～98%之間，引入Cr2O3和CuO作為補充催化材料；濾件的氣孔直徑為0.5～4mm；對生產的批量濾件還計算了粉塵和氧化氮的凈化系數值及流阻值。在用含塵冷空氣送風的情況下，還用實驗裝置檢測了固定濾塵過程中的濾件流阻值。借助氣體分析儀，在測得多孔陶瓷濾件入口和出口燃燒物中NO濃度的情況下，確定了氧化氮的凈化系數值。為此，在一個專用燃燒室內燃燒液化氣——丙烷，使其燃燒物透過所研究試樣；借助電極直徑為0.5mm的熱電偶和電位計檢驗了達到550～750℃的陶瓷試樣的加熱溫度。同時還確定，在凈化過程中起重要作用的有：滲透煙氣的濾件材料中含有的催化劑及其濃度，還有煙氣于氣孔和通孔中的相對流動速度。

燃燒物于陶瓷濾件表面的相對流動速度保持在0.02～0.03s-1之間。燃燒物中的還原劑（CO）濃度與氧化氮（NO）濃度的比值為8～10。對多孔陶瓷濾件使用性能的研究結果表明，只有把多孔陶瓷加熱到700～750℃，才能達到氧化氮的最高凈化系數值——60%。此外，主要催化成份于陶瓷濾件材料中的合理體積百分比含量是70%～80%，因為其含量再高時，氧化氮的還原過程效果基本也不會再提高。

現已查明，當陶瓷濾件中的氣孔直徑在1mm以內時，其流阻急劇上升；而當直徑大于2mm時，煙氣中的粉塵凈化指數降低。采用分級凈化工藝（既使用帶涂層吸塵系統濾件，也使用含催化成份的新型陶瓷濾件）時，煙氣中氧化氮的凈化系數總值可比工業陶瓷除塵器的相同指數提高0.5～1倍。

3小 結

本文對電爐煉鋼生產用新型多孔陶瓷除塵濾件材料的研究結果表明，該陶瓷濾件可以同時高效地清除煙氣中的粉塵和氧化氮。筆者提出的煙氣除塵凈化工藝，要求使用表面帶有催化涂層的除塵器濾件，或由含催化劑材料制成的濾件。在此情況下，氧化氮的凈化系數可比使用普通結構陶瓷除塵器提高0.8～1倍。在研究過程中，發現了一系列明顯影響凈化系數值的參數：陶瓷除塵器濾件氣孔的最佳直徑范圍為1～2mm；煙氣中氧化氮的有效凈化溫度不應低于700℃。本項研究結果可用于設計和生產電爐煉鋼熱工設備的新型煙氣凈化系統，并可替代進口陶瓷濾件。