炼钢电炉除尘器用陶瓷滤件的简介
摘要 笔者研制了炼钢电炉除尘器用陶瓷滤件，采用这种陶瓷滤件可同时清除烟气中的粉尘和氧化氮，并且其效果均明显优于现有的除尘器。
关键词 炼钢，电炉，除尘器，陶瓷滤件，催化剂
1引 言
目前，由于冶炼炉冒出的烟气中含有较多的粉尘（约20g/m3），所以在电炉炼钢生产中越来越广泛地采用净化设备。大多数企业采用湿式除尘器或袋式除尘器净化粉尘喷出物，效果也较好。但是，前者能耗很高，而后者又受到滤布寿命的限制。
采用陶瓷除尘器进行上述净化的经验还不很成熟，一是设备的通过能力较低，二是其滤件的价格较高。而未能使陶瓷除尘器广泛应用于电炉炼钢的另一因素，是滤件主要依靠从国外进口。然而，这种陶瓷除尘器确实具有一系列的优异性能：滤件的耐热性高，烟气不需预冷却，也不必额外加热；最主要的是，可同时清除烟气中的粉尘和氧化氮，这具有特殊的意义。众所周知，当冶炼电炉排除的烟气中含有500mg/m3左右的氧化氮时，它就成为炼钢工艺中的一种剧毒物质。然而，采用湿法净化时氧化氮的中和程度仅能达到30%～40%。因此，研制新型陶瓷除尘器，改善整套电炉炼钢生产设备的状况，是一个非常紧迫的课题。
2研究与探讨
鉴于上述情况，笔者主要从两个方面研究了陶瓷除尘器的滤件材料：研制施用在除尘器滤件表面的催化涂料和研制含催化成分的陶瓷滤件。
2.1 滤件用催化涂料的研制
依据氧化氮高温催化还原过程的原理，首先制取了若干种催化涂料，将其施涂在耐火材料或陶瓷材料上时，显示出较高的使用性能，并达到了令人满意的氧化氮转化结果，转化率为30%～50%。根据对这一研究结果的分析表明，在使用含60%以上Al2O3的催化剂时，可以强化氧化氮的高温还原过程。
在高温锻造加热炉、耐火材料煅烧窑、小型冶炼电窑和燃料窑内都能应用这种新研制的催化涂层滤件，将装配好的滤件直接装设在这些窑炉的炉腔后部即可。同时，对由普通粘土砖构成的耐火衬体中的吸尘系统通道表面也可施用该涂料。在此情况下，陶瓷过滤组件还具有预清除烟气中粉尘粒子的功能。
一般情况下，粉尘的净化系数与涂料类型无关，仅随吸尘系统的几何参数的改变而变化，并且可以达到40%～60%。另外，对于使用这种涂料的系统来说，烟气中氧化氮的净化指标值也大大高于普通耐火粘土过滤组件，提高了0.8～1倍。
2.2 含催化剂成分的陶瓷滤件的研制
在研究催化涂料性能的基础上，转而研制了能将氧化氮还原过程效果提高0.5～1倍的除尘器用陶瓷滤件，并且保持了极高的烟气粉尘净化指标（99%～99.9%）。这种滤件的制备工艺包括如下主要工序：制备填料和粘合剂、制备成形混合料、成形制品、制品热处理（包括排除工艺粘合剂、气孔形成剂、烧成过程）、制品机械处理。这种滤件的气孔率为70%～90%，滤件材料组成中的主要成份Al2O3的含量在50%～98%之间，引入Cr2O3和CuO作为补充催化材料；滤件的气孔直径为0.5～4mm；对生产的批量滤件还计算了粉尘和氧化氮的净化系数值及流阻值。在用含尘冷空气送风的情况下，还用实验装置检测了固定滤尘过程中的滤件流阻值。借助气体分析仪，在测得多孔陶瓷滤件入口和出口燃烧物中NO浓度的情况下，确定了氧化氮的净化系数值。为此，在一个专用燃烧室内燃烧液化气——丙烷，使其燃烧物透过所研究试样；借助电极直径为0.5mm的热电偶和电位计检验了达到550～750℃的陶瓷试样的加热温度。同时还确定，在净化过程中起重要作用的有：渗透烟气的滤件材料中含有的催化剂及其浓度，还有烟气于气孔和通孔中的相对流动速度。
燃烧物于陶瓷滤件表面的相对流动速度保持在0.02～0.03s-1之间。燃烧物中的还原剂（CO）浓度与氧化氮（NO）浓度的比值为8～10。对多孔陶瓷滤件使用性能的研究结果表明，只有把多孔陶瓷加热到700～750℃，才能达到氧化氮的最高净化系数值——60%。此外，主要催化成份于陶瓷滤件材料中的合理体积百分比含量是70%～80%，因为其含量再高时，氧化氮的还原过程效果基本也不会再提高。
现已查明，当陶瓷滤件中的气孔直径在1mm以内时，其流阻急剧上升；而当直径大于2mm时，烟气中的粉尘净化指数降低。采用分级净化工艺（既使用带涂层吸尘系统滤件，也使用含催化成份的新型陶瓷滤件）时，烟气中氧化氮的净化系数总值可比工业陶瓷除尘器的相同指数提高0.5～1倍。
3小 结
本文对电炉炼钢生产用新型多孔陶瓷除尘滤件材料的研究结果表明，该陶瓷滤件可以同时高效地清除烟气中的粉尘和氧化氮。笔者提出的烟气除尘净化工艺，要求使用表面带有催化涂层的除尘器滤件，或由含催化剂材料制成的滤件。在此情况下，氧化氮的净化系数可比使用普通结构陶瓷除尘器提高0.8～1倍。在研究过程中，发现了一系列明显影响净化系数值的参数：陶瓷除尘器滤件气孔的最佳直径范围为1～2mm；烟气中氧化氮的有效净化温度不应低于700℃。本项研究结果可用于设计和生产电炉炼钢热工设备的新型烟气净化系统，并可替代进口陶瓷滤件。
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