硅 系 、锰 系 、铬 系 等 大 宗 铁 合 金 产 品 生 产 ，一 般 采 用 碳 质 还 原 剂 ，在 矿 热 炉 冶 炼 过 程 中 会 产 生 大量含有 CO、CO2、H2 等成份的烟气，而且炉口烟 气温度一般在 400 ℃左右，含有大量的显热。按 生产 75％硅铁矿热炉为例，烟气中的大量热能相 当于总输入能量的约 50％。因此，采用先进工艺
3 半封闭型矿热炉烟气余热回收利用技术
3.1 半封闭型矿热炉烟气余热特点 当代出现的矮烟罩半封闭型矿热炉具有广泛
的适应能力，它不仅解决冶炼 75％硅铁等需要炉口 料面操作的产品生产工艺技术要求，而且也有效地 解决了烟气净化和余热回收利用技术。半封闭型 矿热炉烟气量约为全封闭型的 10～15 倍，但比敞口 型矿热炉烟气量要少得多。
全封闭型矿热炉在工艺操作顺行的条件下， 应 严 格 控 制 炉 盖 内 为 微 正 压 状 态 ，以 防 止 空 气 渗 漏 炉 内 。 荒 煤 气 净 化 后 应 设 气 体 自 动 分 析 仪 ，监 测 O2 和 H2 含量。荒煤气净化流程有干法和湿法 2 种。 4.2 荒煤气干法净化工艺流程
的是瑞典的美国艾尔克公司瓦岗厂。该厂于 1958 年、1966年、1972年先后建成21 000 kVA、45 000 kVA、 75 000 kVA 半封闭型矿热炉的回收蒸汽工程。其中 75 000 kVA 半封闭型硅铁电炉的余热锅炉每天可产 生 293 ℃的高压蒸气 1 000～1 200 t，除用来发电外 还可向周边的工业企业进行供热。
（1）烟气余热参数 单台矿热炉烟气流量 120 000 Nm3/h，烟气温度 370 ℃，烟气出炉烟囱压力-88Pa，烟气化学成份： CO2（3.55％ ）、H2O（1.11％ ）、N2（76.57％ ）、O2 （18.76％）、CO（0.01％）。 硅微粉参数，平均粒径 0.15～0.2 μm，具有极强 的表面活性。烟尘比重0.2 g/cm3，烟尘含量3～5 g/Nm3。 硅微粉化学成分：SO（2 91.7％）、CaO（0.2％）、Fe2O3 （0.2％）、AI2O（3 0.3％）、K2O（1.41％）、NaO（1.54％）、 游离 C（<2.0％）。 （2）余热电站装机方案 8 台 25 000 kVA 硅 铁 电 炉 配 4 台 余 热 锅 炉 和 2 台 9 MW 发 电 机 组 。 每 台 余 热 锅 炉 可 生 产 约 18.5 t/h、1.35 MPa、340 ℃ 过 热 蒸 汽 。 选 用 的 汽 轮 机主蒸汽参数 1.25 MPa、330 ℃，平均发电功率约 7.15 MW。 （3）余热发电系统技术特点 选取了适当的、相对较低的工作压力参数，运 用了先进的窄点分析技术，通过不同的组合，能最 大程度地提高余热综合利用率。 余热锅炉烟气系统均设有旁通烟道，一旦余热 锅炉或电站发生事故时，可以将余热锅炉从硅铁生 产系统中解列，不影响硅铁正常生产。 优化锅炉本体和进出口烟道系统设计，选择合 适的烟气流速，保证余热锅炉烟气系统的阻力不大 于原空冷换热器的阻力，无须更换硅铁系统中原有 的风机。 采用以机械振打为主、燃气爆燃为辅的联合清 灰方式，每组受热面都设置有清灰装置，较好地解 决了清灰问题。 采 用 真 空 除 氧 系 统 ，替 代 传 统 的 热 力 除 氧 系 统，提高余热回收率，同时可以降低除氧设备层高 度，节省土建投资。
ZHANG Zeng⁃chan
（China Ferroalloy Industry Association, Beijing 100711, China）
摘要：阐述了铁合金矿热炉烟气回收能源利用的意义，介 绍了国内外矿热炉烟气能源回收利用发展情况，重点阐述了 半封闭型矿热炉烟气余热回收利用技术和全封闭型矿热炉煤 气回收利用技术,介绍了荒煤气先经烧锅炉发电，后除尘排放 的工艺流程，提出该工艺应继续推广实践。
文章编号：1009-1831（2011）05-0004-03
铁合金矿热炉烟气回收能源利用述评
张曾蟾
（中国铁合金工业协会，北京 100711）
Review on energy recovery and utilization of ferroalloy
submerged arc furnace flue gas
半封闭型矿热炉烟气余热回收利用有 2 种 方式。
（1）用 工 业 锅 炉 回 收 余 热 生 产 饱 和 蒸 汽 或 热 水，用于日常生产和生活。但铁合金电炉生产中几 乎可以不用蒸汽，而生活用汽则用于采暖、食堂、淋 浴等热负荷，对蒸汽的质量要求较低，因此，这种方 式烟气的余热不能被充分利用，余热利用率约 30％
关键词：铁合金矿；烟气回收；能源利用
Abstract：This paper describes the significance of ferroalloy submerged arc furnace flue gas energy recovery and utility, introduc⁃ es development situations of domestic and foreign submerged arc furnace flue gas energy recovery. It focuses on the semi⁃closed sub⁃ merged arc furnace flue gas waste heat recovery technology and full⁃ closed submerged arc furnace gas recovery and utilization technolo⁃ gy, suggests that the waste gas be used to generate electricity first and then be discharged after dust removal.
Key words：ferroalloy ore; flue gas recovery; energy utilization
我国是世界第一铁合金生产大国，2010 年全国 铁合金产量 2 435.5 万 t，同比增长 10.23％，占世界 铁合金总产量的 50％以上。我国铁合金行业 90％ 左 右 产 品 采 用 矿 热 炉 电 热 法 生 产 ，能 源 消 耗 比 较 高，是国家节能减排的重点行业。
我国矿热炉烟气能源回收利用虽然起步较晚， 但是，近年来也取得了明显成效。
20 世纪 80 年代,湖南某厂曾经在硅铁矿热炉上 安装水冷壁管进行过回收余热试验，由于当时还是 高 烟 罩 敞 口 炉 ，再 加 上 硅 微 粉 堵 塞 水 冷 壁 管 等 原 因，因而未能成功运行。
1992 年,原湖南铁合金厂引进德马克公司的 30 000 kVA 全封闭型锰硅合金电炉，回收煤气除尘 净化后，供 24 m2烧结机烧结锰矿。
Vol.13，No.5 Sep.，2011 POWER DSM | 5
4 全封闭型矿热炉煤气回收利用技术
4.1 全封闭型矿热炉煤气特点 锰硅合金、高碳锰铁、高碳铬铁等全封闭型矿
热炉冶炼过程中产生的大量烟气，含 CO 较高，一般 占到 60%～80%，发热值也较高，因此称为铁合金 矿热炉煤气，一般净化前称为荒煤气，净化除尘后 称为净化煤气。
按有关资料介绍，不同类型的全封闭型矿热炉 煤气特点分别为：①锰硅合金全封闭型矿热炉，煤 气量 1 200 Nm3/t 产品，发热量 9 kJ/Nm3；②高碳锰铁 全封闭型矿热炉，煤气量 960～1 050 Nm3/t 产品，发 热量 12 kJ/Nm3；③高碳铬铁全封闭型矿热炉，煤气 量 900Nm3/t 产品，发热量 10 kJ/Nm3。这种全封闭型 矿热炉煤气，可以作为热源用于煤气发电或作烧结 机烧结、回转窑干燥、预还原等。
以 冶 炼 75 ％ 硅 铁 为 例 ，烟 气 量 每 吨 硅 铁 25 000～30 000 Nm3，炉 口 烟 气 温 度 250～400 ℃ 。 烟气余热属于中温余热，废气流量较少，热品位较 低 ；烟 气 温 度 、流 量 具 有 一 定 的 波 动 性 ，波 动 范 围 大；烟气中的硅微粉极细，平均粒径 0.5～0.2 μm， 比表面积 15 000～20 000 m2/kg 的粉煤灰大 50 倍左 右，比水泥大 50～100 倍，有极强粘附力和非常高 的热阻。 3.2 半封闭型矿热炉烟气余热回收利用方式
芬兰奥托昆普公司利用 50 000 kVA 全封闭型 高碳铬铁电炉的煤气，烧结铬粉矿球团，并预热炉 顶料仓炉料，冶炼电耗降到 2 700～2 800 kWh/t，从
4 | 电力需求侧管理 第 13 卷第 5 期 2011 年 9 月
而达到充分利用铬粉矿冶炼高碳铬铁目的。 2.2 我国矿热炉烟气能源回收利用发展情况
闭型，第二种是矮烟罩半封闭型，第三种是高烟罩 敞口型。目前，我国绝大多数大中型矿热炉采用矮 烟罩半封闭型，仅少数 5 000 kVA 以下小矿热炉没 有 进 行 技 术 改 造 ，仍 采 用 高 烟 罩 敞 口 型ห้องสมุดไป่ตู้；锰 硅 合 金 、高 碳 锰 铁 、高 碳 铬 铁 、工 业 硅 等 大 中 型 矿 热 炉 有 部 分 采 用 全 封 闭 型 ，这 是 铁 合 金 矿 热 炉 炉 型 发 展方向。 1.2 矿热炉烟气回收利用重要意义
中图分类号：TK018
文献标志码：B
技术，回收利用矿热炉烟气能源意义重大，不仅能
降 低 铁 合 金 生 产 成 本 ，更 重 要 是 可 以 减 少 烟 尘 污
染 ，这 是“ 十 二 五 ”期 间 铁 合 金 行 业 节 能 减 排 的 重
要工作之一。
1 铁合金矿热炉分类及烟气回收能源利用 的意义
1.1 铁合金矿热炉炉型分类 铁合金矿热炉一般分 3 种炉型，第一种是全封
2008 年,内蒙古自治区核准了鄂尔多斯电力冶 金集团有限公司大型集群电炉低温烟气余热资源 综合利用项目。该项目一期改造硅铁电炉 8 台，建 设装机 2 台 9 MW 发电机组，2009 年 6 月开工建设， 2010 年 3 月首台机组并网发电。