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1、电石炉烟气净化及余热运用技术的开发与应用摘要：本文简介了我国内燃式密闭电石炉炉气治理的污染现实状况，论述了目前使用的几种经典的炉气治理措施以及可行性对比。1概况电石是基本的有机化工原料，由它制得的乙烘可替代石油制品生产醋酸、醋酸乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯静、乙焕碳黑等一系列数千种有机产品。又是冶金、矿山、机械、建筑等工业中必不可少的辅助材料。由于中国原油缺乏，目前油价又节节攀升，从氯碱行业的信息看，电石法PVC还将发展，电石行业仍有发展的空间，但大部分电石厂技术落后，装备较差，环境保护意识淡薄，对我国环境状况构成威胁，伴随社会发展和科学技术的进步，我国能源的日趋紧缺，环境保护规定愈加严格，电石生产
2、技术正向高效、节能和环境保护型的方向发展，形成煤、盐、电、碱、电石、PVCs水泥、8运用的大型一体化项目，电石规模都在数十万吨以上，甚至规划超百万吨的，无疑将在整合和规范行业的健康发展上产生巨大影响。因此，电石工业朝密闭炉型、大型化、规模化已成趋势。中国电石行业目前初步资料表明约有电石企业二百多户,生产能力超过700万吨，电石年产量居世界首位。在电石生产中，电石炉的烟气是最大的污染源，以一座20230KVA的内燃式密闭电石炉为例，年排放废气量（以每年生产10个月计算）到达4亿原则立方米，年粉尘排放量超过2023吨，污染极其严重。由于电石炉烟气温度高，粉尘性质特殊，风量变化大，国内电石行业采用了
3、许多除尘技术，进行了大量的烟气净化的实践，但都未能主线处理问题。在全国电石行业，无论是全密闭电石炉、半密闭电石炉还是开放式电石炉，其烟气治理技术数年来都一直是国内电石行业的难题而无法处理。电石行业及环境保护科技人员做了大量工作，尝试采用了多种除尘技术，但实际应用成功的很少。重要的问题是烟气排放不能达标，此外整个系统H勺运行可靠性较差，诸多电石厂花费了许多人力物力上马的废气除尘装置用不了多久就失去功能而最终废弃不用。电石炉烟气的治理如此困难，重要原因是其烟气量大，含尘浓度高，粉尘性质卜分特殊，烟气温度高并存在波动，烟气的性质随炉型H勺不一样有很大H勺变化，这些给除尘器的设计选型带来了极大的困难。
4、直到1996年8月，由合肥水泥研究设计院设计的我国第一台用于半密闭电石炉烟气的玻纤袋除尘器在三明化工总厂电石分厂20230KVA半密闭电石炉上建成投运，才实现了电石炉烟气治理技术的主线突破。三明化工厂电石炉烟气治理的成功标志着半密闭电石炉的烟气治理技术难题已经得到基本处理，可以说这是电石炉除尘技术发展的一次重大进步。此后三明化工厂此外两台半密闭电石炉也采用该项技术，胜利油田、福维、广维、焦作化一、新疆天业、云南维尼纶等企业内燃式密闭电石炉相继采用了这一技术，均获得了满意的效果。以这些技术为基础，新H勺可以适合不一样顾客规定的电石炉烟气余热运用及烟气净化技术不停被开发出来，并很快获得应用，获得了
5、很好的经济效益和社会效益。2内燃式密闭电石炉烟气特性内燃式密闭电石炉是在引进国外电石炉的基础上根据我国的实际状况自行研制出来的炉型，其烟温及烟气量波动较大、粒径细小并且尚有一定的粘性，烟温较高，一般到达40（TC以上。一般来说，电石炉的烟气特性如表1、表2、表3所示。表1：内燃式密闭电石炉的烟气工艺参数炉型半密闭炉烟气温度35055(C风量/吨电石产量9,000Nm7h含尘浓度8-20gNmj氧含量17%一氧化碳含量0.33%二氧化碳含量5.0%氢含量微量水蒸气含量0.9%氮气含量76%焦油含量微量表2：电石炉烟气中粉尘的化学成分粉尘种类CaOCSiO2Fe2Q1Alz0.i其他比例”37.2
6、34.115.80.967.14.84表3：电石炉烟气中粉尘的粒径分布粒径02255101020204040比例%37.519.621.815.64.11.43国内内燃式密闭电石炉烟气净化状况及存在H勺问题从电石的粉尘性质可以看出，电石炉烟气温度高，粉尘性质复杂，烟气量大，比电阻高，治理难度也较大的。炉气由于在炉面燃烧,产生的炉气重要成分是CO?和粉尘，目前国内用于内燃式密闭电石炉的净化处理措施中有两利。分别是湿法除尘和干法除尘，湿法除尘在实际使用过程中存在很大的问题，重要原因是粉尘中具有CaO,遇水生成CaSH）碱性、粘性大，在高温下形成酸液严重腐蚀设备并导致二次污染。干法除尘有旋风除尘、袋
7、式除尘和静电除尘，旋风除尘由于除尘效率低一般都不能达标；静电除尘要减少粉尘比电阻，才可以实现粉尘的达标排放，国内目前可以实现达标排放的几乎没有；布袋除尘使用的比较普遍，但在选用时要考虑降温、滤料和清灰方式的选择才能实现粉尘的达标排放；相比来说，布袋除尘的除尘效率是最高的，可以到达99%。数年来国内电石企业和环境保护科技人员做了大量工作，尝试采用了多种除尘技术，成功的先例较少。重要存在的问题为除尘方式的选用不妥，整个系统的运行可靠性较差，并且影响电炉的正常生产。采用干法除尘时设备采用H勺清灰方式选用不妥，提议采用新型的高压喷管脉冲清灰技术。电石炉的烟气特点重要为烟气量大、含尘多、粉尘颗粒细小比重
8、轻且具有一定的粘度、烟气温度较高并存在一定程度的波动。采用干法除尘时的滤料选用不妥，由于电石炉烟气温度变化较大，不一样的炉型及不一样的工艺状况其温度不一样，虽然是同种炉型在不一样的燃烧阶段其温度也会有变化，选用滤料应以烟气波动过程中所到达H勺最高温度来考虑，综合考虑是选用冷却系统+常温滤料（高温滤料）+除尘器或是无冷却系统直接为高温滤料+除尘器的方式，对电石炉的烟气温度估计局限性而导致滤袋烧坏的现象时有发生。电石炉烟气的治理如此困难，数年来电石炉烟气除尘一直是电石行业的一大难题。4内燃式密闭电石炉高温烟气净化技术简介4.1工艺流程内燃式密闭电石炉炉气净化系统一般山一种主系统和四个附属系统来构成
9、的.4.2重要工艺过程阐明上述整个工艺流程是采用余热运用或降温装置加袋式除尘器系统的负压工艺流程，详细为电石炉高温炉气进入专门设计的余热锅炉或冷却设备降温，降至20（C左右，然后经袋除尘器净化后由高压风机排出。整个炉气的混合、流动均由引风机作为动力源，整个系统处在负压状态。袋除尘器采用高压脉冲喷吹进行清灰，当积聚在滤袋外表面的粉尘到达一定的厚度，清灰系统发出清灰信号，脓冲系统进行高压清灰，清灰结束后又进入正常的过滤状态。电石炉废气保留旁通烟道，主烟道和旁通烟道用水冷蝶阀进行切换。整个系统采用计算机控制系统集中控制。除尘器搜集下的粉尘由灰斗和储灰仓储存，定期由小车或输送设备输送作为建材原料。系统
10、中应设置紧急降温装置和旁通烟道，以自动或手动阀门切换。还可以考虑将出炉口烟气一并考虑由上述净化系统集中处理。上述整个工艺流程的完毕均由一Micropro控制系统完毕自控及过程中温度压力的监测，清卸灰的实现，并实行报警功能。a.每台电石炉单独设向天排空的旁通烟道，并设蝶阀控制；b.每台电石炉单引主烟道用蝶阀控制；c.当余热锅炉或冷却设备降温至200度左右后进入长袋脉冲除尘器过滤净化。d.除尘系统用一台引风机进行抽引，变频控制，由一根钢烟囱排出；上述重要工艺过程就是烟气冷却，净化设备、清灰装置、自动控制系统、旁路系统和报警装置构成。4.3关键技术4.3.1降温技术目前国内布袋承受的烟气温度一般在2
11、20C如下，因此首先将烟气温度降到220C如下，然后进行布袋除尘，冷却方式常用空冷、水冷或加冷风等措施来降温，但这些措施是不经济的，最科学的措施是对烟气进行余热运用的同步也减少烟温。余热运用可获得一定的经济效益，从而变化环境保护只投入无产出的状况。选择冷却器或者余热锅炉的形式要根据各厂的实际状况来定。4.3.2漏风技术问题系统中严重的漏风，加紧除尘器H勺过滤速度，减少除尘效率，增长引风机的承担，使整个系统无法正常使用。减少烟气温度，减少余热运用量，增长排烟量。4.3.3阻力技术问题系统阻力过大，会导致引风机压头局限性，无法将电炉烟气所有抽入系统运行。4.3.4受热面清灰技术问题电石炉烟气中含尘
12、量大而粉尘细小，很轻易在管壁、炉墙上产生很厚的积尘层，因此能否有效地清除受热面上的积灰层，是余热锅炉能否有效地进行工作，回收运用烟气余热产生过热蒸汽，同步保证烟温降至200C左右，保证布袋除尘器安全工作的关键。4.3.5控制系统控制系统由计算机、PLC、显示屏、操作箱温压仪表等构成；采用定期、定阻联合清灰设计；停机自消灰系统；提供烟气超温放风报警系统及主旁通烟道自动切换系统；提供除尘器进出口温度和压差显示；独立卸灰输送控制系统及卸灰系统连锁启动控制；提供稳定炉面负压的自动控制：提供主烟道和旁通烟道切换阀的电动操作及开度显示；内燃式密闭电石炉烟气温度变化幅度很大，平均温度500C,高时持续在60
13、0以上，这对冷却设备H勺受热面布置和排烟温度H勺控制带来很大的困难，也给背面H勺除尘器滤料带来很大的冲击，对整个系统的安全带来隐患，因此必须有可靠的温控技术和经济安全措施作为安全运行的保证。因此设计的冷却装置和余热锅炉必须适应比较大的温度变化范围，同步要有温控装置控制排烟温度幅度在30左右，此外还加有紧急自动进冷风装置。4. 3.6除灰外运系统除灰外运系统是保证除尘器除灰与飞灰外运中无二次污染设计的，飞灰比重轻，轻易导致二次污染，应采用密封输送，封闭型集灰箱装运飞灰的系统，以保证无二次污染。5. 4余热综合运用对于密封好的内燃式密闭电石炉炉气温度可到达600C左右，其热量还是有很大的运用价值，
14、针对不一样的顾客可选择烘干焦碳或余热锅炉产蒸汽的方式。炉气中热量的运用，可以到达更高的经济效益、环境保护效益和社会效益，开创三丰收的局面。6. 投资比较根据各企业电石扩建实际状况，将不一样的净化措施做如下比较：选择20230KV内燃式密闭电石炉炉气净化系统为代表序号处理工艺增湿塔+静电除尘冷却+布袋除尘余热运用+袋除尘备注1工艺特点1、维修简朴2、运行费用低1 .维护简朴2 .清灰效果好1、余热锅炉自动清灰2、采用负压除尘3、采用变频技术，实现节能2技术特点粉尘排空浓度可行200mgm3可行50mgm3可行80mgm3运行状况好好好4项目总投资350万元400万元600万元5经济效益无无360
15、万元/年6综合结论投资少，效果一般投资较大，效果好投资大，效益好6小结我企业在全国各地电石炉烟气净化与余热运用系统的成功应用，很好地处理了电石生产节能与环境保护问题，各项技术都已经被证明先进可靠、运转率高，并获得经济效益、环境效益、社会效益三丰收的成绩。这对推进整个电石行业的技术进步具有重要意义。之后，更具针对性、更经济、新型的电石炉余热运用及烟气净化技术不停被开发应用，满足不一样炉型和顾客的需要。余热运用方面既可以采用余热锅炉副产蒸汽、也可考虑采用空气冷却器烘干焦炭：冷却器方面可考虑强制风冷、自然风冷、水冷供选择；除尘技术方面也有脓冲袋技术、玻纤除尘技术、静电除尘技术供顾客选择.部分应用业绩序号工艺型号处理风量设备名称数量投运时间使用单位备注118000KVA半密闭电石炉100OOOmVh余热锅炉+LFSF103581202
