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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40比例37.519.621.815.64.11.4三、电石炉烟气净化及余热回收发电方案
15、：1、方案及其阐明：根据电石炉烟气成分、温度、烟气流量、粉尘成分及其粒径分布、炉面压力等综合原因，采用落丸清灰、玻纤袋除尘、负压流程、计算机控制0技术对烟气进行净化处理，同步通过余热锅炉、过热器、汽轮发电机对烟气余热进行回收运用，该方案B工艺流程见附图（1）。电石炉产生的烟气由导烟管引入烟气燃烧室，燃烧后的烟气引入烟气分流室，正常状况下经主烟道进入余热锅炉进行热互换，温度降至150C后进玻纤袋除尘器除尘，净化后烟气由引风机送入烟囱排放。余热锅炉产生L27MPa的饱和蒸汽，再由过热器产生300时过热蒸汽，然后通过汽轮发电机发电供生产使用。该系统由余热锅炉、玻纤袋除尘器、主风机、汽轮发电机四大主机
16、设备构成主系统，此外还包括燃烧炉、软化水系统、落丸清灰循环系统、过热蒸汽并网系统、玻纤袋除尘器反吹风系统、卸灰输送系统、计算机控制系统等辅助系统。关键技术包括锅炉受热面清灰技术、玻纤袋清灰技术、温度控制技术、钢构造热应力赔偿技术、系统设计技术、引风机耐温防震技术、滤料设计技术等。余热锅炉采用单气包自然循环直立烟道式，用落丸清灰技术有效处理了锅炉受热面的清灰难题；锅炉构造紧凑、热工制度稳定，保证烟气出口温度稳定在150如下，满足了袋除尘器的规定。根据电石炉烟气特点专门设计0LFEE玻纤袋除尘器采用了某些最新技术，重点考虑了气流分布、清灰方式、卸灰方式、温度控制、设备锁风等技术，并考虑了加强的钢构
17、造设计及整体热应力消除技术。由于采用负压流程，进入主风机的烟气已经得到净化，风机运转的可靠性大大加强。计算机控制方面实现了各工艺过程重要参数的实时监控，锅筒水位自动调整，锅炉受热面和玻纤袋清灰的自动控制，落丸清灰系统过程监控。重要工艺参数实现了实时曲线或数据显示,并可以根据需要随时查询打印。2、方案技术指标：项目技术指标炉面负压50100Pa处理风量178000m3h（工况）烟尘排放浓度40.3mgNm3林格曼黑度1级系统除尘效率99.5%烟气排放温度150过热蒸汽压力1.27MPa过热蒸汽温度300发电装机容量4500kw系统阻力4000Pa四、25000KVA电石炉烟气余热发电方案2台25
18、000KVA电石炉烟气余热发电方案：25000KVA中型半密闭电石炉，烟温较高，一般到达400C以上，平均按450C,烟气量达89000Nm3h左右。2台电石炉烟气量达178000Nm3h左右，因此其烟气余热量相称可观，且烟气中含大量可燃气体C。和H2,通过烟气余热回收可产生1.27MPa的300时过热蒸汽25.6t。再运用此蒸汽发电，可建一种45OOKW0小型电站。其工艺流程示意图见附图（1）。五、工程实行进度计划项目工程建设工期：工程建设期从协议签订之日开始，需一年左右，即大概12个月，从13个月后电厂开始试运行。正常状况下，只要资金及时到位，建设工期一般能在规定期期内完毕。六、环境影响评
19、价1、环境影响评价：余热回收发电项目是一种运用余热而不直接消耗原煤、原油、原气口勺清洁环境保护发电项目，不仅不对环境产生任何破坏和污染,反而有助于减少和减少余热直接排向空中所引起的对环境的污染。2、影响环境原因分析：（1）该发电项目对环境能导致影响的重要是在冷却水系统，但经精心设计和施工及工艺流程中循环运用，完全能控制和防止对环境产生任何不利影响。（2）本工程不产生固体废弃物。（1）汽轮发电机组运行时噪音源重要来自多种设备。各重要噪音源的噪音水平见下表：名称位置声级值DB（八）频谱特性汽轮机主厂房85-90低中频发电机主厂房85-90低中频凝泵主厂房93s96低中频给水泵给水泵房95低中频循环
20、水泵循环水泵房85s90低中频冷却塔露天81-85低中频七、劳动安全和工业卫生1、本工程应采用安全措施和实行劳动保护的工艺与场所:根据*安全生产法劳动法、发电厂劳动安全及工业卫生设计规程(DL5030T996)、工业企业设计卫生原则(TJ36-1979、工业企业噪声控制设计规程(GBHJ87-1985)等法律、规程、规范及原则的规定对各类建筑物的防火；电器设备和各类压力容器的防爆；电器设备的防触电伤害；对多种转动、传动机械伤害；对平台扶梯、吊装孔洞采用安全和防护措施，以保障从业人员生命安全。2、压力容器0防爆措施：蓄能器等压力容器都装有安全阀，以防超压爆炸。安全阀开口避开人员常常通行B过道、场
21、因此防高压汽流伤害人体。3、防电伤：设计时必须考虑。八、结论：电石行业环境保护与节能的水平较低，假如政府不给优惠电价，电石生产就要赔本；假如环境保护原则严格执行，电石厂就必须停产。因此环境保护与节能是关系到电石企业生死存亡的重大问题。通过以上对电石炉烟气余热回收发电方案的分析可知，运用电石炉0烟气余热资源发电，是一项技术上可行、经济效益可观的、且符合国家能源政策的环境保护节能降耗项目，特作此提议书以资决策。30MVA密闭电石炉余热发电论文余型资源情况电石炉炉型电石炉容信/MVA 烟气发热值kJN 出口燃气温度/T 烟气含尘itgNm 单台炉阳气量/NmVh 烟气焦油含量mgW 详见表1、表2、
22、表3。全密闭电石炉23O MVAJl (XX)- 13 500500-60050 2002 500 3 500I5O表2IS气粉尘成分表%Tab. 2 QtmpwiLtioa of the dui4 u the flue 晔 %费尘成分CaO C Si(t Fe1Oj AUh其他所占比例37.2 34. I 15.8 0.967. I4.82密闭电石炉烟气余热综合利用工艺流程根据对密闭电石炉余热统合利用的研发,结合密 闭电石炉生产工艺及工况,制定如图1所示工艺流程：凝结水柒I煤住发循环冷用水治做汽器汽轮机福见水泉依排空气集汽粕事故烟囱高效旋风除器-I燃气铜炉电石炉布袋除尘器风机卸灰相铭灰修T汽
23、车城装袋图I系统筑程图F& I SpIem flow diram单台电石炉产生的烟气（5600%:,含尘量 50 200 g/Nm）经烟道进入高效旋风分离器进行除 尘，除生后进入水冷却器进行热交换,将烟气湿度降 至19Ot -240 t后进玻纤袋除尘器除尘，除尘后 的干净烟气通过引风机汇入帼气总管送入燃气锅炉健就在于净化除尘系统。4 除尘冷却系统工艺原理4.1除尘技术关键点DISCUSSIONONCOGENERATIONOF30MVAHER-METICCALCIUMCARBIDEFURNACEHuXiaomin1UXiaoming2ZhangHongwei,HouSubo4(IKunmingS
24、unwiacCo.Ltd.Kunmmg650202,China)(2XianUnivcnit)ofArchitecturrmlTechnology.Xian710055.Chioa)(3ShanxiHongxinMetallurgyandEnvironmentalProtectionEngineeringCo.Ltd.Xian710056.ChifuJ(4SanmcnxiaFudiSmehinfProceeeceLtd.,SanmenxM472000.Chine)AtMtrtCtTointroducethecomprehensiveutilizationofthe30MVAhermeticca
25、lciumCatbidefurnacebyIhenumbers,speciallyPrMenlthefeasibilitydCogenefaHOflofhermeticcalciumCarbideumaccandiUanalysisMinvestinenlbenefit,etc.TobringforwardIhaIthecoreofthitchnolf,leinthefluecleaningandritchoiceaboutthegeneratinge-quipmentIeChnieaIparametersandoudoothefutureofthecogenerationincalciumc
26、arbideandferroalloysndustnes.KeywordsIumaee.Meneratm,cleaning前言根据国家产业政策要求以及生产技术的不断改迸提高,30MVA及以上密闭电石炉将成为当今电石生产主打炉支。节能减排,综合利用电石炉尾气,降低成本,提高综合效核是密闭电石炉的重要工作之一，日前国内生产只利用尾气,且大多用于气烧石庆，气烧锅炉、或二次净化后用作化工原料,余热应本没用经过成本效益对比分析.得出余热发电技术能充分利用余热余气资源创造出最大效益。燃烧,产生的3. 82 MPa,450 t过热蒸汽通过主蒸汽 管道送入9 MW汽轮发电机组机发电I3关键工艺在图I所示工艺流
27、程中,通过干法净化后的炉 气成分没有变化，只是降低含尘量，通过比较分 析,净化后的炉气成分跟现在工业上应用于燃烧产 生蒸汽的煤气、转炉煤气、焦炉煤气基本相同，物值 还较高,易于燃烧C因此,净化后的炉气在燃气铜炉 内燃烧产生过热蒸汽；过热蒸汽推动汽轮发电机组 发电。这部分r艺流程均属于成熟T艺,在工业生产 中应用广泛:密闭电石炉气综合利用工艺潦程的关从工艺流程看,此工艺要求过热蒸汽温度、压力 检定,而这取决于燃气锅炉的近行检定,锅炉的稔定 主：要界燃料供应稳定，但炉气含尘呈高、黏附性强. 如果不蛉过净化直接进入燃气锅炉，慰气喷嘴很快 就会堵塞,严重影响燃气铀炉的稳定运行C除尘净化 的关键是满足燃
28、气喷嘴的要求,即含尘量 30 mg NmV,目前在电石及合金冶燎行业应用成熟的设备就 是布袋除尘器C密闭烟道内炉气温度达500-6 t,同时含有 微址焦油,为了避免焦油析出,同时兼顾除尘时布袋 耐温情况，要求炉气进入布袋除尘器前温度控制在 190240 a因此,根据密闭电石炉气特点,净化冷 却系统控制的关健是：第铁合金2009年(I)安全防爆,这是系统首先考虑因素C(2)炉气温度控制,密闭电石炉气温度波动较大, 如控制不程,将烧毁布袋或焦油析出。(3)密封除灰装IL除灰装置密封不好,空气漏人 系统会引发爆炸。(4)炉气灰尘黏附性，(5)气体为有毒有苦,易燃易爆气体,所以对安全 控制系统及故障报
29、警系统要求严格,在线检测及自动 控制要可靠。(6)电炉负荷根据炉况在上下波动,所以烟气及 也大小不一。4.2除尘净化系线优化除尘净化系统组成：高效旋风除尘器、水冷却 括、布袋除尘器及密闭除灰装置C除尘冷却系统均采 用成照设备,主要是在结构及烟气流速方面根据带 闭电石炉炉气特点进行优化e4.2.1 通过优化设计,提而旋风除尘器除尘效 率,由于电石炉炉气含尘粒度较细.除尘率在20%-25%左右,通过旋风除尘器除尘后,降低布袋除尘 器的除尘负荷Q4. 2. 2 在流程中冷却器考虑采用一用一备方式。 优化了冷却器结构,提高冷却效率，降低灰尘对冷却 管的黏附、备用冷却器与运行冷却器可根据运行时 间a动切
30、换；停用的冷却器通过空气高速清灰,清灰行稳定；在实际运行中要针对具体情况找到最佳运 行工况点和制定最佳操作办法a4.3主要设备选型设计说明1.1.1 3.1水冷却器。一级冷却采用水冷却器,杜绝了 高温气体损坏设备,同时可大幅度降低气体温度；冷 却水采用来H发电厂所用的软化水.不但防止设备 结垢,同时叫余热利用.送至燃气钢炉“1.1.2 旋风除尘器、由上部装管、下部装置组成. 上、下部均由空气夹套焊接而成.上、F部间形成电 石炉气通道,电石炉尾气中大颗粒粉尘通过离心力 作用收集至密闭式星形卸料器排至给尘仓n1.1.3 布袋过滤器-布袋过渡器采用气筒脉冲清 及方式，整体呈圆形设计，以适应较高的炉气压力波 动;为适应高温气体,布袋采用耐高温布袋,可在
