密閉電石爐爐氣綜合利用工藝總結(jié)

邸亞寧，石淑萍，張宇（西安西化氯堿化工有限責(zé)任公司，陜西西安710077）

密閉電石爐爐氣綜合利用工藝總結(jié)

邸亞寧，石淑萍，張宇（西安西化氯堿化工有限責(zé)任公司，陜西西安710077）

總結(jié)了不同時間投運(yùn)的2臺密閉電石爐尾氣回收利用的工藝流程及運(yùn)行情況。針對1#爐存在的不足，對2#爐進(jìn)行了改進(jìn)。通過改進(jìn)，較好地解決了電石尾氣綜合利用的問題。

密閉電石爐；綜合利用；尾氣；改進(jìn)；效益

自20世紀(jì)90年代以來，中國的電石行業(yè)得到迅猛發(fā)展，密閉電石爐所占份額越來越大，電石生產(chǎn)的尾氣排放對環(huán)境帶來的負(fù)面效應(yīng)日益突出。密閉電石爐生產(chǎn)1 t電石副產(chǎn)尾氣約400 m3，尾氣溫度約700℃，主要成分СО約占80%，粉塵含量為250g/m3，其中含有大量可利用的化學(xué)潛能和高溫顯熱，如果把尾氣排空燒掉，不但污染環(huán)境，也浪費(fèi)了潛在的能源。為了保護(hù)環(huán)境，使企業(yè)得到可持續(xù)發(fā)展，對電石尾氣進(jìn)行綜合治理勢在必行。

1 密閉電石爐的運(yùn)行現(xiàn)狀

西安西化氯堿化工公司現(xiàn)運(yùn)行2臺密閉電石爐，1#爐為18 000 kVA，投產(chǎn)于1973年，2#爐為22 500 kVA，投產(chǎn)于1995年，于2000年完成了對1#密閉電石爐的綜合利用項目。該項目將電石尾氣直接引進(jìn)廢氣爐進(jìn)行燃燒，廢氣爐選型為SHS20-1.27-Q，生產(chǎn)的蒸汽進(jìn)入蒸汽管網(wǎng)用來滿足生產(chǎn)需要。燃燒后的煙氣經(jīng)布袋除塵達(dá)標(biāo)排放，使電石尾氣得到較好的利用，環(huán)境治理效果及經(jīng)濟(jì)效益均良好。經(jīng)過幾年的運(yùn)行摸索，發(fā)現(xiàn)其存在一些不足。

（1）電石尾氣中含有微量焦油，再加上粉塵含量較大，尾氣的粘結(jié)性很強(qiáng)，電石爐到廢氣爐的尾氣輸送管段經(jīng)常發(fā)生積聚堵灰，使系統(tǒng)阻力增加，引風(fēng)機(jī)負(fù)荷劇增，不得不經(jīng)常停爐進(jìn)行清灰。

（2）在1#廢氣爐和電石爐之間的尾氣輸送段原設(shè)計有1個中間混合罐，在實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)罐中積灰嚴(yán)重，不易清理，由于溫度很高，尾氣在混合罐中容易引起爆燃。

（3）在電石爐開、停車和進(jìn)行電極焙燒等運(yùn)行不穩(wěn)定時，尾氣不得不排空，但仍有冒黑煙現(xiàn)象。

（4）燃燒器為多管式，廢氣爐運(yùn)行幾個小時就會堵滿積灰，系統(tǒng)阻力劇增，不得不停車處理。另外，在小火炬點(diǎn)燃，尾氣還未被點(diǎn)燃的短時階段，小火炬很容易被引風(fēng)機(jī)拉滅，造成點(diǎn)火不成功。

2 對密閉電石爐的改進(jìn)

針對1#廢氣爐的運(yùn)行情況，在對2﹟電石爐改造前進(jìn)行了詳盡的分析，肯定了對尾氣先燃燒、后凈化是投資最省、效果最好的工藝，且技術(shù)成熟、開車穩(wěn)定。由此，2006年對2#密閉電石爐的綜合治理項目作了工藝上及結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)和調(diào)整。

經(jīng)計算，初步確定了廢氣爐的蒸發(fā)量為13.3 t/h，經(jīng)過對各爐型的調(diào)研和比較，選擇尾氣出燃燒器噴嘴后，行程能和折煙角配合形成多次上升、下降，利于灰塵的自然沉降，同時，適當(dāng)放大爐膛截面積，降低煙氣流速，避免積灰的搭橋形成聚集結(jié)焦，也降低粉塵對受熱面的磨損；適當(dāng)提高2#廢氣爐的爐膛高度，延長了煙氣的行程以降低爐膛溫度。經(jīng)和鍋爐生產(chǎn)廠家達(dá)成共識，最后選擇自然循環(huán)Π型布置的SHS15-1.27-Q廢氣爐。

受2#電石爐周圍建筑和設(shè)施的限制，廢氣爐的位置距離電石爐較遠(yuǎn)。為避免電石爐到廢氣爐輸送尾氣管段的堵灰，在設(shè)計中盡量縮短兩者之間的距離，取消水平輸送管段，由電石爐到廢氣爐形成“人”字形輸送段。經(jīng)過與1#廢氣爐尾氣輸送堵灰管段的傾斜狀況比較，管段傾斜角大于50°時，堵灰現(xiàn)象大為減輕。為了避開建筑的承重梁，2#廢氣爐輸送管段的角度選擇為與水平夾角53°左右，這樣可保障灰塵靠自重形成自流，有效避免積灰，且輸送管每一段留有卸灰口，可避免由于堵灰造成的停車，提高開車率，其次，在2#廢氣爐工藝設(shè)計中，取消了混合罐這個環(huán)節(jié)，既節(jié)省了空間，又節(jié)約了投資。

1#、2#電石爐、廢氣爐工藝流程簡圖見圖1、圖2。

由于日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，盡量消除電石爐冒黑煙的現(xiàn)象，尤其是在電石爐開車還未穩(wěn)定的環(huán)節(jié)。為此，改進(jìn)了點(diǎn)火程序，封閉電石爐的緊急排放切換閥，啟動引風(fēng)機(jī)，用液化石油氣點(diǎn)燃小火炬，讓電石爐波動期間的排氣在小火炬的明火引燃下，隨引風(fēng)機(jī)經(jīng)旋風(fēng)、布袋除塵后排放，既消除了電石爐波動期間冒黑煙的現(xiàn)象，也消除了СО爆燃的危險。

圖1 1#電石爐、廢氣爐工藝流程示意圖

圖2 2#電石爐、廢氣爐工藝流程示意圖

針對1#廢氣爐燃燒器出現(xiàn)的嚴(yán)重堵灰問題，著重對燃燒器進(jìn)行分析調(diào)研，選擇了一種多槍直流式燃燒器。這種燃燒器的尾氣流通截面積增大，空氣由多個小管徑管道伴隨尾氣通道，且安裝位置保障尾氣管傾斜角度大于50°，避免了堵灰現(xiàn)象，使2股氣體在燃燒器出口迅速混合點(diǎn)燃，有了帶壓空氣的支撐，增強(qiáng)了火焰的剛性，也解決了1#廢氣爐火焰有時被引風(fēng)機(jī)拉滅的現(xiàn)象。

由于選擇了特殊工藝，使廢氣爐排煙溫度保證低于170℃，可選擇簡單的旋風(fēng)除塵器，利用離心力和重力除去稍大顆?；覊m，再經(jīng)過布袋除塵器，捕捉細(xì)粉。布袋除塵器材質(zhì)為玻纖覆膜，運(yùn)行安全、經(jīng)濟(jì)，使用溫度低于200℃，使排煙溫度有了保證。

3 改進(jìn)效果

改進(jìn)后的2#廢氣爐于2007年6月正式投入運(yùn)行，運(yùn)行狀態(tài)良好，達(dá)到了廢氣爐設(shè)計的各項指標(biāo)，并于2007年9月17日通過了竣工驗(yàn)收，取得了鍋爐運(yùn)行使用證。

電石爐和廢氣爐都正常運(yùn)行時，切換閥門關(guān)閉，煙氣從廢氣爐煙囪排放；廢氣爐不能正常運(yùn)行時，打開切換閥門，尾氣從電石爐煙囪排空。實(shí)際運(yùn)行中，切換排空閥門基本用不到，在電石爐氣出口處設(shè)置了壓力信號采集，直接接到廢氣爐的控制室，隨時監(jiān)控電石爐的壓力值，及時微調(diào)引風(fēng)機(jī)以保證電石爐壓力維持在±10 Pa，使電石爐和廢氣爐都能維持較理想的運(yùn)行狀態(tài)。事實(shí)上，廢氣爐的運(yùn)行更能減小電石爐的波動。

2008年7-12月，2#廢氣爐蒸氣產(chǎn)量為45 523 t，平均出力為11 t/h，蒸汽成本為19.976元/t（該公司外購單價大約為80元/t），2#廢氣爐總投資為746萬元，（環(huán)保返還款205萬元）按運(yùn)行時間8 000 h計，2#廢氣爐年實(shí)現(xiàn)利潤528萬元，運(yùn)行2年即可收回投資。

爐氣經(jīng)燃燒除塵后，排放至大氣，經(jīng)陜西省環(huán)境監(jiān)測部門監(jiān)測，粉塵平均排放值為52.6 mg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)，也低于1#廢氣爐的排放測試值（71.7 mg/m3）。回收的粉塵粒徑細(xì)小均勻，黏性小，流動性好，經(jīng)有關(guān)單位試用，可以用作建筑原材料，延長了產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈，增加了企業(yè)的活力和競爭力。

從2007年6月開始，2#廢氣爐的實(shí)際運(yùn)行表明，比1#廢氣爐較好地解決了堵灰和結(jié)焦問題，大大提高了廢氣爐的開車率，熱能利用率高，除塵效果很好，同時也解決了電石爐冒黑煙的問題，為企業(yè)帶來了經(jīng)濟(jì)效益，也為改善生態(tài)環(huán)境做出了重要貢獻(xiàn)。

Summary on comprehensive utilization of furnace gas of closed calcium carbide furnace

DI Ya-ning,SHI Shu-ping,ZHANG Yu
(Xi'an Xihua Chlor-alkali Chemical and industry Co.,Ltd.,Xi'an 710077,China)

The process flows and operating conditions of tail gas recycling of 2 sets of closed calcium carbide furnace that was put into operation in different time were summarized.According to the shortcomings of 1#calcium carbide furnace,the 2#calcium carbide furnace was improved.By improving,the problem of calcium carbide tail gas utilization was solved.

closed calcium carbide furnace;utilization;tail gas;improve;benefit

TQ083+.4

B

1009－1785(2010)10－0029-02

2010-01-19