甘肅省25,000kVA密閉電石爐節(jié)能減排研究

趙玉龍，劉陽，王振

（甘肅省環(huán)境監(jiān)測中心站，蘭州 730000）

甘肅省25,000kVA密閉電石爐節(jié)能減排研究

趙玉龍，劉陽，王振

（甘肅省環(huán)境監(jiān)測中心站，蘭州 730000）

分析了近年來高能耗行業(yè)鐵合金、電石行業(yè)的污染現(xiàn)狀、25,000kVA密閉電石爐的煙氣特征以及煙氣凈化技術(shù)，根據(jù)甘肅省25,000kVA密閉電石爐的煙氣產(chǎn)生量和耗煤量，計算了密閉電石爐的年節(jié)能排量，指出密閉電石爐在甘肅全省節(jié)能減排、環(huán)保工作中的重要作用。

電石爐;煙氣;節(jié)能減排;甘肅省

電石是有機合成工業(yè)的重要原料，我國獨具特色的電石法生產(chǎn)PVC，不僅為國家節(jié)約了大量石油資源，也為廣大消費者使用物美價廉的PVC等電石下游產(chǎn)品提供了前提和保證。近年來，隨著國家實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略及日益突出的能源、價格及污染問題，東部電石廠逐步西遷，極大地帶動了甘肅省電石行業(yè)的快速發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前甘肅省電石產(chǎn)能已超過70萬噸/年。

為遏制電石行業(yè)低水平重復建設(shè)和盲目發(fā)展，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，國家發(fā)布了一系列產(chǎn)業(yè)政策。近幾年來，甘肅省電石行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得了積極進展，投資規(guī)模大幅下降，產(chǎn)量增幅大幅度回落，出口量明顯下降，一批落后生產(chǎn)能力退出市場，工藝裝備水平進一步提高。國家治理整頓高耗能高污染行業(yè)政策的實施，有效遏制了高耗能高污染行業(yè)盲目發(fā)展的勢頭，但形勢仍不容樂觀，發(fā)展中始終伴隨著生產(chǎn)能力過剩、工藝裝備落后、環(huán)境污染嚴重、生產(chǎn)集中度低等問題[1]。

電石行業(yè)屬于高污染、高能耗產(chǎn)業(yè)，大規(guī)模低水平重復建設(shè)和盲目發(fā)展，不僅造成了資源浪費和嚴重的環(huán)境污染，而且加劇了電力供應(yīng)緊張的局面。而在電石生產(chǎn)中排放的尾氣中的CO含量在80%以上，如果將此含有大量CO的尾氣通過應(yīng)用先進成熟技術(shù)加以再利用，不僅可以變廢為寶還可大大降低單位產(chǎn)品能耗。目前甘肅省內(nèi)大部分電石生產(chǎn)廠家對電石爐尾氣均是采用直排大氣燃燒，只有極少部分用于氣燒鍋爐，因而浪費了大量能源。隨著能源短缺及價格逐年提高，企業(yè)制造成本上升，能源在生產(chǎn)成本中所占的比例呈逐年增加趨勢，給企業(yè)的生存和發(fā)展帶來諸多困難。因此，以發(fā)展節(jié)能經(jīng)濟，實現(xiàn)廢氣資源綜合利用為目標，對電石爐進行有效的節(jié)能改造勢在必行。

1 密閉電石爐煙氣特性

密閉電石爐以石灰石、焦炭為主要原料，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量爐氣，其中CO含量為75%～90%，其余為N2、O2、CH4、NOx、CO2等。一般來說，密閉電石爐爐氣量和溫度波動都不平穩(wěn)，其爐氣和煙氣特征見下表[2]。

密閉電石爐的煙氣工藝參數(shù)表

2 密閉電石爐煙氣凈化措施簡述

2.1 煙氣凈化后利用技術(shù)

密閉電石爐產(chǎn)生的尾氣經(jīng)過耐高溫材料的除塵器進行除塵處理，使粉塵濃度降至50mg/Nm3以下，經(jīng)除焦器進行降溫除焦，對氣體進行洗氣后進入儲氣罐，儲氣罐氣體再進入石灰窯，進行活性石灰的燒制，尾氣凈化后達標排放。

2.2 直接燃燒后凈化技術(shù)

含有大量CO等可燃氣體的電石爐煙氣不經(jīng)除塵直接由高溫煤氣風機引入氣燒回轉(zhuǎn)石灰窯，爐氣經(jīng)噴嘴噴入回轉(zhuǎn)窯與配入的空氣燃燒產(chǎn)生高溫，與經(jīng)高溫尾氣預(yù)熱的石灰石反應(yīng)生成生石灰，經(jīng)回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)輸送從窯尾排出至石灰冷卻室。在石灰冷卻室高溫石灰與冷卻風機送來的空氣進行熱交換，使高溫石灰降溫，達到一定溫度后石灰進入石灰料倉，然后經(jīng)皮帶輸送機去電石爐配料。而經(jīng)石灰冷卻室高溫石灰預(yù)熱的空氣送入回轉(zhuǎn)窯?；剞D(zhuǎn)窯高溫尾氣進入石灰石預(yù)熱室與石灰石進行熱交換，石灰石被加熱后進入回轉(zhuǎn)窯，而高溫尾氣由引風機抽出至焦炭干燥工序繼續(xù)利用余熱或經(jīng)除塵器處理后達標排放。工藝流程見下圖。

直接燃燒后凈化技術(shù)工藝流程圖

3 密閉電石爐節(jié)能減排分析

3.1 密閉爐能源節(jié)約量

對甘肅全省的25,000kVA半密閉電石爐和密閉電石爐在統(tǒng)一負荷、原料的前提下進行比較，單臺電石爐煙氣排放量由平均94,860m3/h減少至28,666m3/h，噸產(chǎn)品耗電量由平均3448kW·h減少至3144kW·h，噸產(chǎn)品平均節(jié)約電量304kW·h，根據(jù)甘肅全省70萬噸/年的規(guī)模計算，全年可節(jié)約電量2.12×108kW·h。

按照25,000kVA密閉爐設(shè)計配套的石灰石轉(zhuǎn)窯（13.26萬噸/年）計算，每噸石灰消耗洗精煤170kg，每年可節(jié)約洗精煤為：

132,600×0.17t=22,542t

洗精煤折原煤系數(shù)按0.9計，全年可節(jié)約原煤25,047噸；按甘肅全省70萬噸/年電石產(chǎn)量計算，全年可節(jié)約35.1萬噸原煤（以單臺25,000kVA電石礦年產(chǎn)電石5萬噸計）。

3.2 一氧化碳減排量

根據(jù)計算，25,000kVA密閉電石爐煙氣產(chǎn)生量為437Nm3/噸電石，按照煙氣80%被綜合利用（煙氣中75%～90%為CO）計算，可減排CO349.6Nm3/噸電石；根據(jù)甘肅全省70萬噸/年的規(guī)模計算，全年可減排一氧化碳2.45×108Nm3。

噸產(chǎn)品煙氣排放量：

（1000/64）×22.4/0.8=437Nm3/噸電石

上式中：1000/64 —— 噸電石kg摩爾數(shù)；

22.4 —— 標態(tài)下氣體摩爾體積，Nm3/kg·mol；

0.8 —— 爐氣中CO的體積含量。

4 結(jié)論

隨著甘肅省經(jīng)濟的不斷發(fā)展，產(chǎn)業(yè)政策的不斷優(yōu)化，污染減排力度的不斷加大，密閉電石爐將成為必然趨勢。根據(jù)測算，該爐型全年可節(jié)約電能2.12×108kW·h，可節(jié)約原煤35.1萬噸，可減排一氧化碳2.45×108Nm3，對甘肅省的能源節(jié)約、資源利用、環(huán)境保護作出了重要貢獻。

[1] 鄂爾多斯市人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)鄂爾多斯市高耗能高污染行業(yè)治理整頓的實施意見的通知[OL].http://www.110.com/fagui/law_306517.html.

[2] 于樂虎，劉素梅.密閉電石爐爐氣利用及治理系統(tǒng)淺析[J].環(huán)境科學與管理，2010，35（5）:115-118.

Study on Energy Saving and Emission Reduction of 25,000kVA Close-Calcium Carbide Furnace in Gansu Province

ZHAO Yu-long, LIU Yang, WANG Zhen

X321

A

1006-5377（2014）01-0047-02