25000kVA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(cè)中心站，甘肅 蘭州 730000）

中國(guó)獨(dú)具特色的電石法PVC 生產(chǎn)工藝，不僅為國(guó)家節(jié)約了大量石油資源，也為廣大消費(fèi)者廣泛使用PVC 下游產(chǎn)品提供了前提和保證。近年來，隨著國(guó)家實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略及日益突出的能源、價(jià)格及污染問題，東部電石企業(yè)逐步西遷，極大地帶動(dòng)了甘肅省電石行業(yè)的快速發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前，該省電石產(chǎn)能超過70萬t/a。

為遏制電石行業(yè)低水平重復(fù)建設(shè)和盲目發(fā)展，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，國(guó)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(jìn)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(chǎng)，工藝裝備水平進(jìn)一步提高。國(guó)家治理整頓高耗能高污染行業(yè)政策的實(shí)施，有效遏制了這些行業(yè)盲目發(fā)展的勢(shì)頭，但形勢(shì)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(yán)重、生產(chǎn)集中度低等問題。

電石行業(yè)的大規(guī)模低水平重復(fù)建設(shè)和盲目發(fā)展，不僅造成了資源浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且加劇了電力供應(yīng)緊張的局面。在電石生產(chǎn)排放的尾氣中，一氧化碳含量在80%以上，如果將此尾氣通過應(yīng)用先進(jìn)成熟技術(shù)加以再利用，可以變廢為寶又可大大降低能耗。目前，甘肅省內(nèi)大部分電石生產(chǎn)廠家對(duì)電石爐尾氣均直排大氣燃燒，只有極少部分用于氣燒鍋爐，浪費(fèi)了大量能源。隨著能源短缺及價(jià)格逐年提高，能源在生產(chǎn)成本中所占的比例呈逐年增加趨勢(shì)，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(jì)，實(shí)現(xiàn)廢氣資源綜合利用為目標(biāo)，對(duì)電石爐進(jìn)行有效的節(jié)能改造勢(shì)在必行。

1 密閉電石爐煙氣特性

密閉電石爐以石灰、焦炭為主要原料，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量爐氣，其中，一氧化碳含量為75%～90%，其余為氮?dú)?、氧氣、甲烷、氧化氮、二氯化碳等。一般來說，密閉電石爐的煙氣量和溫度都不平穩(wěn)，其煙氣特征見表1。

表1 密閉電石爐的煙氣工藝參數(shù)

2 密閉電石爐煙氣凈化措施簡(jiǎn)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)過耐高溫材質(zhì)的除塵器除塵后，粉塵濃度降為50 mg/Nm3以下，經(jīng)除焦器進(jìn)行降溫除焦，對(duì)氣體進(jìn)行洗氣后，進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣罐氣體再進(jìn)入石灰窯，燒制活性石灰，最后，對(duì)尾氣凈化后達(dá)標(biāo)排放。

2.2 煙氣直接燃燒后凈化技術(shù)

煙氣直接燃燒后凈化技術(shù)工藝流程示意圖見圖1。

圖1 煙氣直接發(fā)燃燒后凈化技術(shù)工藝流程示意圖

含有大量一氧化碳等可燃?xì)怏w的電石爐煙氣不經(jīng)除塵，直接由高溫煤氣風(fēng)機(jī)引入氣燒回轉(zhuǎn)石灰窯，煙氣經(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。在石灰冷卻室中，高溫石灰與冷卻風(fēng)機(jī)送來的空氣進(jìn)行熱交換，石灰達(dá)到一定溫度后，進(jìn)入石灰料倉(cāng)，然后，經(jīng)皮帶輸送機(jī)去電石爐配料。經(jīng)石灰冷卻室高溫石灰預(yù)熱的空氣送入回轉(zhuǎn)窯。回轉(zhuǎn)窯高溫尾氣進(jìn)入石灰石預(yù)熱室與石灰石進(jìn)行熱交換，石灰石被加熱后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯。高溫尾氣由引風(fēng)機(jī)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(dá)標(biāo)排放。

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(duì)甘肅省25 000 kVA 半密閉電石爐和密閉電石爐在統(tǒng)一負(fù)荷、原料的前提下進(jìn)行比較，單臺(tái)電石爐煙氣排放量由平均94 860 m3/h 減少至28 666 m3/h，噸產(chǎn)品耗電量由平均3 448 kW·h 減少至3 144 kW·h，噸產(chǎn)品平均節(jié)約電量304 kW·h，以全省70萬t/a 的規(guī)模計(jì)算，全年可節(jié)約電量2.12×108 kW·h。

按照25 000 KVA 密閉爐設(shè)計(jì)配套的石灰石轉(zhuǎn)窯（132 600 t/a）計(jì)算，每噸白灰消耗洗精煤170 kg，每年可節(jié)約洗精煤為：

132 600 t×0.17 kg=22 540（t）；

以洗精煤折原煤系數(shù)按0.9計(jì)，全年可節(jié)約原煤25 044 t；

按該省70萬t/a 的規(guī)模計(jì)算，全年可節(jié)約28.4萬t原煤。

3.2 一氧化碳減排量

根據(jù)計(jì)算，25 000 kVA 密閉電石爐煙氣產(chǎn)生量為437 Nm3/t 電石，按照煙氣90%被綜合利用（即煙氣中90%為一氧化碳）計(jì)算，可減排一氧化碳393 Nm3/t電石；根據(jù)該省70萬t/a 的規(guī)模計(jì)算，全年可減排一氧化碳2.75×108（Nm3）。

噸電石煙氣排放量：

（1 000/64）×22.4/0.8=437（Nm3）。

式中：1 000/64—噸電石kg 摩爾數(shù)；

22.4—標(biāo)態(tài)下氣體摩爾體積，Nm3/kg 摩爾；

0.8—煙氣中一氧化碳體積含量。

4 結(jié)論

隨著產(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(shì)。根據(jù)測(cè)算，該爐型全年可節(jié)約電能2.12×108 kW·h，節(jié)約原煤28.4萬t，減排一氧化碳2.75×108 Nm3，對(duì)能源節(jié)約、資源利用、環(huán)境保護(hù)將起重要貢獻(xiàn)。

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