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密闭电石炉的烟气治理及利用

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  密闭电石炉生产中其烟气温度高达600℃-1000℃,但其烟气量很小,除与炉型有关外,不同的地区、工艺流程、操作手段、原材料都会对电石炉尾气的特征产生影响。一般来说,每生产1t电石可回收副产炉气(CO+H2>90%)400Nm3 ,折生产1t电石可回收副产炉气(CO+H2>90%) 400Nm3,折合标煤0.15t,可满足生产lt石灰所需的燃料。电炉烟气的含尘浓度为130-200g/Nm3,成分复杂,同时粉尘颗粒细,比表面积大,结构疏松比重轻,具有一定的粘性;粉尘中含有较多的焦炭粉尘和少量的焦油。因此,影响电石炉尾气净化的主要因素是烟气温度高及烟气中存在的焦油对炉气除尘系统的粘附问题;电石炉尾气综合利用时存在的主要问题是,随烟气温度的降低,析出的焦油会造成容器管道堵塞。因此,密闭电石炉尾气除尘和利用要把以上问题给解决好。

目前,国内现有的密闭电石炉尾气除尘和利用技术有三种方案,

  (1)湿法净化回收利用工艺在贵州水晶密闭电石炉运用,应当说采用湿法除尘技术能够达到一定的净化效果,炉气中的焦油等有机物也能够被有效捕集,净化后的炉气仅当做燃烧料煤气是能够满足要求的。但湿法除尘工艺系统较复杂,系统的气密性要求高,不安全隐患较多;系统中的灰尘容易结块,需要定期清理;系统的动力消耗大,维护费用较高;占地面积大;投资大;电石炉炉气的显热没有利用;会造成水的二次污染,水污染物中含有剧毒的氰化物,CNˉ处理难度大,需要配套复杂的水处理设施,不符合循环经济的要求,因此,国内的电石厂基本不采用。

  (2)直接利用后除尘

    我国较早利用全密闭炉炉气作为燃料直接燃烧工艺的是杭州电化厂。该工艺利用炉气在余热锅炉内燃烧,使气体及灰尘中的氰化物全部分解,并使灰尘的物理性质发生变化,由原来的疏松、轻、粘变成了结构密实、重、粘性降低,可使除尘难度大大降低,并解决了氰化物的污染问题。这套工艺后来被国内多数电石厂广泛采用。

采用锅炉燃烧炉气,经济合理,流程短, 占地面积小,系统安全可靠性大大增强;减少了气体中灰尘的含量,其物理显热与灰尘中的焦炭粉尘燃烧热值均能得到充分利用。但经高温煅烧后的炉气中的粉尘粒度相当小,比表面积大,具有很强的吸附性能,在锅炉换热面极易粘结,因此,采用吹灰清灰技术很难将锅炉受热面的积灰清除,只有采用落丸清灰技术解决锅炉受热面的清灰难题,即可实现系统的稳定运行。

 (3)干法除尘后再利用

    干法除尘工艺在青海东胜化工厂的密闭电石炉上得到成功运用。

  (1)电石炉炉气采用两级降温措施,先采用水冷套管将烟气温度降低,然后进入多级强制风冷器进一步降至240℃ ~26O℃。通过调节强制风冷器上变频风机控制冷风量,以实现温度控制;温度要低于260℃以保护滤袋、高于240℃以避免焦油析出;一旦烟气超温,可以掺人氮气辅助降温;若温度仍然超限,可进行放散处理;除尘后输送管道要采取保温措施,避免温度降低析出焦油,导致管道阻塞;

  (2)管道的密封性能要好,同时,管道要安装氧气自动分析仪,一但气体达到爆炸极限自动充氮气以降低气体的爆炸极限,否则,可进行放散处理;系统利用一级高温风机克服除尘前管道阻力后将烟气送人玻纤袋式除尘器,然后再利用二级高温风机克服除尘器的阻力;除尘后的尾气利用增压风机送入石灰窑的喷嘴燃烧。

  (3)在一些易堵部位,包括水平管、管路及设备底部,增设清灰孔,以解决运行中的粉尘沉积过多问题。

  (4)为了适应电石炉烟气工况的波动,系统风机采用变频调速,以满足工艺系统的要求。

  (5)控制系统对温度、流量、气体成分进行实时记录分析并显示,采用数据模块控制;一旦超限则进行预先报警并提示启动自动或手动措施,以保护整个系统。

  (6)除尘器的选择

     为得到较洁净的炉气,又要避免焦油的析出;除尘器尤其是滤袋必须要能承受280℃以上的高温。而高温滤袋主要是采用两种清灰方式,一种是利用风机进行反吹弱清灰;另一种采用脉冲喷吹袋式除尘,它具有如下优点: (a)净化效率高:一般排放浓度≤30 mg/m3;(b)清灰能力强:采用固定“行喷”技术,清灰效果可用滤袋壁获得的加速度衡量,脉冲喷吹60~2OO g(重力加速度),比反吹风清灰高出10倍;(c)气源压力低:脉冲阀所需压缩氮气气源压力仅为0.15~0.30 MPa;(d)占地面积小;(e)布袋的使用寿命较短;为了防止除尘器的储灰斗积灰,在储灰斗的仓壁上安装仓壁震动器,以使灰尘顺利排出;由于除尘灰中含有剧毒的氰化物,所以,除尘灰必须经焚烧后,消除氰化物的污染问题,送水泥厂作水泥原料使用。

  (7)由于一氧化碳气体具有有毒、易燃易爆的特性,所以要求系统的管道、法兰及设备等要具有良好的密封和防爆措施。

  (8)为了确保系统的安全稳定运行,要有严格的安全管理规定和操作规程,操作人员必须经过培训。

随着国家产业政策的调整,以及企业对节能环保意识的提高,电石行业必将迎来新一轮的建设高潮,而密闭电石炉的直接利用后除尘和干法除尘后再利用必将得到广泛应用。