電石爐尾氣分析系統(tǒng)的技術(shù)改造

廖帥 李俁恒

摘要：電石（化學(xué)名稱CaC2），是十分重要的化學(xué)原料，電石爐作為生產(chǎn)電石的核心設(shè)備，具有大量消耗電能、爐內(nèi)狀況變化大、現(xiàn)場工作環(huán)境惡劣、電磁干擾強(qiáng)的特點(diǎn)。它工作的穩(wěn)定與否直接關(guān)系到電石產(chǎn)品的質(zhì)量，對電石爐生產(chǎn)過程進(jìn)行自動控制是冶煉廠節(jié)能增效的重要手段之一。

關(guān)鍵詞：電石爐尾氣;分析系統(tǒng)：改造

1 電石爐尾氣特性及利用價(jià)值

1.1 電石爐尾氣特性

使用密閉爐生產(chǎn)電石，每噸電石副產(chǎn)爐氣量約400Nm3，在爐氣中含塵量比較大，并且還有灰塵非常輕、并且比較黏、而且非常細(xì)等等特點(diǎn);爐氣在溫度小于225℃時(shí)容易析出，會使除塵布袋黏結(jié)堵塞;爐氣本身溫度很高，同時(shí)含有難以除凈的大量粉塵，治理難度比較大，在利用前需要對爐氣進(jìn)行充分的凈化處理。

1.2 電石爐尾氣利用價(jià)值

從電石爐尾氣成分可以看出，爐氣中含有大量的CO和H2，是很好的燃料和化工原料，利用好這部分氣體可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。以我國2017年電石產(chǎn)量2500萬噸計(jì)算，副產(chǎn)的電石爐尾氣總量達(dá)到100億Nm3左右，如能全部回收，可得到約75億Nm3CO和7.5億Nm3H2。因此，爐氣凈化利用對實(shí)現(xiàn)能源回收利用、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，都具有重要的意義。

2 電石爐尾氣綜合利用技術(shù)

2.1 直接利用后除塵

直接利用后除塵技術(shù)是將爐氣在余熱鍋爐內(nèi)進(jìn)一步進(jìn)行燃燒，將爐氣和灰塵中的氯化物進(jìn)行分解，灰塵在燃燒過程中物理性質(zhì)會發(fā)生變化，粘性降低、結(jié)構(gòu)變得密實(shí)。此技術(shù)主要是利于除塵，大大降低了除塵難度，并且對氯化物的凈化也有很好的解決。直接利用除塵的具體操作為，將爐氣通過調(diào)節(jié)閥分開，一部分進(jìn)入煙囪放空燃燒，一部分進(jìn)行余熱鍋爐燒嘴，將爐氣和空氣進(jìn)行混合之后進(jìn)行燃燒，然后再將燃燒產(chǎn)生的氣體送入除塵器后放空。利用此方式產(chǎn)生的熱蒸汽可以通過送熱器提供給用戶。

2.2 濕法回收爐氣后再利用

濕法回收爐氣技術(shù)是在短時(shí)間內(nèi)將高溫爐氣降到飽和溫度狀態(tài)，溫度的降低能夠有效的將氣體和沸點(diǎn)相差較大的物質(zhì)進(jìn)行分離，析出的主要物質(zhì)是焦油，此方法可以快速洗滌，易于熄火。濕法凈化濕法凈化系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是按照爐氣的走向依次串聯(lián)帶有刮板的爐氣洗氣機(jī)、粗洗一塔、粗洗二塔以及精洗三塔。

經(jīng)過一系列處理之后，回收的爐氣便可以再次進(jìn)入鍋爐內(nèi)燃燒，同時(shí)該系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽供廠內(nèi)生活取暖使用。在除塵工藝中使用機(jī)械刮板式洗氣機(jī)，主要是因?yàn)樵诮禍睾螅瑫猩倭康慕褂臀龀?，如果不加以處理，長時(shí)間后會造成灰塵的積垢、堵塞等問題，利用機(jī)械刮板則可以很好的解決除塵初期的這一問題，保證正常運(yùn)行。

2.3 干法除塵后再利用

此方式是我國在上世紀(jì)八十年代末從國外引進(jìn)的一種利用方式，以此來推動我國電石爐行業(yè)的技術(shù)發(fā)展。該項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)t尾氣凈化后作為氣燒窯的燃料制石灰，氣燒窯所制得的生石灰反應(yīng)性好，柔軟適中，有利于電石的生產(chǎn)。

3 原系統(tǒng)存在的問題

由于原分析系統(tǒng)沒有充分考慮該公司密閉電石爐所產(chǎn)生尾氣的特點(diǎn)，致使其投運(yùn)以來一直不能穩(wěn)定運(yùn)行，主要原因就是所測樣氣粉塵含量較大，煙塵粒徑極其細(xì)微，這就會造成采樣系統(tǒng)和分析儀表的管路容易堵塞;另外，煙氣溫度較高，有時(shí)甚至高達(dá)1000℃左右，經(jīng)空冷系統(tǒng)冷卻后送到分析儀表后的溫度降到40～50℃，這勢必會產(chǎn)生大量的冷凝水，如果不能及時(shí)排除，也會造成管路系統(tǒng)的堵塞和分析儀表的損壞。

4 對原分析系統(tǒng)的技術(shù)改造

4.1 完善預(yù)處理單元

電石爐尾氣凈化裝置尾氣過程分析系統(tǒng)的預(yù)處理裝置，是在吸收國外同類先進(jìn)產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用獨(dú)特的專門凈化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在高溫下清除有害雜質(zhì)并實(shí)現(xiàn)連續(xù)取樣的技術(shù)，現(xiàn)場維護(hù)周期大于三個(gè)月。完善后的預(yù)處理裝置具有以下特點(diǎn)：a.增加了先進(jìn)的壓縮機(jī)冷凝器，具有電子除濕/渦旋管制冷技術(shù)，可高效快捷地冷卻樣品，使有害成分急劇冷卻并分離。壓縮機(jī)冷凝/電子除濕式氣體冷凝器自帶溫度調(diào)節(jié)，設(shè)有高、低溫報(bào)警輸出，專屬方法迅速冷卻，組分不丟失;能適應(yīng)高溫環(huán)境，防止氣體溫度降到露點(diǎn)以下而形成冷凝液。所選TG-10A型冷凝器，當(dāng)流量為2L/min時(shí)，入口溫度不大于400℃，出口溫度在3～5℃，使樣氣的露點(diǎn)溫度低于環(huán)境溫度，避免有結(jié)露冷凝液體進(jìn)入分析儀器而損壞儀表。b.采用特殊的汽-液分離技術(shù)，有效地分離樣品中的冷凝物。C.采用自動排液技術(shù)，裝置具有自清潔再用功能;采用排液蠕動泵和自動排液器兩種方式，蠕動泵專門用于分析設(shè)備中的冷凝液回收，低速運(yùn)轉(zhuǎn)的PVDF軟管通過滑軟與Novoprene軟管連接，確保其具有長期良好的機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定性，同步電動機(jī)和齒輪可以阻止回流的冷凝液，蠕動泵0.3L/h的排液量可以保證安全地除去冷凝液。

4.2 增加增壓排污

原分析系統(tǒng)由氣泵提供吸力采取樣氣，在取樣管線和泵前樣氣壓力為微負(fù)壓，分析系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)氣液分析和排污裝置處于負(fù)壓狀態(tài)，這樣就不能快速地排出污物和冷凝液。改進(jìn)后，如果排污裝置需要排污，系統(tǒng)會通過PLC系統(tǒng)發(fā)出信號，自動打開備用壓力源的電動球閥，使其在排污過程中的氣液分析和排污裝置處于正壓狀態(tài)，通過壓力作用。

4.3 增加增壓存氣反吹裝置

采用全自動控制反吹系統(tǒng)，只要現(xiàn)場有氣源，無論壓力大小，通過程序控制都能使反吹達(dá)到滿意效果。由于現(xiàn)場氮?dú)鈮毫Σ蛔闱逸斔凸苈份^遠(yuǎn)，所以在自動反吹裝置中有針對性地加入了高壓增壓存氣裝置，使反吹氮?dú)鈮毫_(dá)到800kPa，滿足反吹中氮?dú)獾暮臍饬亢蛪毫σ蟆?/p>

4.4 探頭內(nèi)外反吹

在取樣探頭處，原系統(tǒng)只有一路反吹，即在過濾器表面進(jìn)行吹掃。系統(tǒng)在進(jìn)行反吹時(shí)，死角和一些附著于過濾器表面的污物不易被吹掃清除。新方案對過濾器進(jìn)行內(nèi)外同時(shí)反吹，很好地解決了吹掃效果不好的問題。增加了雙探頭取樣改造后的系統(tǒng)采用雙探頭進(jìn)行取樣，整個(gè)取樣分析系統(tǒng)由PLC系統(tǒng)自動控制，使雙探頭系統(tǒng)按一定周期自動輪換工作。

5 結(jié)語

文章中對某公司60萬t/a電石生產(chǎn)裝置密閉電石爐尾氣過程分析，系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造后，投入正式運(yùn)行，分析系統(tǒng)運(yùn)行良好，達(dá)到了技改的目的。與改造前相比，對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)的時(shí)間和次數(shù)減少了，之前每周都要檢修清理一次，尤其到了冬季氣溫低的時(shí)候幾乎每天都要手動排污一次;技改后，三個(gè)月檢修保養(yǎng)一次，不但減輕了儀表維修工的勞動強(qiáng)度，更重要的是減少了因分析儀表故障而引起的停車事故，為企業(yè)正常平穩(wěn)生產(chǎn)提供了保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]周海清.宣鋼2000m3高爐爐前設(shè)備改造[J].河北冶金，2013，（4）.

（作者單位：大連大重機(jī)電安裝工程有限公司）