淺析電石行業(yè)污染物排放現(xiàn)狀及治理技術(shù)

呂玉琴

【摘? 要】電石行業(yè)排放量較大的污染物是顆粒物、氮氧化物、二氧化硫等。通過采用電石爐氣、石灰窯尾氣的高附加值利用，炭粉、石灰粉的資源化回收，行業(yè)末端治理技術(shù)和可行的無組織排放控制措施，可有效減少污染物排放量。

【Abstract】The pollutants with high emission in calcium carbide industry are particulate matter， nitrogen oxides， sulfur dioxide and so on. By adopting high value-added utilization of calcium carbide furnace gas and lime kiln tail gas， recycling of charcoal powder and lime powder， industry end treatment technology and feasible unorganized emission control measures， the pollutant emission can be effectively reduced.

【關(guān)鍵詞】電石;石灰;污染物;治理技術(shù)

【Keywords】calcium carbide; lime; pollutants; treatment technology

【中圖分類號】X322? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）08-0146-02

1 引言

近年來，我國電石行業(yè)發(fā)展速度較快，2019年，世界電石產(chǎn)能約4200萬噸，而我國的電石產(chǎn)能約占世界總產(chǎn)能的96%，世界其他國家產(chǎn)能基本處于維持狀態(tài)。2014年至2019年，我國退出落后電石產(chǎn)能1114萬噸/年，密閉式電石爐比重提升到85%，但內(nèi)燃式電石爐仍有600多萬噸的產(chǎn)能。

2 生產(chǎn)工藝及原輔材料

電石生產(chǎn)主要工藝原理是以石灰（CaO）和炭材（C）為原料，混合后加入電石爐內(nèi)，憑借電弧爐和電阻熱在1800～2200℃高溫下反應(yīng)而制得碳化鈣（CaC2），同時生成副產(chǎn)品一氧化碳（CO）。電石爐爐型主要分為密閉式和內(nèi)燃式2種，現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)中2種電石爐并存，但內(nèi)燃式電石爐已退出主導(dǎo)地位，密閉式電石爐逐漸成為主流生產(chǎn)設(shè)備。

石灰生產(chǎn)主要工藝原理是以石灰石、白云石為原料，經(jīng)過高溫反應(yīng)、水解消化等工藝生產(chǎn)石灰產(chǎn)品。使用的能源可以是煤炭或焦粉等固體燃料，也可以是電石爐氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等氣體燃料。主要的窯型有工藝先進(jìn)的回轉(zhuǎn)窯、套筒窯、雙膛窯、梁式窯等，還有大量普通的機(jī)械豎窯，也有大量相對落后的其他各類窯型。

炭材干燥窯原料是焦炭或蘭炭，干燥用能源可以是煤粉、焦粉、凈化灰等固體燃料，也可以是電石爐氣或石灰窯余熱等。

3 污染物產(chǎn)生情況

電石行業(yè)排放量較大的污染物是顆粒物，此外還會排放氮氧化物、二氧化硫等。生產(chǎn)過程從原料進(jìn)廠到成品電石出廠，始終會經(jīng)過固體破碎、運(yùn)輸和篩分等工藝過程，均會產(chǎn)生粉塵，石灰窯、干燥窯、電石爐等生產(chǎn)中會產(chǎn)生煙塵、二氧化硫、氮氧化物等。電石爐內(nèi)高溫合成反應(yīng)會生成副產(chǎn)物一氧化碳及少量煤焦油等，內(nèi)燃爐燃燒不充分時會排放少量一氧化碳和微量氰化氫;密閉電石爐因爐氣用于石灰煅燒，設(shè)備自身無排放口。

3.1 原料加工和成品包裝

原料石灰石、炭材等加工（破碎、輸送、篩分）過程中會產(chǎn)生粉塵，主要成分為C和CaCO3;成品破碎及包裝過程中亦會產(chǎn)生粉塵，主要成分為CaO、CaC2。

3.2 石灰生產(chǎn)（石灰窯）

石灰生產(chǎn)過程中有組織排放的廢氣主要有石灰窯煅燒時產(chǎn)生的煙氣，主要污染物為粉塵、二氧化硫和氮氧化物等以及原料加工、窯頂上料/布料、石灰窯出灰、石灰粉磨篩分、石灰?guī)煨读霞把b車等過程產(chǎn)生的粉塵。生產(chǎn)過程中無組織排放的污染物主要為石灰石和燃煤在堆存和運(yùn)輸過程產(chǎn)生的粉塵及揚(yáng)塵等。

3.3 炭材干燥（干燥窯）

干燥窯的燃料是炭材（焦炭、蘭炭等）篩分的粉末，干燥過程是炭材（焦炭、蘭炭等）在烘干窯內(nèi)與300～1000℃的高溫?zé)煔饨佑|，炭材中的水分高溫氣化隨煙氣處理后排放，主要污染物是顆粒物（C）、氮氧化物（NOx）和二氧化硫（SO2）。

3.4 電石生產(chǎn)（電石爐）

電石生產(chǎn)主要設(shè)施為電石爐，工藝環(huán)節(jié)包括高溫合成過程和電石出爐過程。

①高溫合成過程。內(nèi)燃式電石爐，由于無法完全密封，生產(chǎn)時部分煙氣會從觀察口、加料口或爐體的縫隙中逸出，以無組織形式從車間門窗、屋頂排至大氣;密閉式電石爐采用全密閉爐蓋，產(chǎn)生爐氣在隔絕空氣的狀態(tài)下抽出后處理再利用，避免了大量無組織煙塵直接排放至大氣。

②電石出爐過程。電石出爐過程是電石行業(yè)生產(chǎn)過程中無組織排放較為嚴(yán)重的工段。高溫合成熾熱的電石從出爐口流出時會產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔狻２糠稚a(chǎn)企業(yè)未按要求在出爐口安裝煙氣集氣罩，導(dǎo)致出爐煙氣直接在車間內(nèi)逸散。即使在出爐口安裝有集氣罩，如果沒有設(shè)置獨(dú)立的抽風(fēng)系統(tǒng)，集氣效率很低，仍有大量煙氣外逸。內(nèi)燃式電石爐生產(chǎn)1t電石的煙氣量約為9000m3，經(jīng)處理后煙氣通過煙囪排放。密閉式電石爐煙氣（爐氣）量為400～500m3/t電石，正常生產(chǎn)時爐氣凈化處理后綜合利用不外排。

4 行業(yè)排污現(xiàn)狀

電石企業(yè)大氣污染物排放設(shè)施主要是石灰窯、電石爐和干燥窯。我國石灰窯特別是一些獨(dú)立生產(chǎn)建材用的石灰窯污染防治設(shè)施相對不足，環(huán)境管理水平較低，部分燃煤石灰窯無任何治理設(shè)施，環(huán)境管理水平較差。相比而言，電石企業(yè)的石灰窯污染治理水平較高，普遍使用袋式除塵，顆粒物排放大都能滿足現(xiàn)行的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)限值要求;因原燃料含硫量相對較低，大部分企業(yè)二氧化硫排放濃度相對較低，也有個別企業(yè)超標(biāo)排放;氮氧化物因不同窯型和工藝的差別造成排放濃度相差較大。

5 污染防治技術(shù)

5.1 行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)

電石行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)主要包括：石灰窯尾氣、電石爐氣的高附加值再利用以及石灰粉和炭粉的資源化回收再利用。通過使用低硫燃料、生產(chǎn)工藝改進(jìn)（密閉電石爐替代內(nèi)燃電石爐、炭材烘干的固廢及余熱利用、高效節(jié)能石灰窯的使用），能夠有效減少有組織排放顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物的產(chǎn)生;通過對原燃料儲運(yùn)、破碎、篩分、物料投加方式的改進(jìn)等措施，電石爐和石灰窯出爐口廢氣的有效收集和處理等，可顯著減少顆粒物的產(chǎn)生。

5.2 行業(yè)末端治理技術(shù)

5.2.1 顆粒物治理技術(shù)

石灰窯和炭材干燥窯的污染防治主要以控制顆粒物為主，氣燒石灰窯污染治理設(shè)施主要是加裝袋式除塵器，混燒窯污染治理設(shè)施采用“袋式除塵器+濕法除塵器”二級凈化處理后排放。密閉式電石爐氣大多用于氣燒石灰窯，炭材干燥、供暖等方面，其治理和利用技術(shù)主要是“干法除塵+氣燒石灰窯”和“干法除塵+濕法凈化”后再利用技術(shù)2種。內(nèi)燃式電石爐廢氣的治理技術(shù)主要是袋式除塵。

5.2.2 二氧化硫和氮氧化物治理技術(shù)

石灰窯和炭材干燥窯燃燒溫度通常低于1100℃，氮氧化物產(chǎn)生濃度相對較低;個別企業(yè)溫度控制不好會造成氮氧化物濃度顯著升高，目前主要通過在窯內(nèi)設(shè)置低氮燃燒器的方式降低氮氧化物的產(chǎn)生量。部分重點(diǎn)地區(qū)城市對氮氧化物排放提出了更高要求，石灰窯脫硝已有成功的案例。某企業(yè)對回轉(zhuǎn)窯石灰生產(chǎn)線實施了SCR煙氣脫硝處理，氮氧化物進(jìn)口濃度為300～400mg/m3，出口排放濃度穩(wěn)定在50～70mg/m3。從不同行業(yè)石灰窯采取的措施看，重點(diǎn)地區(qū)鋼鐵行業(yè)的石灰窯和部分安裝了在線監(jiān)測設(shè)施的獨(dú)立石灰窯加裝了臭氧脫硝、濕式氧化法脫硝設(shè)施，個別企業(yè)安裝了SNCR或SCR脫硝設(shè)施。

5.2.3 氰化物治理技術(shù)

氰化物可通過水洗吸收或爐氣燃燒利用協(xié)同處理，但因水洗吸收存在二次污染問題，目前已逐步被替代。

5.3 無組織排放控制措施

5.3.1 原燃料儲存與運(yùn)輸無組織排放控制措施

①炭材、石灰石、原煤等應(yīng)儲存于封閉料場（倉、庫）中。

②石灰篩分粉末、炭材干燥篩分后的炭粉末等粉狀物料應(yīng)采取密閉轉(zhuǎn)運(yùn)輸送方式。必要時，應(yīng)在轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)塵點(diǎn)設(shè)置集氣罩，并配備除塵設(shè)施。

③電石堆場應(yīng)在四周設(shè)置不低于1m的圍擋。在電石粉料堆存和轉(zhuǎn)運(yùn)過程中應(yīng)采取抑塵措施。

④廢電極頭暫存于廠區(qū)內(nèi)應(yīng)封裝后在料庫貯存。

5.3.2 工藝過程無組織控制措施

①電石爐出爐口煙氣應(yīng)設(shè)置集氣罩進(jìn)行收集，并配備除塵設(shè)施處理后排放;電石生產(chǎn)車間不應(yīng)有可見煙塵外逸至大氣環(huán)境。

②各種物料的破碎、篩分等過程應(yīng)設(shè)置在封閉廠房內(nèi)進(jìn)行。石灰、炭材等破碎、篩分設(shè)備，在進(jìn)、出料口等產(chǎn)塵點(diǎn)應(yīng)設(shè)置集氣罩收集粉塵，并配備除塵設(shè)施處理后排放。

③原料配料、混料等產(chǎn)塵點(diǎn)應(yīng)設(shè)置集氣罩收集粉塵，并配備除塵設(shè)施處理后排放。

5.3.3 其他無組織排放控制措施

①除塵器應(yīng)設(shè)置密閉灰倉并及時卸灰，除塵灰不得直接卸落到地面。

②除塵灰在廠區(qū)內(nèi)應(yīng)密閉貯存，電石爐爐氣凈化除塵灰應(yīng)采用焚燒或其他方式進(jìn)行無害化處置。

③除塵灰如果采用車輛外運(yùn)處置，在裝車過程中應(yīng)采取可行抑塵措施，并對運(yùn)輸車輛進(jìn)行苫蓋，或采用專用運(yùn)輸罐車，運(yùn)輸過程中采取防止遺撒和滲漏等措施。

④電石行業(yè)除塵灰貯存、處置場周邊應(yīng)采取防止除塵灰自燃的措施，應(yīng)設(shè)置防止除塵灰流失的堤、壩、擋土墻等設(shè)施。

【參考文獻(xiàn)】

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