電石爐爐氣凈化技術

摘 要：電石爐爐氣濕法和干法處理技術的比較，爐氣干法凈化后除焦技術，尾氣的長距離輸送

關鍵詞：電石爐尾氣 爐氣干法凈化 爐氣除焦 爐氣長距離輸送

中圖分類號：TQl61 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（a）-0075-02

電石生產主要由氧化鈣與焦炭在高溫下反應制的，同時產生大量的一氧化碳氣體，反應式為Ca+3CCaC2+CO，通過計算每生成1t電石約產生350Nm3純凈的一氧化碳，由于電石爐中有少量空氣進入以及焦炭有少量水分蒸發等原因，產生的爐氣量約為400Nm3/t電石。爐氣經過處理后可作為燃料氣來用于石灰窯。

經實測，密閉電石爐的爐氣主要成分及粉塵粒徑，粉塵成分如表1。

平均發熱量約為：13358kJ/Nm3；平均含塵濃度：50～150g/Nm3（如表2、表3）。

爐氣的處理是電石爐的一個難點，目前爐氣處理方法有濕法凈化、干法凈化及干法和濕法相結合三種。以下就這三種方法分別說明。

目前國內電石爐基本上都是在埃肯爐的基礎上改造發展起來的，爐氣的處理幾乎全部采用干法凈化。

1 濕法凈化

濕法凈化工藝主要采取各種水洗的方法，洗滌含塵氣體，以達到凈化含塵氣的目的，20世紀六七十年代我國生產多采用濕法凈化爐氣，主要采用洗氣機或文丘里精洗法的工藝流程。洗氣機法的凈化系統共有主要設備30多臺，處理3000Nm3/h的裝置，其消耗工業用水200～300t/h，動力電消耗110kwh/小時左右，文丘里洗滌法需主要設備近20臺，處理3000Nm3/h的爐氣裝置，其消耗治理工業用水90t/h，動力電消耗60kwh/h。

上述方法只是將爐氣的粉塵處理掉，但仍需將產生的污水進一步處理，產生的污水含有氰化物及大量的固體懸浮物，其含量及組成如表4。

這部分污水必須經過處理，以防二次污染環境，常用的方法是加氯沉淀解毒及分離固體懸浮物，處理后的CN-由10～20mg/L降至0.5mg/L以下，懸浮物由1000～2000mg/L，降至100mg/L。由于水處理過程中加入氯氣，經化學反應后仍有微量余氯及微量氰化物，對自然環境仍有一些影響。

由于濕法凈化的主要缺點是污水中有氰根離子，即氰化物約為20mg/L左右，必須經多級除氰化學反應裝置，使氰根離子降至0.5mg/L以下，才能達到國家污水排放標準，這種除塵方式占地面積大，投資大，同時運行費用高，不經濟。

2 爐氣的干法凈化技術

爐氣的干法凈化技術自2002年青海東勝化工有限公司成功運行了第一套設備后，現被電石生產單位普遍采用。

由于電石爐爐氣粉塵濃度大，并含有大量焦油成分，在其輸送過程中，如處理不妥，會粘于系統中，造成堵塞，同時由于電石爐況的不正常如電極位置高低、爐料含水分超標、爐中噴料、塌料現象等事故原因，都會對干法凈化裝置造成較大的困難。

電石爐在爐況正常情況下，應嚴格控制爐蓋內為微正壓狀態，以防空氣滲入爐內，爐氣凈化后應設氣體自動分析儀，監測O2和H2含量以及CO和CO2含量。

密閉電石爐干法凈化系統，是由爐氣粉塵凈化裝置和粉塵處理裝置兩大部分構成。

2.1 爐氣粉塵凈化工藝流程（如圖1）

爐氣是隨電石的生產而產生的副產品，一般爐況比較正常時，溫度應低于650℃左右，因目前布袋除塵器濾材的耐溫不能超過260℃，爐氣中含有大量的焦油，溫度低于180℃時會有焦油析出堵塞除塵器及管道，爐氣在進除塵器之前溫度必須控制在260～180℃之間，系統才能正常運行。一般進過布袋除塵器的爐氣含塵濃度在50mg/Nm3以下，遠小于國家工業窯爐200mg/Nm3的排放標準。

當凈化系統不能正常工作時，爐氣從事故排放煙囪向大氣中排放，此種情況一般在凈化系統的設備有較大故障時，才可能出現。

爐氣干法凈化的要求如下。

（1）由于爐氣是以CO為主的有毒、有害、易燃易爆氣體，系統的密封性一定要好，且系統工作狀態處于微正壓。

（2）由于凈化后的粉塵比重小，對管道角度要求高。

（3）處理氣體為危險性氣體，冷卻器、除塵器必須要按壓力容器標準來制造。

這種干法工藝的特點如下。

（1）電石爐氣中含有大量的焦油成分，而焦油在180～190℃以下時，就會凝結為液體析出和粉塵混合成很粘的混合物粘結在輸送管道和設備上，極易堵塞系統，爐氣溫度必須保持在220～260℃之間，確保系統中焦油不被析出。

（2）此種方法設備少、造價低，凈化過程中不產生含氰廢水，可免去廢水處理程序。

（3）除塵后的粉塵可作為二次燃料用于磚廠或水泥廠。

（4）比濕法處理經濟、占地面積小。

爐氣干法處理的缺點如下。

（1）爐氣含有大量焦油成分，在其輸送過程中如處理不妥，灰堵粘于系統中，造成管道堵塞，凈化后的爐氣不合適長距離輸送，長距離輸送時爐氣管道必須要采用電伴熱進行保溫，長距離輸送時成本比較高。

2.2 粉塵處理工藝流程

在爐氣凈化過程中所有的粉塵通過密閉的輸送機集中到粉塵總倉，加充氮密封，通過真空吸引車可送至水泥廠或磚廠作為二次燃料。

2.3 工藝條件

爐氣溫度如下。

從過濾器進口到爐氣輸送末端，溫度控制在220～260℃，防焦油析出。

爐氣管道壓力控制在0～5Pa。

含塵量如下。

除塵系統進口：50～150g/Nm3；

除塵系統出口：50mg/Nm3；

凈化效率：≥99.9%。

3 干法及濕法相結合

由于單純的干法凈化爐氣不適合長距離輸送，在循環經濟項目中爐氣需要長距離輸送，所以需采用干法、濕法相結合的方式。

此方法就是將干法凈化的尾氣通過降溫除焦處理，進行輸送。

干法方法同上，水洗除焦如下。

將電石爐干法除塵凈化裝置出來的爐氣（壓力為1～2kPa；粉塵含量≤50mg/Nm3）經高溫增壓風機增壓后，通入水洗塔進一步除塵、除焦油處理并進行降溫，控制爐氣溫度≤70℃，粉塵含量≤10mg/Nm3，焦油含量≤10mg/Nm3，然后經增壓風機增壓，爐氣輸送至用戶。從水洗塔洗滌下來的濁循環水經沉淀池沉降除污后循環再利用。

水洗除焦的消耗指標（單臺50000t電石爐尾氣）如下。

循環水補水量平均約0.25m3/kNm3；

氮氣用量：20Nm3/kNm3；

廢渣：1t/a；

廢水：0.25m3/kNm3；

干法和濕法相結合的方式解決了爐氣的長距離輸送問題，廢水、廢渣的排是微量的，是大型的一體化項目首選的方案。