甘肅省25,000kVA密閉電石爐節能減排研究

趙玉龍，劉陽，王振

（甘肅省環境監測中心站，蘭州 730000）

甘肅省25,000kVA密閉電石爐節能減排研究

趙玉龍，劉陽，王振

（甘肅省環境監測中心站，蘭州 730000）

分析了近年來高能耗行業鐵合金、電石行業的污染現狀、25,000kVA密閉電石爐的煙氣特征以及煙氣凈化技術，根據甘肅省25,000kVA密閉電石爐的煙氣產生量和耗煤量，計算了密閉電石爐的年節能排量，指出密閉電石爐在甘肅全省節能減排、環保工作中的重要作用。

電石爐;煙氣;節能減排;甘肅省

電石是有機合成工業的重要原料，我國獨具特色的電石法生產PVC，不僅為國家節約了大量石油資源，也為廣大消費者使用物美價廉的PVC等電石下游產品提供了前提和保證。近年來，隨著國家實施西部大開發戰略及日益突出的能源、價格及污染問題，東部電石廠逐步西遷，極大地帶動了甘肅省電石行業的快速發展，據不完全統計，目前甘肅省電石產能已超過70萬噸/年。

為遏制電石行業低水平重復建設和盲目發展，促進產業結構升級，國家發布了一系列產業政策。近幾年來，甘肅省電石行業結構調整取得了積極進展，投資規模大幅下降，產量增幅大幅度回落，出口量明顯下降，一批落后生產能力退出市場，工藝裝備水平進一步提高。國家治理整頓高耗能高污染行業政策的實施，有效遏制了高耗能高污染行業盲目發展的勢頭，但形勢仍不容樂觀，發展中始終伴隨著生產能力過剩、工藝裝備落后、環境污染嚴重、生產集中度低等問題[1]。

電石行業屬于高污染、高能耗產業，大規模低水平重復建設和盲目發展，不僅造成了資源浪費和嚴重的環境污染，而且加劇了電力供應緊張的局面。而在電石生產中排放的尾氣中的CO含量在80%以上，如果將此含有大量CO的尾氣通過應用先進成熟技術加以再利用，不僅可以變廢為寶還可大大降低單位產品能耗。目前甘肅省內大部分電石生產廠家對電石爐尾氣均是采用直排大氣燃燒，只有極少部分用于氣燒鍋爐，因而浪費了大量能源。隨著能源短缺及價格逐年提高，企業制造成本上升，能源在生產成本中所占的比例呈逐年增加趨勢，給企業的生存和發展帶來諸多困難。因此，以發展節能經濟，實現廢氣資源綜合利用為目標，對電石爐進行有效的節能改造勢在必行。

1 密閉電石爐煙氣特性

密閉電石爐以石灰石、焦炭為主要原料，生產過程中產生大量爐氣，其中CO含量為75%～90%，其余為N2、O2、CH4、NOx、CO2等。一般來說，密閉電石爐爐氣量和溫度波動都不平穩，其爐氣和煙氣特征見下表[2]。

密閉電石爐的煙氣工藝參數表

2 密閉電石爐煙氣凈化措施簡述

2.1 煙氣凈化后利用技術

密閉電石爐產生的尾氣經過耐高溫材料的除塵器進行除塵處理，使粉塵濃度降至50mg/Nm3以下，經除焦器進行降溫除焦，對氣體進行洗氣后進入儲氣罐，儲氣罐氣體再進入石灰窯，進行活性石灰的燒制，尾氣凈化后達標排放。

2.2 直接燃燒后凈化技術

含有大量CO等可燃氣體的電石爐煙氣不經除塵直接由高溫煤氣風機引入氣燒回轉石灰窯，爐氣經噴嘴噴入回轉窯與配入的空氣燃燒產生高溫，與經高溫尾氣預熱的石灰石反應生成生石灰，經回轉窯的旋轉輸送從窯尾排出至石灰冷卻室。在石灰冷卻室高溫石灰與冷卻風機送來的空氣進行熱交換，使高溫石灰降溫，達到一定溫度后石灰進入石灰料倉，然后經皮帶輸送機去電石爐配料。而經石灰冷卻室高溫石灰預熱的空氣送入回轉窯。回轉窯高溫尾氣進入石灰石預熱室與石灰石進行熱交換，石灰石被加熱后進入回轉窯，而高溫尾氣由引風機抽出至焦炭干燥工序繼續利用余熱或經除塵器處理后達標排放。工藝流程見下圖。

直接燃燒后凈化技術工藝流程圖

3 密閉電石爐節能減排分析

3.1 密閉爐能源節約量

對甘肅全省的25,000kVA半密閉電石爐和密閉電石爐在統一負荷、原料的前提下進行比較，單臺電石爐煙氣排放量由平均94,860m3/h減少至28,666m3/h，噸產品耗電量由平均3448kW·h減少至3144kW·h，噸產品平均節約電量304kW·h，根據甘肅全省70萬噸/年的規模計算，全年可節約電量2.12×108kW·h。

按照25,000kVA密閉爐設計配套的石灰石轉窯（13.26萬噸/年）計算，每噸石灰消耗洗精煤170kg，每年可節約洗精煤為：

132,600×0.17t=22,542t

洗精煤折原煤系數按0.9計，全年可節約原煤25,047噸；按甘肅全省70萬噸/年電石產量計算，全年可節約35.1萬噸原煤（以單臺25,000kVA電石礦年產電石5萬噸計）。

3.2 一氧化碳減排量

根據計算，25,000kVA密閉電石爐煙氣產生量為437Nm3/噸電石，按照煙氣80%被綜合利用（煙氣中75%～90%為CO）計算，可減排CO349.6Nm3/噸電石；根據甘肅全省70萬噸/年的規模計算，全年可減排一氧化碳2.45×108Nm3。

噸產品煙氣排放量：

（1000/64）×22.4/0.8=437Nm3/噸電石

上式中：1000/64 —— 噸電石kg摩爾數；

22.4 —— 標態下氣體摩爾體積，Nm3/kg·mol；

0.8 —— 爐氣中CO的體積含量。

4 結論

隨著甘肅省經濟的不斷發展，產業政策的不斷優化，污染減排力度的不斷加大，密閉電石爐將成為必然趨勢。根據測算，該爐型全年可節約電能2.12×108kW·h，可節約原煤35.1萬噸，可減排一氧化碳2.45×108Nm3，對甘肅省的能源節約、資源利用、環境保護作出了重要貢獻。

[1] 鄂爾多斯市人民政府辦公廳關于印發鄂爾多斯市高耗能高污染行業治理整頓的實施意見的通知[OL].http://www.110.com/fagui/law_306517.html.

[2] 于樂虎，劉素梅.密閉電石爐爐氣利用及治理系統淺析[J].環境科學與管理，2010，35（5）:115-118.

Study on Energy Saving and Emission Reduction of 25,000kVA Close-Calcium Carbide Furnace in Gansu Province

ZHAO Yu-long, LIU Yang, WANG Zhen

X321

A

1006-5377（2014）01-0047-02