电石生产密闭炉尾气和焦碳烘干尾气治理方法

1 密闭电石炉尾气和焦碳烘干尾气治理技术密闭电石炉尾气和焦碳烘干尾气治理技术 摘要 摘要 本文介绍节能环保密闭电石炉余热锅炉电除尘技术和焦碳烘干炉尾气治理技术 以及通过国内目前先进的电除尘技术所达到的节能环保效果 并通过电除尘技术参数的 调整实现电除尘技术在电石生产中电石炉余热锅炉和焦碳烘干炉的尾气治理的工业化 多年实践证明该技术实现了环保与节能的统一 有很好的推广价值 关键词 关键词 电石炉 密闭 尾气 节能 环保 除尘 焦碳 烘干 一 一 概况概况 我国电石行业有电石炉七百多座 年产量居世界首位 据不完全统计 目 前全国电石生产能力为 1000 万吨 我国电石行业是高能耗 高污染产业 电 石炉型大致可分为密闭炉 半密闭炉 开放炉 不同炉型的技术装备水平差距 很大 密闭炉是目前国内先进技术设备 主要包括尾气及其热能回收系统 粉炭 和粉灰回收利用系统 炉气直接燃烧法锅炉是热能回收系统成功设计的范例 我公司采用密闭炉 尾气直接燃烧法 每吨电石副产 1 3 1 5 吨蒸汽 大型电石企业设计电石炉 尾气锅炉发电也已经实现工业化 以炉气为补充气源的两用锅炉方案可行 商 品电石企业将电石炉气用于自发电 国内电石行业在规模 炉型 布局 节能 环保上存在先天不足 再加上原料质量差 管理水平仍然比较低 同时能耗高 污染严重 一方面电石炉尾气的余热利用效果不佳 另一方面电石炉尾气的除 尘净化更是难中之难 重中之重 在密闭电石生产中 电石炉的尾气和焦碳烘干尾气是最大污染源 以公司 8500 3KVA 的密闭电石炉生产为例 尾气锅炉排放废气量 25000m3 h 年粉尘 排放量超过 1500 吨 焦碳烘干炉排放废气量 15000m3 h 年粉尘排放量超过 600 吨 污染极其严重 由于电石炉和焦碳烘干炉尾气温度高 粉尘性质特殊 风量变化 我国电 石行业采用了大量的尾气干法净化的实践 但都未能根本解决尾气净化问题 二 密闭电石炉和焦碳烘干炉的烟气特征二 密闭电石炉和焦碳烘干炉的烟气特征 2 密闭电石炉尾气温度高 粉尘粒径小 但尾气量很小 焦碳末比电阻 2 0 108 8 3 105 cm 粉尘有导电性 表 1 电石炉尾气的基本技术参数 炉型 密闭电石炉 焦碳烘干炉 烟气温度600 900 110 650 风量 吨产量400Nm3 h1000 Nm3 h 含尘浓度130 200g Nm3 20 g Nm3 氧含量0 5 19 6 一氧化碳含量84 250mg l 二氧化碳含量5 1 1 氢含量11 表 2 电石炉 焦碳烘干炉尾气中粉尘的化学成分 粉尘种类CaOMgO SiO2Fe2O3Al2O3其它 密闭电石炉尾气53 7 21 6 13 0 2 4 5 4 3 9 焦碳烘干炉尾气 灰份 18 1 挥发份 4 9 固定碳 77 0 硫份 0 8 表 3 电石炉尾气中粉尘的粒径分布 粒径 m0 22 5 5 1010 2020 40 40 百分比 37 519 621 815 64 11 4 三 三 国内电石生产尾气治理存在的问题国内电石生产尾气治理存在的问题 电石炉尾气温度高 成分复杂 尾气量波动大 而且粉尘的性质比较特殊 粉尘颗粒细 比表面积大 比重轻 同时还具有一定的粘性 难以清灰 粉尘 中含有较多的焦炭粉尘 磨蚀性比较强 粉尘中的比电阻也比较高 治理难度 3 图1 余热锅炉除尘改造流程示意图 电石炉 余热锅炉 鼓风机 HIC YS BIS 卸灰卸灰 卸灰 除尘器调 质 装 置 PI PI 引风机 PI 比较大 焦碳烘干炉尾气粉尘含硫 比电阻偏低 而且由于其特殊的导电性 可燃性 治理难度非常大 七十年代以来 国内电石行业为治理电石炉尾气和焦碳烘干炉尾气进行了 大规模 长时间 形式多样的净化试验研究及实践 但存在的复合沉降室外旋 风除尘器二级除尘阻力大易堵塞 湿法除尘带来的水污染及高水处理费用 电 除尘器因比电阻范围和爬电问题排放不能达标 布袋除尘器清灰困难 因温度 变化大 焦炭粉尘夹带火星烧毁滤袋等电石炉尾气和焦碳烘干炉尾气治理的种 种技术难题不能有效解决 密闭电石炉尾气温度高达 600 900 烟气成分复杂 国内最早采用湿 法除尘未能达标 同时造成严重的水污染 含氰废水 被迫停用 尾气直接 引入锅炉燃烧 换热后进旋风 布袋二级除尘 由于锅炉清灰难 热效率下降 烟气温度达到 400 烧毁滤料 从国外引进的密闭炉配套干法袋净化技术 尾 气冷却净化后进气烧窑烧石灰 由于烟气冷却后焦油析出 冷却器滤袋很快因 糊袋造成系统堵塞 气烧窑只能停用 尾气直排大气点天灯 既浪费热能又污 染环境 四 浙江巨化密闭电石炉及焦碳烘干炉尾气治理技术四 浙江巨化密闭电石炉及焦碳烘干炉尾气治理技术 1 1 密闭电石炉尾气治理技术 密闭电石炉尾气治理技术 我公司最早在国内电石炉尾气探索治理失败 直到 2001 年我公司率先在 开放炉采用电除尘技术取得重大技术突破 排放尾气含尘在 50mg m3 以下 彻 底解决了多年来一直捆扰电石生产企业的节能与环保之间的矛盾 四年来运行 十分稳定 继 2001 年电除尘技术成功运用于开放电石炉尾气治理后 我公司 在 2003 年又成功地将这一技术应用于密闭电石炉的余热锅炉尾气治理 2004 年应用于焦碳烘干炉尾气治理 我公司密闭电石炉是国内第一套国产化密闭电石炉 工程建设投产于 1993 年 是一套节能环保型电石炉 当时有五个方面的技术特征 其中最大 的特点是炉气净化烧石灰 我们在炉气净化上投资 2000 多万元 最后还是以 失败告终 1996 年 随着兄弟厂一家电石炉尾气烧锅炉的运用成功 我们借 4 鉴了他们的经验 建成了 2 电石炉余热锅炉 其中尾气除尘系统投资约 80 万 元 投产后由于除尘系统不能正常运行 装置的蒸汽生产能力仅为设计能力 的 50 部分电石炉炉气继续放空 环境效益和经济效益不能达标 原旋风加 布袋二级除尘工艺在几经整改后 两台 75kw 风机满负荷运行还经常有炉气部 分放空 运行成本很高 特别是随着电石生产原料焦碳价格的不断提高 公司 为了降低生产成本进行原料结构的大调整措施的出台 电石生产出现波动 布 袋也频频出现烧损现象 环境差 系统积灰影响蒸气产量 在原料结构调整期 间 锅炉蒸气日产量仅为 160 吨 根据存在问题 2003 年我们在解决了电除 尘除尘工艺应用存在的安全问题后 采用了过去一直有争议的电除尘工艺 工艺流程见图 1 密闭炉采用电除尘的特点是 运行费用低 项目实施后 系统阻力减少 引风机由原来的两开实现一开 一备 而且一台风机的开度仅为原来开度的 30 40 减少引风机动力消耗 约 90kw 全年节电 20 多万元 除尘效果好 余热锅炉尾气经电除尘后 粉尘浓度低于 200mg m3 符合 国家排放标准 实现达标排放 5 环境改善 电石炉气消除放空现象 提高蒸汽产量 全年增产中压蒸汽 6000 吨 新增效益 45 万元 维护费用省 相比布袋除尘器 减少布袋更换费用 12 万元 年 密闭电石炉余热锅炉尾气除尘项目投资约 73 万元 于 2003 年 10 月投运 该除尘项目运用电除尘方法成功地解决了除尘运行安全 电石生产节能和环保 的矛盾 密闭炉 锅炉 电除尘三位一体的工艺 已经为我公司带来了良好的经 济效益和社会效益 这一套工艺的成功 预示了电石生产的一种发展趋向 它 的节能和环保效益是其它炉型远不能及的 该项目的建成投运 有效地解决了 余热锅炉引风不足 排尘浓度超标 引风机震动大 运行不稳定等问题 减少 了排放粉尘 提高了锅炉的作业率和锅炉蒸汽的产量 目前锅炉蒸汽月产量在 6000 吨以上 2 2 焦碳烘干炉尾气治理技术焦碳烘干炉尾气治理技术 我公司焦碳烘干除尘系统自 1993 年与密闭电石炉配套布袋除尘工艺建成 投产以来 由于烧布袋现象严重 运行费用高 粉尘排放一直不合格 1996 年的改电除尘工艺 由于电除尘本体设计除尘处理能力低 以及设备腐蚀 爬 电等问题未能解决 电除尘整改失败 多年来 碳干除尘几经整改 效果均不 理想 环境污染大 直接影响了岗位工人身体健康和周边的居住环境 1999 年新增一套湿法除尘装置 新装置投产以后基本解决了粉尘排放问题 但是由 于焦碳的挥发份含硫 以及湿法除尘汽液夹带等问题 出现了严重的设备和管 道腐蚀问题 2001 年设备更新并衬里 2003 年又出现衬里剥落 设备及管道 烟囱 风机叶片等严重腐蚀 2003 年将烟尘直接送至水箱除尘方案 由于技 术的可靠性问题 2003 年未能实施 我公司碳干湿法除尘排放的废水有二个污染因子超标严重 受公司污水排 放污染因子收费直线上升的影响 2004 年投资 80 万元对除尘工艺进行彻底 改造 本工艺采用电除尘技术代替原湿法除尘 改造后系统阻力下降 2000Pa 以 上 粉尘排放浓度在 10mg m3以下 除尘效率在 99 9 以上 不产生水污染 6 收集的除尘灰 1800 吨 用于生产焦碳球 投入电石炉生产电石 实现闭路循 环经济 其中节电 30 粉末焦碳回炉后产生年经济效益在 120 万元以上 工艺流程见图 2 表 4 8500 3kVA 电石炉余热锅炉和焦碳烘干炉系统技术指标 技术指标 项目 电石炉余热锅炉焦碳烘干炉 炉面负压 10 10Pa 处理风量25000m3 h15000 m3 h 烟尘排放浓度172 47mg Ndm37 95 mg Ndm3 林格曼黑度 1 级99 5 99 95 尾气排放温度 150 120 过热蒸汽压力1 27Mpa 电除尘器 干焦碳胶带机引风机烟囱 回转烘干窑旋风除尘器中间料仓 图 2 焦碳烘干尾气除尘工艺流程图 7 过热蒸汽温度250 280 系统阻力 2000Pa 2000Pa 五 小结五 小结 密闭电石炉尾气净化与余热利用系统和焦碳烘干尾气除尘技术的成功应用 较好地解决了电石生产节能与环保问题 装置投运来证明技术先进可行 运转 率高 取得良好的经济效益和环境效益 节能环保密闭电石炉技术的运用 推 动了整个电石行业的技术进步 焦碳烘干尾气除尘技术突破 彻底解决了多年 来行业内由于没有可行的治理技术造成的超标