電石爐尾氣分析系統的技術改造

廖帥 李俁恒

摘要：電石（化學名稱CaC2），是十分重要的化學原料，電石爐作為生產電石的核心設備，具有大量消耗電能、爐內狀況變化大、現場工作環境惡劣、電磁干擾強的特點。它工作的穩定與否直接關系到電石產品的質量，對電石爐生產過程進行自動控制是冶煉廠節能增效的重要手段之一。

關鍵詞：電石爐尾氣;分析系統：改造

1 電石爐尾氣特性及利用價值

1.1 電石爐尾氣特性

使用密閉爐生產電石，每噸電石副產爐氣量約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、而且非常細等等特點;爐氣在溫度小于225℃時容易析出，會使除塵布袋黏結堵塞;爐氣本身溫度很高，同時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行充分的凈化處理。

1.2 電石爐尾氣利用價值

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生巨大的經濟效益和社會效益。以我國2017年電石產量2500萬噸計算，副產的電石爐尾氣總量達到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，爐氣凈化利用對實現能源回收利用、降低生產成本、提高經濟效益，都具有重要的意義。

2 電石爐尾氣綜合利用技術

2.1 直接利用后除塵

直接利用后除塵技術是將爐氣在余熱鍋爐內進一步進行燃燒，將爐氣和灰塵中的氯化物進行分解，灰塵在燃燒過程中物理性質會發生變化，粘性降低、結構變得密實。此技術主要是利于除塵，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，將爐氣通過調節閥分開，一部分進入煙囪放空燃燒，一部分進行余熱鍋爐燒嘴，將爐氣和空氣進行混合之后進行燃燒，然后再將燃燒產生的氣體送入除塵器后放空。利用此方式產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

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

經過一系列處理之后，回收的爐氣便可以再次進入鍋爐內燃燒，同時該系統產生的蒸汽供廠內生活取暖使用。在除塵工藝中使用機械刮板式洗氣機，主要是因為在降溫后，會有少量的焦油析出，如果不加以處理，長時間后會造成灰塵的積垢、堵塞等問題，利用機械刮板則可以很好的解決除塵初期的這一問題，保證正常運行。

2.3 干法除塵后再利用

此方式是我國在上世紀八十年代末從國外引進的一種利用方式，以此來推動我國電石爐行業的技術發展。該項技術能夠將爐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性好，柔軟適中，有利于電石的生產。

3 原系統存在的問題

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

4 對原分析系統的技術改造

4.1 完善預處理單元

電石爐尾氣凈化裝置尾氣過程分析系統的預處理裝置，是在吸收國外同類先進產品優點的基礎上，采用獨特的專門凈化技術，實現了在高溫下清除有害雜質并實現連續取樣的技術，現場維護周期大于三個月。完善后的預處理裝置具有以下特點：a.增加了先進的壓縮機冷凝器，具有電子除濕/渦旋管制冷技術，可高效快捷地冷卻樣品，使有害成分急劇冷卻并分離。壓縮機冷凝/電子除濕式氣體冷凝器自帶溫度調節，設有高、低溫報警輸出，專屬方法迅速冷卻，組分不丟失;能適應高溫環境，防止氣體溫度降到露點以下而形成冷凝液。所選TG-10A型冷凝器，當流量為2L/min時，入口溫度不大于400℃，出口溫度在3～5℃，使樣氣的露點溫度低于環境溫度，避免有結露冷凝液體進入分析儀器而損壞儀表。b.采用特殊的汽-液分離技術，有效地分離樣品中的冷凝物。C.采用自動排液技術，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備中的冷凝液回收，低速運轉的PVDF軟管通過滑軟與Novoprene軟管連接，確保其具有長期良好的機械和化學穩定性，同步電動機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壓，分析系統在正常運行時氣液分析和排污裝置處于負壓狀態，這樣就不能快速地排出污物和冷凝液。改進后，如果排污裝置需要排污，系統會通過PLC系統發出信號，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，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，只要現場有氣源，無論壓力大小，通過程序控制都能使反吹達到滿意效果。由于現場氮氣壓力不足且輸送管路較遠，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，使反吹氮氣壓力達到800kPa，滿足反吹中氮氣的耗氣量和壓力要求。

4.4 探頭內外反吹

在取樣探頭處，原系統只有一路反吹，即在過濾器表面進行吹掃。系統在進行反吹時，死角和一些附著于過濾器表面的污物不易被吹掃清除。新方案對過濾器進行內外同時反吹，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采用雙探頭進行取樣，整個取樣分析系統由PLC系統自動控制，使雙探頭系統按一定周期自動輪換工作。

5 結語

文章中對某公司60萬t/a電石生產裝置密閉電石爐尾氣過程分析，系統進行技術改造后，投入正式運行，分析系統運行良好，達到了技改的目的。與改造前相比，對系統進行維護保養的時間和次數減少了，之前每周都要檢修清理一次，尤其到了冬季氣溫低的時候幾乎每天都要手動排污一次;技改后，三個月檢修保養一次，不但減輕了儀表維修工的勞動強度，更重要的是減少了因分析儀表故障而引起的停車事故，為企業正常平穩生產提供了保障。

參考文獻：

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

（作者單位：大連大重機電安裝工程有限公司）