密閉電石爐余熱的應用研究

李智杰，高 剛

（陜西北元集團錦源化工有限公司，陜西 神木 719319）

電石爐作為電石生產過程中的重要生產設施，需要進行大量電能的消耗。并且在電石生產過程中，會產生大量的高溫煙氣，這其中會存在大量的灰塵，含塵量一般在每立方米50-150g，并且其中含有大量的一氧化碳以及氰化物，如果直接排放到大氣中，會造成較大的空氣污染。在電石爐煙氣中一氧化碳含量能夠達到百分之八十左右，而一氧化碳作為熱能產生的重要物質，如果進行直接的排放處理也會形成較大的熱量流失及浪費。并且我國也一直在大力推行節約型社會的構建，在電石行業中全面實行密閉式電石爐，并進行電石爐余熱的綜合處理與利用，積極深入創新與研發，切實充分利用好密閉電石爐余熱。

長期以來，電石爐余熱的綜合利用一直都是我國在電石行業發展中面臨的重要難題，究其原因主要是電石爐的余熱除塵凈化非常困難。但是越來越多的專家、學者以及相關認識正在不斷進行深入研究，依據多種生產經驗的基礎上進行進一步研發，結合密閉電石爐余熱的特點，進行了多角度的探索。

1 密閉電石爐余熱特點

根據電石爐的爐型差異，余熱中的物質差異會存在較大不同。根據電石爐的密閉程度來看，密閉程度越高的，其余熱溫度就相應越高，其中存在的煙氣量就會越少，但是粉塵含量濃度相對就會越高。此外依據生產手段、操作能力、原材料質量等的不同，余熱中的物質含量也會產生不同。另外，地域差異也會對電石爐余熱中物質含量產生影響。不一樣的爐型其余熱中煙氣特點不同，并且差異性較大，但是溫度極高、煙氣含量極大、成分較多、粉塵粒度小、比重小都是其共同的特點[1]。而且粉塵中含有較多的焦炭粉塵，有著較強的磨蝕特性，相對來說存在較大的治理困難。

2 密閉電石爐余熱應用方式

2.1 熱能應用

熱能應用主要指的是將電石爐為其產生的余熱作為其他需要熱能生產的燃燒原料，對于電石生產行業自身生產需求來說，主要包括運用余熱在石灰窯生產中進行原材料石灰的燒制、用電石爐余熱進行蘭炭的烘干等，此外還可以將其進行鍋爐蒸汽的燃燒材料。

熱能利用最常使用直接燃燒法以及凈化后再使用的方法。直接燃燒法進行電石爐余熱再利用是將電石爐的爐氣在鍋爐內進行燃燒，利用產生的蒸汽進行相關生產中。使用鍋爐進行爐氣的燃燒不需占用較大空間，且流程較短，安全性提升，并且其物理產熱與其中顆粒物燃燒的熱能均能得到有效利用。通過燃燒，還能夠降低煙塵的含量，并且氰化物通過燃燒得到分解。通過成熟的工藝手段就能夠直接達到排放的標準，降低二次污染的發生[2]。另外，凈化后再利用的方式主要是將電石爐的尾氣用作石灰窯燃燒原料，通過石灰窯中的燃燒進行其成分以及性質的轉變，而且使用這種方式少支出的石灰具有較高的活性以及柔軟度，是進行電石爐余熱應用的一種方式。

2.2 資源應用

在電石爐煙氣中有較大含量的一氧化碳物質，這是一種極其重要的化工原料氣體，在很多化學有機品的合成上非常重要，采用電石爐煙氣中產生的大量一氧化碳經過相關操作處理后可以將其作為某些化工原料來使用。一氧化碳在化工生產行業中有極其廣泛的用途，可以用來制作氫氣，合成氨氣，制作甲醇或甲醚、草酸以及甲酸鈉等化學物質。

2.3 綜合應用分析

針對電石爐余熱綜合應用，我們可以進行相關分析：在熱能運用方面，有著工藝簡便、操作便捷等優點，但是這種方式下電石爐生產中產生的大量爐氣中一氧化碳就會燃燒形成二氧化碳直接排放，不僅會提高空氣中碳排放量，還會造成大量一氧化碳資源的浪費，相應產生的經濟效益價值較低[3]；但是采用資源運用的方式，能夠將爐氣中大量的一氧化碳轉化為化學產品，不僅會加大碳循環利用，還能夠有效減少二氧化碳的排放，降低溫室效應，對環境保護以及精益效益的提升都具有重要價值，但是采用這種方式的時候需要重點關注電石爐尾氣中其他成分，需要首先對爐氣進行初步凈化之后才能夠進行一氧化碳的運用，相關凈化難度也較大。

3 密閉電石爐余熱應用現狀

密閉式電石爐余熱溫度通常情況下會在六百至八百攝氏度之間，其中的煙塵含量卻達到了100-150 g/nm3，要保證進行密閉式電石爐余熱的綜合運用，需要首先進行除塵以及凈化的操作，才能夠開展后續的運用。目前國內外在電石爐煙氣凈化的方式上主要有三種手段：濕法凈化手段、干法凈化手段以及干濕法混合凈化三種。

3.1 濕法凈化方式

濕法凈化方式不論是在國內還是在國外均得到運用，電石爐余熱經過濕法凈化之后能夠用作燃燒原材料等，在進行持續性的生產中具有較為成熟、完善的優勢，但是同時具有一些局限性：首先是需要的流程及設備較為復雜，需要的動能消耗較多，對設備的腐蝕損害性較強，并且需要較高的維修保養費用；再有就是需要大量的水能源作為支撐；最后就是產生的二次污染物較多，在凈化的過程中會產生氰化物以及淤泥，還需要更進一步的處理，不僅加大投入，增加成本，還增加污水等的排放量[4]。對于具有成型污水處理設施的工廠來說，采用該種方式較為合理，但是對于一些經營電石商品的企業來說，尤其是針對一些水資源缺乏的區域，就不適合采用該種方式。

3.2 干法凈化方式

干法凈化方式中最經常用到的方式包括微孔陶瓷、靜電除塵以及布袋三種過濾器。微孔陶瓷過濾器是德國公司率先研發的。該種過濾器中實際使用中溫度不超過五百攝氏度，但是瞬時溫度卻能夠達到800-1000 度的高溫，經過該過濾器后的電石余熱爐氣中煙塵含量會急劇下降。但是該過濾器的材料需要耐高溫材質，因此運行費用成本投入較大，在我國的應用較少。另外靜電除塵過濾器是當前使用最廣泛的一種，但是存在較多問題：對細微煙塵處理效率不高，不能耐高溫以及焦油粘連容易損壞設備。最后的布袋除塵過濾器曾經在我國多家電石廠家進行了應用，但是出現了較為嚴重的管道堵灰問題，很多工廠已經停止使用。

圖1 電石爐干法凈化方式流程圖

3.3 干濕混合凈化方式

針對于干法與濕法凈化方式中分別存在的優缺點進行整合與創新優化，形成了干濕混合凈化方式。電石爐的余熱使用引風機引出以后進行降溫處理，降溫滴降低到150 至500 攝氏度之間，壓力在-150 至+150 千帕之間，然后送到1 至4 級干法脫塵分離裝置中進行除塵，將煙塵能夠進行8-9成的處理，將余熱爐氣中的含塵量減少到20 g/nm3～50 g/nm3，之后再送進1 至4 級的濕法水洗裝置中進行水洗除塵，再次將含塵量減低到10m g/nm3以下，然后就可以輸送給用戶進行原料使用[5]。這個過程中用到的洗滌水能夠通過循環沉淀裝置形成炭泥，然后經過分解為無害物。

4 密閉電石爐余熱綜合應用分析

密閉電石爐煙氣中一氧化碳含量能夠達到百分之八十左右，其熱值則在9 614kJ/nm3～10 450 kJ/nm3。因為電石爐余熱波動較大，因此要想將電石爐余熱作為燃燒原材料進行綜合利用，首先就要讓電石爐的尾氣經過煙道裝置以及有效凈化處置之后將其煙塵含量減低到30mg/ nm3以下，并在凈化裝置的爐氣出口處裝上電動的蝶閥以及扇形閥門，還要安裝止回閥，此后送入降溫裝置中進行降溫處理，將溫度減低到四十度左右，壓力大概在5～10 千帕，然后送入儲氣裝置里邊，在經過初期裝置進行加壓處理送入各類燃燒通道作為燃燒原料使用[6]。但是在進行儲氣裝置選擇的時候要考慮到在進行緊急檢修時候需要的燃氣數量以及周期性波動范圍內可能出現的變動量。

陜西北元集團錦源化工作為省內最大的電石生產地，更是一直在致力于電石余熱的綜合應用探究，隨著其在電石技術不斷提升的基礎上，電石爐余熱綜合運用也得到較大提升。公司經過一系列技術改造，將電石爐余熱替代燃煤進行發電，降低了大量的煤炭資源消耗。電石爐爐氣進行燃燒之后，能夠將其中的氰化物進行高溫分解，改變煙塵物理性質，減輕氰化物的環境污染。公司經過不斷的研究學習與探索，充分了解了電石爐余熱能夠燒制出更高品質石灰的手段，采用套筒石灰窯與密閉電石爐余熱中和使用，充分帶領我國的低碳經濟發展以及技能環保的不斷進步。

5 結語

綜上所述，使用大型的密閉電石爐進行電石生產是目前電石行業推進發展的趨勢，但是電石爐余熱的再利用成為目前眾多電石生產企業面臨的重要困難之一。電石爐余熱爐氣中含量最高的是一氧化碳，對其再利用方式包括燃燒熱能運用以及化工產品的資源運用兩種。因為技術能力的限制，在熱能運用方式上主要是進行石灰的燒制以及作為余熱鍋爐的燃料使用，雖然這種方式能夠進行一定的熱能再利用，但是在本質上來說并沒有降低空氣中的碳排放，與目前我國提倡的低碳環保理念相違背，加劇全球變暖的問題。還有一種方式是進行化工品再運用，也是當前進行電石爐余熱綜合利用的發展趨勢，這一方式面臨的主要問題就是還需要就其煙塵含量凈化上進一步的研究，進行更高純度的一氧化碳的提取，用于其他工業產品的生產，不僅降低空氣污染源，還提升社會經濟效益，做到了雙贏。