吴彦峰
新疆中泰矿冶有限公司 新疆阜康市 831500
摘要：电石炉生产过程中，在投料、物料焙烧、出电石等不同生产阶段的烟气温度和烟气量是不同的。设计前应充分了解电石炉的生产工艺特点，准确把握烟气参数的周期变化情况，针对具体的情况选择合适的除尘工艺和配套设备。散点除尘灰作为电石生产过程中产生的固废，主要来源于电石炉配料站收尘、大倾角皮带收尘、圆盘给料机收尘及炉前收尘产生的除尘灰，处理难度大，主要成分为CaO 和少量兰炭面，细度较好。
关键词：电石炉散点除尘灰；热电脱硫装置；
电石炉出料口位置平时烟气量小，几乎没有外逸粉尘，但在电石流出时，由于高温电石会迅速加热周围空气，造成炉口热气流急速上升，同时大量电石粉尘也会迅速充满炉口周围空间，对现场操作环境会造成很大污染。电石炉出料整个过程的持续时间根据不同炉型和操作水平的差异约在15～30分钟，属间歇性扬尘。关键词：电石炉散点除尘灰在热电脱硫装置的应用。
一、概述
电石炉气的利用通常有热能利用和化工利用两种，即作为燃料气和化工原料来使用。目前国内外在炉气的净化和提纯技术方面都还存在一定难度，一般都是把净化后的炉气作为燃料气使用。烟尘浓度高，细粒级粉尘比重大。电石炉烟尘浓度中细粒级粉尘的比例较高，并具有较强的粘结性。电石尾气还含有大量固体粉尘及S、As等多种有害物质，全国电石生产企业500多家，主要是采用密闭电石炉，密闭电石炉每生产1 t电石，排放粉尘53 kg。电石炉要消耗195 m3 O2，排放426 m3 CO2气体。以电石炉气为原料，原料气源廉价、节能、环保、投资低，工艺可行，可降低目前TDI和氯丁橡胶产品的生产成本。
二、电石炉散点除尘灰在热电脱硫装置的应用
1.工艺流程简述。以电石炉尾气为原料，经过电捕焦油、常压脱硫、气柜、压缩、精脱硫、脱不饱和烃、变换、PSA-CO2等工序将尾气深度净化并将氢碳比调整到合适的比例后，将CO和H2通过PSA （变压吸附） 分离，并分别进行进一步净化、压缩得到合格的TDI原料气体。从电石炉洗涤后风机送入界区的电石炉尾气经过电捕焦油器，电捕后的电石炉气进入脱硫塔与自上而下的脱硫液逆流接触，出脱硫塔的气体送至气柜。从电石炉气压缩机进来的粗气经过粗脱硫、脱磷、脱砷后再进行精脱硫工序。从精脱硫装置来的电石炉尾气与锅炉来的2.2 MPa饱和蒸汽进行混合，预热后进入变换炉，变换后的气体和一部分没有变换的气体一起进入PSA脱碳工序工序的作用是脱除原料气中大部分的水和CO2。本工序采用八塔多次均压流程。从脱碳工序出来的粗气体进入变压吸附提纯工序（PSA-CO），PSA-CO作用是CO进一步与H2、N2、CH4等进行分离得到CO产品。由10个吸附塔组成，各吸附塔交替工作从而达到连续分离提纯CO的目的。在一个周期中每个吸附塔均经历：吸附、均压降压、置换冲洗、逆向放压、抽空、均压升压、充压等工艺过程。工序是使H2进一步与杂质组份分离得到H2产品。PSA-CO吸附尾气送入PSA-H2工序。PSA-H2装置采用八塔工序，每一个周期中，每台吸附塔均需经历：吸附、均压降、顺放、逆放、冲洗、均压升、充压等步骤，最终得到产品H2。
2.工艺技术方案。a) 电捕焦油。电捕焦油采用活性炭和硅酸铝盐，对焦油的脱除率在90%；b) 常压脱硫。采用湿法脱硫，技术成熟可靠，脱硫效果好；c) 电石炉尾气加压。由于变换系统和PSA系统在中压下进行，要求电石炉尾气进口压力为2.0 MPa，所以对电石炉尾气进行加压。选择往复式压缩机；d) 电石炉尾气脱磷、脱砷。由于下游产品对原料气中的磷化物、砷化物含量有严格要求，其中要求磷化物、砷化物含量小于，故设置脱磷、脱砷工序；e) 变换。为了满足下游用户对用量需求，需对合成气中H2和CO的比例进行调整，因此设置变换工序。变换反应是水蒸汽与反应生成H2和CO2的过程。
在催化剂作用下，原料气中的CO和H2O反应生产相当量的H2和CO2。选择Fe-Cr作为变换工艺的催化剂，操作温度在300℃～500 ℃。电石炉尾气由于本身含硫量较低。含硫量低导致催化剂反硫化，使催化剂失去活性，因此不宜采用Co-Mo系列催化剂。由于电石炉尾气中CO含量高，变换时放出大量热，容易造成“飞温”，对于Cu-Zn系列变换催化剂的低温窄活性区变换是不合适的。利用中变得高温来提高反应速度，脱除有毒杂质；f) 脱碳工艺。在众多化工产品生产过程中，都需除去大量CO2组份，其脱碳过程均在变换工序之后。经变换后的变换气，CO2含量通常在35%左右。脱除变换气中CO2的方法很多，选择变压吸附（PSA） 法。变压吸附法脱除变换气中CO2是利用吸附剂对CO2吸附力很强，而对H2、N2、CO等的吸附力相对较弱的特性，压力状态下吸附CO2及吸附力更强的H2O、硫化物等杂质，在真空脱吸这些杂质使CO2与H2、N2等组份得以有效分离，同时使吸附剂获得再生；g) CO、H2分离。目前已工业化的从混合气体中提纯CO的技术有铜氨液法、深冷分离法和变压吸附法（PSA法）。变压吸附法是一种新的气体分离技术且得到广泛应用，采用此技术能实现CO纯度大于99%以上，H2纯度大于99%以上。
3.实际工程设计的几点建议。（1）冷风输送形式。一般常见的是列管冷却加轴流风机。轴流风机分层布置，每层两个，分五层；每层为一组，每组可手动启闭和与温度连锁自动控制各层电机的启闭。但这样做会存在隐患：当轴流风机处于停止状态，而周围环境有从风机对侧吹来的风时，列管周围的高温烟气（100℃或更高）会吹到轴流风机一侧，这样会烧毁风机叶片和电机线圈，影响设备正常运行。而如果让风机24小时运转又会造成不必要的浪费。目前可使用一套新的可行的冷风输送形式：采用通风机经通风管道送风至冷却器列管，通风机与温度信号连锁，通过变频调速调节风量或启闭电机，可避免侧风对设备的不利影响。（2）灰斗集灰作用。冷却器灰斗位置是烟气流动方向发生急速改变的地方，通过在此处增加V字导板（简便易行），可以有效捕集大颗粒粉尘，降低后面进入布袋除尘器的粉尘浓度。（3）冷却器列管结构形式。冷却器采用两套列管，12米长管和3米短管，烟气从长管上端进入，经下端大集灰斗进入短列管后从上端出，这样做出口高度与除尘器进口高度可以大体一致，方便两设备之间的管道连接，减小施工难度。
4.系统其它设备。（1）输灰设备当系统采用独立灰仓储灰时，建议灰仓下口排灰设备不要采用粉尘加湿设备来调节粉尘湿度，因为粉尘中的CaC2会与水反应生成易燃的乙炔气体，粉尘中的炭粒本身就非常容易自燃，当周围有带火星的粉尘或高温粉尘时，容易发生爆炸。所以对粉尘的储运建议采用干态方法处理。（2）系统风机选型为配合电石炉烟气量随生产周期的变化，风机的设计应能根据负荷实时调节，实际工程中，风机的负荷调节方式有：安装风机进口调风门电动执行器，通过调节风门来调整风量。该方案较简便，不需要增加多少成本，风机以增加系统阻力为代价，但运行费用较高，节能效果不明显。增加变频器，通过调整（风机）电机转速来调整风量。该方案由于增加了变频器，工程成本增加，尤其对于大功率风机电机，一般250kW以上电机多为高压电机，如采用高压变频器，成本会更高，一般为普通低压变频器的3～5倍；采用变频调速，节能效果明显。通过采用液力偶合器调速来调整风量。该方案增加了液力耦合器，成本增加，节能效果较明显，但比采用变频器效果要差些，成本也低些。
随着环保要求的日益严格，电石炉除尘系统已经成为电石生产企业正常运行不可缺少的配套设施。其运行状况的好坏直接影响到电石生产企业的生产率。因此在进行除尘系统设计时，应充分考虑系统运行过程中可能出现的各种问题，努力做到系统的长期、稳定运行。
参考文献：
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