甘肃省25,000kVA密闭电石炉节能减排研究

2014-03-09赵玉龙刘阳王振

中国环保产业 2014年1期

关键词：电石回转窑石灰石

赵玉龙，刘阳，王振

（甘肃省环境监测中心站，兰州 730000）

甘肃省25,000kVA密闭电石炉节能减排研究

赵玉龙，刘阳，王振

（甘肃省环境监测中心站，兰州 730000）

分析了近年来高能耗行业铁合金、电石行业的污染现状、25,000kVA密闭电石炉的烟气特征以及烟气净化技术，根据甘肃省25,000kVA密闭电石炉的烟气产生量和耗煤量，计算了密闭电石炉的年节能排量，指出密闭电石炉在甘肃全省节能减排、环保工作中的重要作用。

电石炉;烟气;节能减排;甘肃省

电石是有机合成工业的重要原料，我国独具特色的电石法生产PVC，不仅为国家节约了大量石油资源，也为广大消费者使用物美价廉的PVC等电石下游产品提供了前提和保证。近年来，随着国家实施西部大开发战略及日益突出的能源、价格及污染问题，东部电石厂逐步西迁，极大地带动了甘肃省电石行业的快速发展，据不完全统计，目前甘肃省电石产能已超过70万吨/年。

为遏制电石行业低水平重复建设和盲目发展，促进产业结构升级，国家发布了一系列产业政策。近几年来，甘肃省电石行业结构调整取得了积极进展，投资规模大幅下降，产量增幅大幅度回落，出口量明显下降，一批落后生产能力退出市场，工艺装备水平进一步提高。国家治理整顿高耗能高污染行业政策的实施，有效遏制了高耗能高污染行业盲目发展的势头，但形势仍不容乐观，发展中始终伴随着生产能力过剩、工艺装备落后、环境污染严重、生产集中度低等问题[1]。

电石行业属于高污染、高能耗产业，大规模低水平重复建设和盲目发展，不仅造成了资源浪费和严重的环境污染，而且加剧了电力供应紧张的局面。而在电石生产中排放的尾气中的CO含量在80%以上，如果将此含有大量CO的尾气通过应用先进成熟技术加以再利用，不仅可以变废为宝还可大大降低单位产品能耗。目前甘肃省内大部分电石生产厂家对电石炉尾气均是采用直排大气燃烧，只有极少部分用于气烧锅炉，因而浪费了大量能源。随着能源短缺及价格逐年提高，企业制造成本上升，能源在生产成本中所占的比例呈逐年增加趋势，给企业的生存和发展带来诸多困难。因此，以发展节能经济，实现废气资源综合利用为目标，对电石炉进行有效的节能改造势在必行。

1 密闭电石炉烟气特性

密闭电石炉以石灰石、焦炭为主要原料，生产过程中产生大量炉气，其中CO含量为75%～90%，其余为N2、O2、CH4、NOx、CO2等。一般来说，密闭电石炉炉气量和温度波动都不平稳，其炉气和烟气特征见下表[2]。

密闭电石炉的烟气工艺参数表

2 密闭电石炉烟气净化措施简述

2.1 烟气净化后利用技术

密闭电石炉产生的尾气经过耐高温材料的除尘器进行除尘处理，使粉尘浓度降至50mg/Nm3以下，经除焦器进行降温除焦，对气体进行洗气后进入储气罐，储气罐气体再进入石灰窑，进行活性石灰的烧制，尾气净化后达标排放。

2.2 直接燃烧后净化技术

含有大量CO等可燃气体的电石炉烟气不经除尘直接由高温煤气风机引入气烧回转石灰窑，炉气经喷嘴喷入回转窑与配入的空气燃烧产生高温，与经高温尾气预热的石灰石反应生成生石灰，经回转窑的旋转输送从窑尾排出至石灰冷却室。在石灰冷却室高温石灰与冷却风机送来的空气进行热交换，使高温石灰降温，达到一定温度后石灰进入石灰料仓，然后经皮带输送机去电石炉配料。而经石灰冷却室高温石灰预热的空气送入回转窑。回转窑高温尾气进入石灰石预热室与石灰石进行热交换，石灰石被加热后进入回转窑，而高温尾气由引风机抽出至焦炭干燥工序继续利用余热或经除尘器处理后达标排放。工艺流程见下图。

直接燃烧后净化技术工艺流程图

3 密闭电石炉节能减排分析

3.1 密闭炉能源节约量

对甘肃全省的25,000kVA半密闭电石炉和密闭电石炉在统一负荷、原料的前提下进行比较，单台电石炉烟气排放量由平均94,860m3/h减少至28,666m3/h，吨产品耗电量由平均3448kW·h减少至3144kW·h，吨产品平均节约电量304kW·h，根据甘肃全省70万吨/年的规模计算，全年可节约电量2.12×108kW·h。

按照25,000kVA密闭炉设计配套的石灰石转窑（13.26万吨/年）计算，每吨石灰消耗洗精煤170kg，每年可节约洗精煤为：

132,600×0.17t=22,542t

洗精煤折原煤系数按0.9计，全年可节约原煤25,047吨；按甘肃全省70万吨/年电石产量计算，全年可节约35.1万吨原煤（以单台25,000kVA电石矿年产电石5万吨计）。

3.2 一氧化碳减排量

根据计算，25,000kVA密闭电石炉烟气产生量为437Nm3/吨电石，按照烟气80%被综合利用（烟气中75%～90%为CO）计算，可减排CO349.6Nm3/吨电石；根据甘肃全省70万吨/年的规模计算，全年可减排一氧化碳2.45×108Nm3。

吨产品烟气排放量：

（1000/64）×22.4/0.8=437Nm3/吨电石

上式中：1000/64 —— 吨电石kg摩尔数；

22.4 —— 标态下气体摩尔体积，Nm3/kg·mol；

0.8 —— 炉气中CO的体积含量。