电石炉尾气分析系统的技术改造

廖帅 李俣恒

摘要：电石（化学名称CaC2），是十分重要的化学原料，电石炉作为生产电石的核心设备，具有大量消耗电能、炉内状况变化大、现场工作环境恶劣、电磁干扰强的特点。它工作的稳定与否直接关系到电石产品的质量，对电石炉生产过程进行自动控制是冶炼厂节能增效的重要手段之一。

关键词：电石炉尾气;分析系统：改造

1 电石炉尾气特性及利用价值

1.1 电石炉尾气特性

使用密闭炉生产电石，每吨电石副产炉气量约400Nm3，在炉气中含尘量比较大，并且还有灰尘非常轻、并且比较黏、而且非常细等等特点;炉气在温度小于225℃时容易析出，会使除尘布袋黏结堵塞;炉气本身温度很高，同时含有难以除净的大量粉尘，治理难度比较大，在利用前需要对炉气进行充分的净化处理。

1.2 电石炉尾气利用价值

从电石炉尾气成分可以看出，炉气中含有大量的CO和H2，是很好的燃料和化工原料，利用好这部分气体可以产生巨大的经济效益和社会效益。以我国2017年电石产量2500万吨计算，副产的电石炉尾气总量达到100亿Nm3左右，如能全部回收，可得到约75亿Nm3CO和7.5亿Nm3H2。因此，炉气净化利用对实现能源回收利用、降低生产成本、提高经济效益，都具有重要的意义。

2 电石炉尾气综合利用技术

2.1 直接利用后除尘

直接利用后除尘技术是将炉气在余热锅炉内进一步进行燃烧，将炉气和灰尘中的氯化物进行分解，灰尘在燃烧过程中物理性质会发生变化，粘性降低、结构变得密实。此技术主要是利于除尘，大大降低了除尘难度，并且对氯化物的净化也有很好的解决。直接利用除尘的具体操作为，将炉气通过调节阀分开，一部分进入烟囱放空燃烧，一部分进行余热锅炉烧嘴，将炉气和空气进行混合之后进行燃烧，然后再将燃烧产生的气体送入除尘器后放空。利用此方式产生的热蒸汽可以通过送热器提供给用户。

2.2 湿法回收炉气后再利用

湿法回收炉气技术是在短时间内将高温炉气降到饱和温度状态，温度的降低能够有效的将气体和沸点相差较大的物质进行分离，析出的主要物质是焦油，此方法可以快速洗涤，易于熄火。湿法净化湿法净化系统的主要特点是按照炉气的走向依次串联带有刮板的炉气洗气机、粗洗一塔、粗洗二塔以及精洗三塔。

经过一系列处理之后，回收的炉气便可以再次进入锅炉内燃烧，同时该系统产生的蒸汽供厂内生活取暖使用。在除尘工艺中使用机械刮板式洗气机，主要是因为在降温后，会有少量的焦油析出，如果不加以处理，长时间后会造成灰尘的积垢、堵塞等问题，利用机械刮板则可以很好的解决除尘初期的这一问题，保证正常运行。

2.3 干法除尘后再利用

此方式是我国在上世纪八十年代末从国外引进的一种利用方式，以此来推动我国电石炉行业的技术发展。该项技术能够将炉尾气净化后作为气烧窑的燃料制石灰，气烧窑所制得的生石灰反应性好，柔软适中，有利于电石的生产。

3 原系统存在的问题

由于原分析系统没有充分考虑该公司密闭电石炉所产生尾气的特点，致使其投运以来一直不能稳定运行，主要原因就是所测样气粉尘含量较大，烟尘粒径极其细微，这就会造成采样系统和分析仪表的管路容易堵塞;另外，烟气温度较高，有时甚至高达1000℃左右，经空冷系统冷却后送到分析仪表后的温度降到40～50℃，这势必会产生大量的冷凝水，如果不能及时排除，也会造成管路系统的堵塞和分析仪表的损坏。

4 对原分析系统的技术改造

4.1 完善预处理单元

电石炉尾气净化装置尾气过程分析系统的预处理装置，是在吸收国外同类先进产品优点的基础上，采用独特的专门净化技术，实现了在高温下清除有害杂质并实现连续取样的技术，现场维护周期大于三个月。完善后的预处理装置具有以下特点：a.增加了先进的压缩机冷凝器，具有电子除湿/涡旋管制冷技术，可高效快捷地冷却样品，使有害成分急剧冷却并分离。压缩机冷凝/电子除湿式气体冷凝器自带温度调节，设有高、低温报警输出，专属方法迅速冷却，组分不丢失;能适应高温环境，防止气体温度降到露点以下而形成冷凝液。所选TG-10A型冷凝器，当流量为2L/min时，入口温度不大于400℃，出口温度在3～5℃，使样气的露点温度低于环境温度，避免有结露冷凝液体进入分析仪器而损坏仪表。b.采用特殊的汽-液分离技术，有效地分离样品中的冷凝物。C.采用自动排液技术，装置具有自清洁再用功能;采用排液蠕动泵和自动排液器两种方式，蠕动泵专门用于分析设备中的冷凝液回收，低速运转的PVDF软管通过滑软与Novoprene软管连接，确保其具有长期良好的机械和化学稳定性，同步电动机和齿轮可以阻止回流的冷凝液，蠕动泵0.3L/h的排液量可以保证安全地除去冷凝液。

4.2 增加增压排污

原分析系统由气泵提供吸力采取样气，在取样管线和泵前样气压力为微负压，分析系统在正常运行时气液分析和排污装置处于负压状态，这样就不能快速地排出污物和冷凝液。改进后，如果排污装置需要排污，系统会通过PLC系统发出信号，自动打开备用压力源的电动球阀，使其在排污过程中的气液分析和排污装置处于正压状态，通过压力作用。

4.3 增加增压存气反吹装置

采用全自动控制反吹系统，只要现场有气源，无论压力大小，通过程序控制都能使反吹达到满意效果。由于现场氮气压力不足且输送管路较远，所以在自动反吹装置中有针对性地加入了高压增压存气装置，使反吹氮气压力达到800kPa，满足反吹中氮气的耗气量和压力要求。

4.4 探头内外反吹

在取样探头处，原系统只有一路反吹，即在过滤器表面进行吹扫。系统在进行反吹时，死角和一些附着于过滤器表面的污物不易被吹扫清除。新方案对过滤器进行内外同时反吹，很好地解决了吹扫效果不好的问题。增加了双探头取样改造后的系统采用双探头进行取样，整个取样分析系统由PLC系统自动控制，使双探头系统按一定周期自动轮换工作。

5 结语

文章中对某公司60万t/a电石生产装置密闭电石炉尾气过程分析，系统进行技术改造后，投入正式运行，分析系统运行良好，达到了技改的目的。与改造前相比，对系统进行维护保养的时间和次數减少了，之前每周都要检修清理一次，尤其到了冬季气温低的时候几乎每天都要手动排污一次;技改后，三个月检修保养一次，不但减轻了仪表维修工的劳动强度，更重要的是减少了因分析仪表故障而引起的停车事故，为企业正常平稳生产提供了保障。

参考文献：

[1]周海清.宣钢2000m3高炉炉前设备改造[J].河北冶金，2013，（4）.

（作者单位：大连大重机电安装工程有限公司）