大型密閉爐清潔生產(chǎn)低排高效

    我國電石行業(yè)進(jìn)行大規(guī)模節(jié)能減排裝備改造迫在眉睫。而將落后的內(nèi)燃式電石爐改造成大型密閉爐，生產(chǎn)1噸電石的煙氣排放從9000立方米黑煙、0.6噸二氧化碳和74千克的粉塵，減至僅400立方米含80%一氧化碳可回用尾氣，同時(shí)可節(jié)約250千瓦時(shí)的電能、約170千克標(biāo)煤的綜合能耗?，F(xiàn)在，單臺(tái)規(guī)模4萬千伏安以上的大型密閉電石爐國產(chǎn)化技術(shù)裝備已經(jīng)成熟，電石爐氣凈化等關(guān)鍵配套技術(shù)也開發(fā)成功，我國電石行業(yè)進(jìn)行大規(guī)模節(jié)能減排裝備改造的技術(shù)條件已然具備。
　　
　　以大型密閉爐替代內(nèi)燃爐不僅能大量減少尾氣排放，而且能創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。2012年初，中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)、中國電石工業(yè)協(xié)會(huì)向國家有關(guān)部門提交了《關(guān)于開展大型密閉電石爐替代內(nèi)燃爐技術(shù)改造的報(bào)告》?！秷?bào)告》提出在“十二五”期間，分批將全國1/3的大型內(nèi)燃爐改造成大型密閉電石爐，改造的總產(chǎn)能達(dá)600萬噸規(guī)模，總投資約38億元。完成這一技改后，預(yù)計(jì)每年可實(shí)現(xiàn)節(jié)電14.5億千瓦時(shí)，實(shí)現(xiàn)總節(jié)能量120萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。在這一政策推動(dòng)下，有實(shí)力的企業(yè)率先實(shí)施了國產(chǎn)化大型密閉電石爐和尾氣綜合利用的技改，取得了良好的節(jié)能減排效果。
 
　　中國電石工業(yè)是從開放式電石爐起步的，技術(shù)裝備簡(jiǎn)陋。后來企業(yè)為改善生產(chǎn)環(huán)境，在開放爐上增加了一個(gè)排煙罩，改造為內(nèi)燃式電石爐。內(nèi)燃爐由于一氧化碳在爐內(nèi)完全燃燒，爐內(nèi)混進(jìn)空氣稀釋，形成大量廢氣無法利用而放空。內(nèi)燃爐每生產(chǎn)1噸電石，要排放9000立方米的黑煙、0.6噸二氧化碳和74千克的粉塵。這些落后技術(shù)裝備的大量上馬，給國內(nèi)電石生產(chǎn)集中的地區(qū)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，前些年聞名全國的山西、陜西、內(nèi)蒙古交界地區(qū)的“黑三角”污染事件就是典型的案例。而密閉爐隔絕空氣生產(chǎn)，熱能損失和尾氣排放要比開放爐小得多，每生產(chǎn)1噸電石尾氣排放量?jī)H400立方米左右，其中一氧化碳?xì)怏w占80%左右，尾氣利用價(jià)值很高。
　　國內(nèi)密閉電石爐最初是從國外引進(jìn)的，配套有電極控制系統(tǒng)、爐氣凈化系統(tǒng)、氣燒石灰窯等裝置。隨著我國電石行業(yè)的發(fā)展，相關(guān)研發(fā)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)單位消化吸收了引進(jìn)技術(shù)裝備，并在爐氣凈化、氣燒石灰窯等技術(shù)裝備上實(shí)現(xiàn)突破，進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，目前單臺(tái)規(guī)模4萬千伏安以上的大型密閉電石爐國產(chǎn)化技術(shù)裝備已經(jīng)成熟，實(shí)現(xiàn)了批量商業(yè)化生產(chǎn)。
　　在密閉電石爐改造項(xiàng)目中，除主體設(shè)備——密閉電石爐外，生產(chǎn)企業(yè)還要配套原料處理、爐氣凈化、爐氣利用等其他生產(chǎn)系統(tǒng)。密閉電石爐要求對(duì)入爐炭素原料、石灰石自動(dòng)按一定配比配料，保證配比的精確度和較低的含水率，避免爐內(nèi)水分超標(biāo)造成安全事故。因此，必須對(duì)入爐料進(jìn)行處理，使原料的粒徑和含水率符合要求。主要是根據(jù)入爐料的情況選擇合適的烘干窯，保證入爐料含水率降至1%以下，同時(shí)控制烘干過程中炭素材料的破損率，減少粉末的產(chǎn)生，盡量降低原料的損失。
　　密閉電石爐的改造收益主要來自尾氣綜合利用。但目前不少企業(yè)只是將尾氣簡(jiǎn)單用做燃料，沒有將尾氣作為原料來生產(chǎn)化工產(chǎn)品，其中高含量一氧化碳的價(jià)值沒有得到充分利用。據(jù)計(jì)算，簡(jiǎn)單地將尾氣用做燃料燒掉與以尾氣為原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品相比，利用價(jià)值差了三四倍之多，而且尾氣作燃料沒有任何減排二氧化碳的作用。

　　電石尾氣綜合利用的關(guān)鍵，是要進(jìn)行除塵凈化。原來引進(jìn)的電石爐袋式除塵技術(shù)，在生產(chǎn)中暴露出一些問題：如生產(chǎn)運(yùn)行中外界空氣易透過布袋進(jìn)入尾氣凈化系統(tǒng)，使空氣中的氧氣容易在尾氣中蓄積，接近燃燒或爆炸的范圍，給后續(xù)生產(chǎn)帶來了安全隱患。同時(shí)，利用電石尾氣合成其他化工產(chǎn)品時(shí)，尾氣中混入的氧氣會(huì)消耗一氧化碳原料氣，降低產(chǎn)品收率。企業(yè)為了隔絕氧氣的進(jìn)入，被動(dòng)采用氮?dú)夥舛赂艚^氧氣，而制氮又消耗了大量的能源。
　　目前，國內(nèi)科研設(shè)計(jì)單位開發(fā)了一項(xiàng)電石爐氣干濕法凈化技術(shù)，不使用袋式除塵器、氮?dú)?，不?huì)造成二次污染，在電石爐氣凈化領(lǐng)域取得了重大突破。該技術(shù)先用干法除去電石尾氣80%的粉塵，然后濕法除去20%的粉塵。凈化后的氣體粉塵含量低于5毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米，煤焦油接近零，一氧化碳?xì)怏w總量不變，無其他氣體進(jìn)入，凈化后尾氣各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到生產(chǎn)化工產(chǎn)品的質(zhì)量、安全要求。應(yīng)用該技術(shù)得到的固相可做燃料，與燃煤混合進(jìn)鍋爐燃燒，凈化系統(tǒng)不產(chǎn)生廢渣。該法凈化所使用的水可密閉循環(huán)，廢水中的有害物質(zhì)與氧化鈣形成鈣鹽沉淀被分離，只要加入少量的新鮮水補(bǔ)充系統(tǒng)蒸發(fā)損失，循環(huán)池不設(shè)排污口，基本不產(chǎn)生廢水排放。

　　替代效果一覽
　　節(jié)約電力 一般情況下，老式的開放爐和內(nèi)燃爐生產(chǎn)的電爐電耗在噸電石3450千瓦時(shí)以上，大型密閉電石爐電爐電耗在噸電石3200千瓦時(shí)左右。改造后噸電石電爐電耗可節(jié)約250千瓦時(shí)，節(jié)電率7.2%。

　　節(jié)約電極糊 一般情況下，開放爐和內(nèi)燃爐生產(chǎn)的電極糊消耗在噸電石43千克左右，大型密閉電石爐電爐電極糊消耗在噸電石22千克。電極糊節(jié)約率達(dá)49%。
 
　　回收一氧化碳 老式的開放爐和內(nèi)燃爐生產(chǎn)的尾氣無法回收，全部放空。密閉電石爐噸電石可回收尾氣中的一氧化碳400標(biāo)準(zhǔn)立方米，熱值按2600千卡折算，噸電石可節(jié)約標(biāo)煤148.5千克。若利用一氧化碳生產(chǎn)甲酸鈉、草酸、甲醇等化工產(chǎn)品，經(jīng)濟(jì)效益更高。
　　減少污染物排放 按一臺(tái)40000千伏安國產(chǎn)化電石爐生產(chǎn)一年計(jì)算，密閉爐比開放爐和內(nèi)燃爐可減少二氧化碳排放6億立方米，減少粉塵排放量3010噸。