密闭电石炉余热的应用研究

李智杰，高 刚

（陕西北元集团锦源化工有限公司，陕西 神木 719319）

电石炉作为电石生产过程中的重要生产设施，需要进行大量电能的消耗。并且在电石生产过程中，会产生大量的高温烟气，这其中会存在大量的灰尘，含尘量一般在每立方米50-150g，并且其中含有大量的一氧化碳以及氰化物，如果直接排放到大气中，会造成较大的空气污染。在电石炉烟气中一氧化碳含量能够达到百分之八十左右，而一氧化碳作为热能产生的重要物质，如果进行直接的排放处理也会形成较大的热量流失及浪费。并且我国也一直在大力推行节约型社会的构建，在电石行业中全面实行密闭式电石炉，并进行电石炉余热的综合处理与利用，积极深入创新与研发，切实充分利用好密闭电石炉余热。

长期以来，电石炉余热的综合利用一直都是我国在电石行业发展中面临的重要难题，究其原因主要是电石炉的余热除尘净化非常困难。但是越来越多的专家、学者以及相关认识正在不断进行深入研究，依据多种生产经验的基础上进行进一步研发，结合密闭电石炉余热的特点，进行了多角度的探索。

1 密闭电石炉余热特点

根据电石炉的炉型差异，余热中的物质差异会存在较大不同。根据电石炉的密闭程度来看，密闭程度越高的，其余热温度就相应越高，其中存在的烟气量就会越少，但是粉尘含量浓度相对就会越高。此外依据生产手段、操作能力、原材料质量等的不同，余热中的物质含量也会产生不同。另外，地域差异也会对电石炉余热中物质含量产生影响。不一样的炉型其余热中烟气特点不同，并且差异性较大，但是温度极高、烟气含量极大、成分较多、粉尘粒度小、比重小都是其共同的特点[1]。而且粉尘中含有较多的焦炭粉尘，有着较强的磨蚀特性，相对来说存在较大的治理困难。

2 密闭电石炉余热应用方式

2.1 热能应用

热能应用主要指的是将电石炉为其产生的余热作为其他需要热能生产的燃烧原料，对于电石生产行业自身生产需求来说，主要包括运用余热在石灰窑生产中进行原材料石灰的烧制、用电石炉余热进行兰炭的烘干等，此外还可以将其进行锅炉蒸汽的燃烧材料。

热能利用最常使用直接燃烧法以及净化后再使用的方法。直接燃烧法进行电石炉余热再利用是将电石炉的炉气在锅炉内进行燃烧，利用产生的蒸汽进行相关生产中。使用锅炉进行炉气的燃烧不需占用较大空间，且流程较短，安全性提升，并且其物理产热与其中颗粒物燃烧的热能均能得到有效利用。通过燃烧，还能够降低烟尘的含量，并且氰化物通过燃烧得到分解。通过成熟的工艺手段就能够直接达到排放的标准，降低二次污染的发生[2]。另外，净化后再利用的方式主要是将电石炉的尾气用作石灰窑燃烧原料，通过石灰窑中的燃烧进行其成分以及性质的转变，而且使用这种方式少支出的石灰具有较高的活性以及柔软度，是进行电石炉余热应用的一种方式。

2.2 资源应用

在电石炉烟气中有较大含量的一氧化碳物质，这是一种极其重要的化工原料气体，在很多化学有机品的合成上非常重要，采用电石炉烟气中产生的大量一氧化碳经过相关操作处理后可以将其作为某些化工原料来使用。一氧化碳在化工生产行业中有极其广泛的用途，可以用来制作氢气，合成氨气，制作甲醇或甲醚、草酸以及甲酸钠等化学物质。

2.3 综合应用分析

针对电石炉余热综合应用，我们可以进行相关分析：在热能运用方面，有着工艺简便、操作便捷等优点，但是这种方式下电石炉生产中产生的大量炉气中一氧化碳就会燃烧形成二氧化碳直接排放，不仅会提高空气中碳排放量，还会造成大量一氧化碳资源的浪费，相应产生的经济效益价值较低[3]；但是采用资源运用的方式，能够将炉气中大量的一氧化碳转化为化学产品，不仅会加大碳循环利用，还能够有效减少二氧化碳的排放，降低温室效应，对环境保护以及精益效益的提升都具有重要价值，但是采用这种方式的时候需要重点关注电石炉尾气中其他成分，需要首先对炉气进行初步净化之后才能够进行一氧化碳的运用，相关净化难度也较大。

3 密闭电石炉余热应用现状

密闭式电石炉余热温度通常情况下会在六百至八百摄氏度之间，其中的烟尘含量却达到了100-150 g/nm3，要保证进行密闭式电石炉余热的综合运用，需要首先进行除尘以及净化的操作，才能够开展后续的运用。目前国内外在电石炉烟气净化的方式上主要有三种手段：湿法净化手段、干法净化手段以及干湿法混合净化三种。

3.1 湿法净化方式

湿法净化方式不论是在国内还是在国外均得到运用，电石炉余热经过湿法净化之后能够用作燃烧原材料等，在进行持续性的生产中具有较为成熟、完善的优势，但是同时具有一些局限性：首先是需要的流程及设备较为复杂，需要的动能消耗较多，对设备的腐蚀损害性较强，并且需要较高的维修保养费用；再有就是需要大量的水能源作为支撑；最后就是产生的二次污染物较多，在净化的过程中会产生氰化物以及淤泥，还需要更进一步的处理，不仅加大投入，增加成本，还增加污水等的排放量[4]。对于具有成型污水处理设施的工厂来说，采用该种方式较为合理，但是对于一些经营电石商品的企业来说，尤其是针对一些水资源缺乏的区域，就不适合采用该种方式。

3.2 干法净化方式

干法净化方式中最经常用到的方式包括微孔陶瓷、静电除尘以及布袋三种过滤器。微孔陶瓷过滤器是德国公司率先研发的。该种过滤器中实际使用中温度不超过五百摄氏度，但是瞬时温度却能够达到800-1000 度的高温，经过该过滤器后的电石余热炉气中烟尘含量会急剧下降。但是该过滤器的材料需要耐高温材质，因此运行费用成本投入较大，在我国的应用较少。另外静电除尘过滤器是当前使用最广泛的一种，但是存在较多问题：对细微烟尘处理效率不高，不能耐高温以及焦油粘连容易损坏设备。最后的布袋除尘过滤器曾经在我国多家电石厂家进行了应用，但是出现了较为严重的管道堵灰问题，很多工厂已经停止使用。

图1 电石炉干法净化方式流程图

3.3 干湿混合净化方式

针对于干法与湿法净化方式中分别存在的优缺点进行整合与创新优化，形成了干湿混合净化方式。电石炉的余热使用引风机引出以后进行降温处理，降温滴降低到150 至500 摄氏度之间，压力在-150 至+150 千帕之间，然后送到1 至4 级干法脱尘分离装置中进行除尘，将烟尘能够进行8-9成的处理，将余热炉气中的含尘量减少到20 g/nm3～50 g/nm3，之后再送进1 至4 级的湿法水洗装置中进行水洗除尘，再次将含尘量减低到10m g/nm3以下，然后就可以输送给用户进行原料使用[5]。这个过程中用到的洗涤水能够通过循环沉淀装置形成炭泥，然后经过分解为无害物。

4 密闭电石炉余热综合应用分析

密闭电石炉烟气中一氧化碳含量能够达到百分之八十左右，其热值则在9 614kJ/nm3～10 450 kJ/nm3。因为电石炉余热波动较大，因此要想将电石炉余热作为燃烧原材料进行综合利用，首先就要让电石炉的尾气经过烟道装置以及有效净化处置之后将其烟尘含量减低到30mg/ nm3以下，并在净化装置的炉气出口处装上电动的蝶阀以及扇形阀门，还要安装止回阀，此后送入降温装置中进行降温处理，将温度减低到四十度左右，压力大概在5～10 千帕，然后送入储气装置里边，在经过初期装置进行加压处理送入各类燃烧通道作为燃烧原料使用[6]。但是在进行储气装置选择的时候要考虑到在进行紧急检修时候需要的燃气数量以及周期性波动范围内可能出现的变动量。

陕西北元集团锦源化工作为省内最大的电石生产地，更是一直在致力于电石余热的综合应用探究，随着其在电石技术不断提升的基础上，电石炉余热综合运用也得到较大提升。公司经过一系列技术改造，将电石炉余热替代燃煤进行发电，降低了大量的煤炭资源消耗。电石炉炉气进行燃烧之后，能够将其中的氰化物进行高温分解，改变烟尘物理性质，减轻氰化物的环境污染。公司经过不断的研究学习与探索，充分了解了电石炉余热能够烧制出更高品质石灰的手段，采用套筒石灰窑与密闭电石炉余热中和使用，充分带领我国的低碳经济发展以及技能环保的不断进步。

5 结语

综上所述，使用大型的密闭电石炉进行电石生产是目前电石行业推进发展的趋势，但是电石炉余热的再利用成为目前众多电石生产企业面临的重要困难之一。电石炉余热炉气中含量最高的是一氧化碳，对其再利用方式包括燃烧热能运用以及化工产品的资源运用两种。因为技术能力的限制，在热能运用方式上主要是进行石灰的烧制以及作为余热锅炉的燃料使用，虽然这种方式能够进行一定的热能再利用，但是在本质上来说并没有降低空气中的碳排放，与目前我国提倡的低碳环保理念相违背，加剧全球变暖的问题。还有一种方式是进行化工品再运用，也是当前进行电石炉余热综合利用的发展趋势，这一方式面临的主要问题就是还需要就其烟尘含量净化上进一步的研究，进行更高纯度的一氧化碳的提取，用于其他工业产品的生产，不仅降低空气污染源，还提升社会经济效益，做到了双赢。