密閉電石爐尾氣利用新途徑

時(shí)間：2015-10-21作者：重慶淄柴中裕新能源有限公司瀏覽：140

	密閉電石爐尾氣利用新途徑


	摘要:密閉電石爐尾氣具有成分復(fù)雜、凈化難、熱值較高等特點(diǎn)?，F(xiàn)有的利用方法存在可選擇的成熟技術(shù)少、限制條件多等問(wèn)題。以年產(chǎn)6萬(wàn)噸電石的電石廠為例，進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，提出了具有分布式能源特征的密閉電石爐尾氣利用途徑。


	關(guān)鍵詞:電石爐尾氣,利用,電石行業(yè)


	引言


	目前，我國(guó)每年產(chǎn)生的電石爐尾氣**過(guò)150億m3。處置方式基本為爐氣直排或點(diǎn)火炬，不僅浪費(fèi)了大量能源，也造成環(huán)境污染。國(guó)家對(duì)此十分重視，在《電石行業(yè)準(zhǔn)入條件（2007年修訂）》中明確規(guī)定“新建電石生產(chǎn)裝置必須采用密閉式電石爐，電石爐氣必須綜合利用”，“密閉式電石裝置的爐氣（指CO氣體）必須綜合利用，正常生產(chǎn)時(shí)不允許爐氣直排或點(diǎn)火炬”。


	但由于電石爐尾氣成分復(fù)雜，凈化提純難度大，國(guó)內(nèi)外目前可供選用的真正成熟可行且實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)工藝很少，因而電石爐尾氣回收利用率一直很低。截至2008年底，全國(guó)電石爐尾氣的利用量尚不足15億m3，利用率不足10％。每年因此損失約240萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，同時(shí)排放約1200萬(wàn)噸二氧化碳和90余萬(wàn)噸粉塵。


	研究開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)合理、工藝技術(shù)可行的電石爐尾氣利用途徑，迫在眉睫。


	1 密閉電石爐尾氣的主要成分及特性


	密閉電石爐具有焦耗及電耗低、裝置易大型化、生產(chǎn)能力大、爐況穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量好、爐氣可全部回收利用等特點(diǎn)，是國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的爐型。電石爐尾氣的成分復(fù)雜，含有一氧化碳、氫氣、甲烷、乙炔、硫化物、磷化物、氰化物、煤焦油等十幾種成分。


	由于電石爐尾氣含塵量大、溫度高、易析出焦油、易燃易爆、成分復(fù)雜、氣體壓力小，因此對(duì)其輸送、凈化或是提純的難度都很大，回收利用較難。


	電石爐尾氣的主要成分、參數(shù)如表1。


	


	密閉電石爐尾氣現(xiàn)有的利用途徑可分為兩大類：用做燃料或化工原料。


	2.1 用做尾氣鍋爐燃料


	該技術(shù)將密閉電石爐的含塵尾氣直接引入特別設(shè)計(jì)的余熱鍋爐燃燒，充分利用電石爐尾氣的顯熱、可燃?xì)怏w（CO+H2，含量80％）的燃燒熱和尾氣中部分粉塵的燃燒熱來(lái)生產(chǎn)蒸汽。同時(shí)通過(guò)鍋爐爐膛、煙道落灰斗重力沉降及特別設(shè)計(jì)的電除塵器對(duì)煙氣進(jìn)行除塵處理，達(dá)到電石爐尾氣熱能利用及干法除塵的雙重目的。


	該技術(shù)巧妙地避開(kāi)了電石爐尾氣難以凈化的難題，采取先燃燒后除塵的方案，一臺(tái)尾氣鍋爐系統(tǒng)集除塵、供汽、消除有毒有害污染物于一體；電石爐出來(lái)的高溫爐氣經(jīng)尾氣鍋爐煅燒后，粉塵中的氰化物含量為零，氣體中的氰化物亦被完全分解。高溫電石爐尾氣不經(jīng)冷卻直接進(jìn)入尾氣鍋爐燃燒，其爐氣顯熱、可燃?xì)怏w的燃燒熱以及尾氣中炭粉的燃燒熱都得到了較大限度地利用，克服了干、濕法除塵裝置需先對(duì)爐氣進(jìn)行冷卻，易造成物理顯熱及除塵灰中炭塵燃燒熱得不到利用的缺點(diǎn)，是目前較為成功的技術(shù)，國(guó)內(nèi)已有西安化工廠、湖南省湘維有限公司、陜西榆電陽(yáng)光化工有限公司等多家企業(yè)采用此法。
但該技術(shù)也存在一定的缺點(diǎn)和局限性：一是鍋爐的運(yùn)行完全受電石爐運(yùn)行的影響，鍋爐開(kāi)停次數(shù)多，運(yùn)轉(zhuǎn)率受限，不能穩(wěn)定供汽；二是需有蒸汽用戶，否則必須配套系統(tǒng)復(fù)雜、投資大、熱效率僅20%～25%的汽輪發(fā)電機(jī)組。


	改進(jìn)的方向是：采用國(guó)內(nèi)成熟的循環(huán)流化床鍋爐摻燒高爐和轉(zhuǎn)爐煤氣（轉(zhuǎn)爐煤氣的主要成分也是CO，但發(fā)熱值沒(méi)有電石爐尾氣高）技術(shù)，摻燒熱量比例可達(dá)20%～40%，實(shí)現(xiàn)鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行和汽輪發(fā)電裝置規(guī)?；?。


	在有蒸汽用戶的情況下，可可以選擇采用尾氣鍋爐回收利用密閉電石爐尾氣的技術(shù)。


	2.2 用做電石生產(chǎn)的熱源燃料


	電石屬高能耗產(chǎn)品，其生產(chǎn)過(guò)程中的石灰燒制、焦炭干燥等都需要大量的熱源。采用電石爐尾氣做熱源燃料，可就近利用電石爐尾氣，直接降低電石能耗，國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)采用該技術(shù)。


	宜昌香溪化工有限公司采用自行開(kāi)發(fā)的尾氣干法凈化技術(shù)，回收的尾氣全部用于氣燒石灰窯，石灰再用于電石爐生產(chǎn)電石，即節(jié)約了資源，又保護(hù)了環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了尾氣平衡綜合利用。


	青海東勝化工有限公司將凈化后的尾氣通過(guò)輸送管道引至焦炭烘干窯，用于焦炭烘干，其余用于燒制石灰和職工生活取暖、洗浴等，將25500KVA電石爐產(chǎn)生的尾氣全部予以利用。


	此種利用途徑的缺點(diǎn)和局限性是：電石爐尾氣需先除塵凈化，凈化過(guò)程易產(chǎn)生二次污染；目前，輸送工藝、氣燒石灰窯工藝本身還存在一些問(wèn)題；凈化后的尾氣屬高**燃料，作為普通燃料使用太可惜。


	2.3 用做化工原料


	一氧化碳是一種用途廣泛的化工原料，可以生產(chǎn)甲醇、甲酸、甲酸甲酯、碳酸二甲酯、甲醛、聚甲醛等重要的一碳化工產(chǎn)品。


	但密閉電石爐尾氣作為化工原料，不僅需要除塵凈化，而且需要提純。特別作為合成氨、甲醇這些使用觸媒的化工生產(chǎn)的原料，即使是微量的雜質(zhì)，也可能導(dǎo)致觸媒中毒造成生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行，密閉電石爐尾氣的凈化提純成了化工利用的較大技術(shù)障礙。


	化工生產(chǎn)流程長(zhǎng)、技術(shù)難度大、投資較大，從經(jīng)濟(jì)合理性來(lái)看，裝置只有達(dá)到一定的規(guī)模才有效益。在沒(méi)有成熟可靠的技術(shù)工藝和產(chǎn)業(yè)化**裝置的情況下，企業(yè)自然不愿冒這種風(fēng)險(xiǎn)。因而成功利用密閉電石爐尾氣作為化工原料的工程實(shí)例，**。


	2.3.1 生產(chǎn)甲酸


	天津碳一公司于2005年成功開(kāi)發(fā)出干濕兩步法電石爐尾氣凈化制取甲酸鈉技術(shù)，并于2006年率先在山東海力化工電石廠建成7萬(wàn)噸/年規(guī)模的甲酸鈉生產(chǎn)線，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到優(yōu)級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)，一年即收回了全部投資。


	從裝置運(yùn)行一年多的情況看，天津碳一公司的電石爐尾氣凈化制甲酸鈉技術(shù)是比較成熟的，凈化后能將爐氣中的粉塵含量由200g/m3降至10mg/m3以下，一氧化碳提純至90%以上，保證了甲酸鈉生產(chǎn)對(duì)一氧化碳純度的要求。


	該技術(shù)是將CO氣體經(jīng)空壓機(jī)壓縮到反應(yīng)釜與**合成而成，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，沒(méi)有觸媒中毒問(wèn)題，對(duì)一氧化碳的純度要求不高，可用20%左右的液堿。


	存在的主要問(wèn)題是：在干氣進(jìn)入濕法脫塵系統(tǒng)后，爐氣中的煤焦油與少量殘存的粉塵易堵塞管道，運(yùn)行一段時(shí)間就要清理，比較麻煩。


	這套技術(shù)的較佳使用對(duì)象是電石-PVC-氯堿一體化企業(yè)。因?yàn)檫@些企業(yè)的電石爐尾氣凈化合成甲酸后，可以用企業(yè)自產(chǎn)的**反應(yīng)生成甲酸鈉，既能實(shí)現(xiàn)電石爐尾氣的綜合利用，又能就地消化**，減輕了企業(yè)的**銷售壓力和運(yùn)輸成本，并能平衡和優(yōu)化PVC-氯堿裝置的工藝狀況。


	對(duì)于單純的電石生產(chǎn)企業(yè)，采用該技術(shù)會(huì)受到**運(yùn)輸、規(guī)模效益、市場(chǎng)等因素的制約。


	2.3.2 生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品


	（1）合成氨


	據(jù)報(bào)道，寧夏大地冶金化工有限公司正在建設(shè)的6萬(wàn)噸/年電石爐尾氣生產(chǎn)合成氨項(xiàng)目，是國(guó)家**確定的國(guó)內(nèi)一個(gè)電石爐尾氣制合成氨試點(diǎn)項(xiàng)目。企業(yè)在原有的25,500kVA電石爐全密閉全自動(dòng)尾氣廢渣回收利用技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)電石爐尾氣CO安全輸送、電石爐尾氣脫硫、增壓與儲(chǔ)存、高濃度CO氣體的變換及脫炭等技術(shù)研究，將電石爐回收的尾氣轉(zhuǎn)化為化工級(jí)CO原料氣，再用CO原料氣生產(chǎn)合成氨。但目前尚未見(jiàn)投產(chǎn)報(bào)道。


	（2）合成甲醇、二甲醚


	一步法合成二甲醚是將合成氣通過(guò)既有合成甲醇功能又有脫水功能的雙功能催化劑，在催化劑的協(xié)同作用下合成二甲醚。其反應(yīng)式如下：


	CO＋2H2→CH3OH
2CH3OH→CH3OCH3＋H2O
副反應(yīng)：CO＋H2O→CO2＋H2


	電石爐尾氣可通過(guò)部分CO轉(zhuǎn)換獲得等摩爾的H2，在5MPa、250℃和雙功能催化劑作用下一步氣固相合成二甲醚，經(jīng)精餾得到高純度產(chǎn)品。


	但該法目前還處于工業(yè)性試驗(yàn)階段，尚無(wú)大規(guī)模工業(yè)裝置投入運(yùn)行。


	總之，目前國(guó)內(nèi)外密閉電石爐尾氣做化工原料的成熟技術(shù)還很少。


	3 密閉電石爐尾氣利用新途徑


	能源生產(chǎn)和供應(yīng)形式多樣化已經(jīng)成為必然發(fā)展趨勢(shì)，分布式能源是提高能源有效利用率、保護(hù)環(huán)境的有效途徑，已受到**的高度重視并得到廣泛應(yīng)用。


	將凈化后的電石爐尾氣，作為燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電的燃料，具有典型的分布式能源特征，可大可小，附加值高，技術(shù)成熟可靠。


	3.1 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電原理


	1876年，德國(guó)商人兼機(jī)械師奧托發(fā)明了人類**臺(tái)以煤氣為燃料的四沖程內(nèi)燃機(jī)，經(jīng)過(guò)10年的不斷改進(jìn)，德國(guó)的另一個(gè)機(jī)械師“奔馳汽車之父”戴姆勒·本茨才將這種四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，直到1895年，狄塞爾才發(fā)明出柴油機(jī)。


	燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的工作原理基本與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)異，由于內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)的**區(qū)域工作溫度可以達(dá)到1400℃，因而其工作效率大大**過(guò)了蒸汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的發(fā)電效率通常在30％～40％之間，比較常見(jiàn)的機(jī)型一般可以達(dá)到35％。加上余熱利用，總的電石爐尾氣能量利用率可達(dá)80%以上。


	3.2 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電工藝流程


	燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)分為三大部分，電石爐尾氣預(yù)處理系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、外部配套系統(tǒng)。具體包括電石爐尾氣凈化、冷卻水循環(huán)、發(fā)電和輸配電、余熱利用裝置、廠房土建等。其工藝流程如下圖：


	
		
			
				
					
						
					
				
			
		
	


	3.3 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電投資估算


	以某電石廠每年生產(chǎn)6萬(wàn)噸電石為例，每噸電石產(chǎn)氣400m3，年產(chǎn)氣量2400萬(wàn)m3，小時(shí)產(chǎn)氣量2740m3。1m3電石爐尾氣熱值約為2400大卡左右，1m3氣能發(fā)1度電左右。上述氣量用于發(fā)電，可裝機(jī)容量達(dá)2740kW，采用6臺(tái)CEG500-CC電石尾氣發(fā)電機(jī)組，按年發(fā)電時(shí)間7500小時(shí)計(jì)算，年發(fā)電量可達(dá)2055萬(wàn)kW·h以上。機(jī)組發(fā)出的電壓為400V，發(fā)電輸出從用戶的變壓器低壓端并入內(nèi)部電網(wǎng)，可減少用戶從市網(wǎng)的用電量，發(fā)電自動(dòng)并網(wǎng)。主要投資內(nèi)容及投資估算如表2所示。


重慶淄柴中裕新能源有限公司專注于生物質(zhì)氣發(fā)電機(jī)組,礦熱爐尾氣發(fā)電機(jī)組,蘭炭氣發(fā)電機(jī)組,瓦斯發(fā)電機(jī)組,弛放氣發(fā)電機(jī)組等

• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 垃圾生物質(zhì)燃?xì)饫庙?xiàng)目

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  弛放氣也成排放氣、尾氣等。是化工生產(chǎn)中的一種物料名稱。在許多化工生產(chǎn)中，為了保持化學(xué)反應(yīng)平衡、高效、正常、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，往往將化工過(guò)程中副反應(yīng)生成的氣體或使用混合氣體原料剩余的組分，化工過(guò)程不能再使用的全部或部分低品味的氣體組分連續(xù)或定期排放出生產(chǎn)裝置，這部分氣體就稱為弛放氣。例如合成氨、合成甲醇、乙烯氧化合成環(huán)氧乙烷等生產(chǎn)過(guò)程均有大量的弛放氣排出。它不同于因事故、生產(chǎn)不正常、設(shè)備清洗、置換等過(guò)程臨

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