摘要:介紹了電石爐的生產(chǎn)工藝和除塵系統的工藝特點(diǎn),以及電石爐除塵系統設計前和實(shí)際工程設計中需要注意的一些問(wèn)題。
電石是重要的基本化工原料,但在電石的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )給環(huán)境帶來(lái)嚴重的污染(主要是煙塵污染)。據測算,生產(chǎn)每噸電石排塵約60kg,以2萬(wàn)kVA電石爐日產(chǎn)電石135t計算,每天排入大氣中的煙塵約為8.1t。
1電石爐生產(chǎn)工藝
電石爐生產(chǎn)過(guò)程中,在投料、物料焙燒、出電石等不同生產(chǎn)階段的煙氣溫度和煙氣量是不同的。設計前應充分了解電石爐的生產(chǎn)工藝特點(diǎn),準確把握煙氣參數的周期變化情況,針對具體的情況選擇合適的除塵工藝和配套設備。
電石爐出料口位置平時(shí)煙氣量小,幾乎沒(méi)有外逸粉塵,但在電石流出時(shí),由于高溫電石會(huì )迅速加熱周?chē)諝?,造成爐口熱氣流急速上升,同時(shí)大量電石粉塵也會(huì )迅速充滿(mǎn)爐口周?chē)臻g,對現場(chǎng)操作環(huán)境會(huì )造成很大污染。電石爐出料整個(gè)過(guò)程的持續時(shí)間根據不同爐型和操作水平的差異約在15~30分鐘,屬間歇性揚塵。
2電石爐除塵工藝說(shuō)明
電石爐除塵工藝將電石爐煙氣與出爐口煙氣分別獨立處理。這樣做的優(yōu)點(diǎn)有:
(1)由于出爐口煙氣的周期性間歇出現,采用獨立的除塵工藝可以針對電石爐生產(chǎn)變化情況啟停風(fēng)機,節省運行電耗。
(2)出爐口附近集塵罩內的負壓作用將熱煙氣與周?chē)淇諝庋杆倩旌?,再加上煙氣管道的散熱作用,在煙氣到達布袋除塵器時(shí)可以將其溫度降到110℃以下,因此濾料可以采用中常溫的滌綸針刺氈,從而避免采用與主爐煙氣除塵一樣的高溫濾料,大大降低濾料成本。
電石爐產(chǎn)生的煙氣,通過(guò)電石爐集塵罩收集,經(jīng)煙道引至強制風(fēng)冷器降溫,降溫后的煙氣引至低壓脈沖布袋除塵器,除塵器內采用特殊結構設計,內置防火墻和煙氣穩流段以防止燒毀布袋。經(jīng)過(guò)布袋除塵器處理后的凈氣通過(guò)引風(fēng)機至煙囪排入大氣。當除塵器系統出現故障時(shí),打開(kāi)集氣罩上的旁路煙道,將高溫煙氣排空。搶修除塵器故障時(shí),可關(guān)閉除塵系統主煙道閥門(mén)。電石爐出料口的煙氣除塵采用獨立的除塵系統,每次工作時(shí)間為20~30分鐘,間隔時(shí)間為1小時(shí)左右(可手動(dòng)或自動(dòng)控制),屬間歇性工作方式。電石爐主除塵系統流程見(jiàn)圖1,出爐口除塵系統流程見(jiàn)圖2。
+01+02
3系統設計前的準備工作
現場(chǎng)需實(shí)際考察的主要內容有:
(1)電石爐較大功率負荷應以變壓器較大超負荷為準;
(2)電石爐上部集塵罩的密閉情況需掌握了解:
1)爐罩高度(從操作面到罩頂)以1.4~1.5m為準,超出應另考慮;2)爐門(mén)數量及爐門(mén)尺寸(長(cháng)×寬);3)加料方式是手工還是機械(加料管從爐罩上插入),加料管的數量;4)出煙管的數量,出煙管與電相對位置及兩煙管夾角;5)所用原料是焦碳還是蘭碳,含水量是多少;6)出煙管向上排空的煙囪有幾個(gè),直徑是多少;7)電石爐的設計產(chǎn)量、實(shí)際產(chǎn)量、較大產(chǎn)量;8)電石爐蓋的密閉情況(爐門(mén)是否有活動(dòng)蓋板可蓋,三根電與爐蓋處空隙是否有密封措施)等;
(3)電石爐出爐口上方是否有集塵罩(大小或安裝形式是否合適),出爐間隔時(shí)間及一次出爐用時(shí)為多少。
4實(shí)際工程設計的幾點(diǎn)建議
4.1強力風(fēng)冷卻器
(1)冷風(fēng)輸送形式。一般常見(jiàn)的是列管冷卻加軸流風(fēng)機。軸流風(fēng)機分層布置,每層兩個(gè),分五層;每層為一組,每組可手動(dòng)啟閉和與溫度連鎖自動(dòng)控制各層電機的啟閉。但這樣做會(huì )存在隱患:當軸流風(fēng)機處于停止狀態(tài),而周?chē)h(huán)境有從風(fēng)機對側吹來(lái)的風(fēng)時(shí),列管周?chē)母邷責煔?100℃或更高)會(huì )吹到軸流風(fēng)機一側,這樣會(huì )燒毀風(fēng)機葉片和電機線(xiàn)圈,影響設備正常運行。而如果讓風(fēng)機24小時(shí)運轉又會(huì )造成不需要的浪費。目前可使用一套新的可行的冷風(fēng)輸送形式:采用通風(fēng)機經(jīng)通風(fēng)管道送風(fēng)至冷卻器列管,通風(fēng)機與溫度信號連鎖,通過(guò)變頻調速調節風(fēng)量或啟閉電機,可避免側風(fēng)對設備的不利影響。
(2)灰斗集灰作用。冷卻器灰斗位置是煙氣流動(dòng)方向發(fā)生急速改變的地方,通過(guò)在此處增加V字導板(簡(jiǎn)便易行),可以有效捕集大顆粒粉塵,降低后面進(jìn)入布袋除塵器的粉塵濃度。
(3)冷卻器列管結構形式。冷卻器采用兩套列管,12米長(cháng)管和3米短管,煙氣從長(cháng)管上端進(jìn)入,經(jīng)下端大集灰斗進(jìn)入短列管后從上端出,這樣做出口高度與除塵器進(jìn)口高度可以大體一致,方便兩設備之間的管道連接,減小施工難度。
4.2布袋除塵器
(1)沉降箱(火花捕集裝置)原理上與布袋除塵器是兩個(gè)不同的功能設備,但在實(shí)際的結構設計中將兩者做成一體形式,這樣既能降低鋼耗量,又能有效節省空間場(chǎng)地。
(2)防止蘭碳火星到布袋的措施:在實(shí)際生產(chǎn)中,電石企業(yè)為節省原料成本,通常會(huì )使用較廉價(jià)的蘭碳做電石原料,但塊狀蘭碳在輸送、周轉、加料過(guò)程中容易碎裂,會(huì )產(chǎn)生大量細小粉末,這些粉末在電石冶煉過(guò)程中會(huì )隨煙氣一起進(jìn)入除塵設備,其中有些還是高溫燃燒著(zhù)的火星顆粒,一旦接觸到布袋易毀壞布袋,這對布袋除塵器非常不利。在實(shí)際工程中,很多除塵系統都安裝有熱電阻等溫度監測設備,但熱電阻測出的是煙氣溫度,而實(shí)際上蘭碳顆粒等煙塵溫度遠遠高于煙氣溫度,所以在實(shí)際選擇濾料使用溫度及溫度控制值設定、運行過(guò)程中對溫度儀表顯示值分析時(shí)都要特別注意。
(3)在除塵器集灰斗內的灰塵,含有的可燃炭粉顆粒,這些含炭粉的灰塵如果在灰斗內大量積聚,就容易發(fā)生自燃,產(chǎn)生大量熱量,灰斗內的溫度會(huì )隨之升高,當煙氣從灰斗進(jìn)入時(shí),就會(huì )攜帶大量的燃燒著(zhù)的火星粉塵沖向布袋,將布袋燒毀。為防止該現象發(fā)生,在工程設計和實(shí)際運行中,都要采取有效措施,防止灰斗積灰??蓪⒊龎m器每個(gè)集灰斗都安裝一個(gè)熱電阻,進(jìn)行運行時(shí)的監控。一旦某個(gè)灰斗溫度異常高于其它灰斗,就要迅速檢查該灰斗是否發(fā)生積灰、堵灰現象,出現問(wèn)題及時(shí)處理,有效預防。
(4)布袋除塵器濾料選用氟美斯針刺氈,正常使用耐溫240℃,瞬時(shí)可達260℃。正常情況下,冷卻器可以將除塵器進(jìn)口位置的煙氣溫度冷卻到220℃以下,但由于電石爐生產(chǎn)存有不確定性因素,排放煙氣時(shí)經(jīng)常會(huì )出現異常的高溫現象,設計中可在除塵系統(除塵器進(jìn)口前)安裝溫度熱電阻檢測溫度,并與除塵系統引風(fēng)機電機連鎖。當出現異常高溫時(shí)連鎖停機,確保濾袋不被燒毀。
(5)由于除塵器正常運行溫度在200℃左右,所以在結構設計中要注意熱膨脹因素,設備啟停過(guò)程中,鋼材冷熱交替產(chǎn)生的應力作用要充分考慮,防止設備因應力作用產(chǎn)生開(kāi)裂現象。
4.3系統其它設備
(1)輸灰設備
當系統采用獨立灰倉儲灰時(shí),建議灰倉下口排灰設備不要采用粉塵加濕設備來(lái)調節粉塵濕度,因為粉塵中的CaC2會(huì )與水反應生成易燃的乙炔氣體,粉塵中的炭粒本身就非常容易自燃,當周?chē)袔Щ鹦堑姆蹓m或高溫粉塵時(shí),容易發(fā)生爆炸。所以對粉塵的儲運建議采用干態(tài)方法處理。
(2)除塵管道
除塵管道設計風(fēng)速以16~18m/s(按較大
煙氣量)為宜,煙氣量根據電石爐功率,以2萬(wàn)kVA電石爐為準,大體為每1000kVA對應2000Nm3/h煙氣量,電石爐功率以電石爐變壓器較大輸出功率計算(一般超額定負荷25%),對于大于或小于2萬(wàn)kVA的電石爐乘以適當的小于或大于1的系數,再乘以系統的設計漏風(fēng)系數1.1~1.2,即為較大標況煙氣量,然后根據高煙氣溫度換算成工況煙氣量。由于管道直徑是以較大
煙氣量計算的,當實(shí)際煙氣量小時(shí),管道內的實(shí)際風(fēng)速要小,管道容易積灰,所以要在管道容易積灰的位置安裝清灰孔,以便于定期清灰。清灰孔位置安裝于管道側面,清灰或檢查時(shí)要特別注意積灰溫度是否過(guò)高,以防發(fā)生人員燙傷等危險。
(3)系統風(fēng)機選型
為配合電石爐煙氣量隨生產(chǎn)周期的變化,風(fēng)機的設計應能根據負荷實(shí)時(shí)調節,實(shí)際工程中,風(fēng)機的負荷調節方式有:
1)安裝風(fēng)機進(jìn)口調風(fēng)門(mén)電動(dòng)執行器,通過(guò)調節風(fēng)門(mén)來(lái)調整風(fēng)量。該方案較簡(jiǎn)便,不需要增加多少成本,風(fēng)機以增加系統阻力為代價(jià),但運行費用較高,節能效果不明顯。
2)增加變頻器,通過(guò)調整(風(fēng)機)電機轉速來(lái)調整風(fēng)量。該方案由于增加了變頻器,工程成本增加,尤其對于大功率風(fēng)機電機,一般250kW以上電機多為高壓電機,如采用高壓變頻器,成本會(huì )更高,一般為普通低壓變頻器的3~5倍;采用變頻調速,節能效果明顯。
3)通過(guò)采用液力偶合器調速來(lái)調整風(fēng)量。該方案增加了液力耦合器,成本增加,節能效果較明顯,但比采用變頻器效果要差些,成本也低些。
綜上所述,建議:對于小型電石爐,工況煙氣變化不大時(shí),為節省建設成本,采用調風(fēng)機風(fēng)門(mén)調節風(fēng)量,對于節能要求較高時(shí)可采用變頻調速;對于大型電石爐,系統動(dòng)力電源多為高壓電源,若采用高壓變頻器,會(huì )大大增加建設成本,而且就目前技術(shù)水平講,高壓變頻器與低壓變頻器比較,技術(shù)也不是太成熟,所以,采用液力耦合器進(jìn)行轉速調整來(lái)實(shí)現節能比較經(jīng)濟可行。
5結語(yǔ)
隨著(zhù)環(huán)保要求的日益嚴格,電石爐除塵系統已經(jīng)成為電石生產(chǎn)企業(yè)正常運行不可缺少的配套設施。其運行狀況的好壞直接影響到電石生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)率。
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