１ 我國電石工業(yè)發(fā)展概況

電石工業(yè)是高耗能、高排放行業(yè)。電石生產(chǎn)中，電石爐排放的煙氣是最大污染源。據(jù)測算，２００４年我國電石行業(yè)排放的含塵煙氣量超過６００億ｍ３，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。電石爐可分為開放式、內(nèi)燃式（半密閉式）以及密閉式３種。開放式電石爐在生產(chǎn)中煙氣直接排放，污染嚴(yán)重，能耗高，操作條件惡劣，目前國家已明令淘汰；內(nèi)燃式電石爐在爐頂上加蓋了煙罩，生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量含有一氧化碳的爐氣在爐內(nèi)燃燒后排放，操作環(huán)境有所改善，但綜合能耗高，環(huán)境污染嚴(yán)重的問題仍然存在，為國家限制發(fā)展的工藝；密閉式電石爐適用于大型生產(chǎn)，可燃爐氣從爐內(nèi)引出并綜合利用，避免了能源的巨大浪費(fèi)和大量煙塵的直接排放，能夠?qū)崿F(xiàn)污染物的達(dá)標(biāo)排放，有利于環(huán)境保護(hù)，是我國電石工業(yè)發(fā)展的方向。

我國電石產(chǎn)量居世界第一，２００５年全國共有電石生產(chǎn)企業(yè)４５０多家，但企業(yè)規(guī)模小，技術(shù)裝備落后，占總產(chǎn)能９５％的年產(chǎn)５萬ｔ以下的小型企業(yè)占了總數(shù)９０％以上。這些企業(yè)的電石爐為內(nèi)燃式和敞開式爐型，裝備簡陋，排放失控，節(jié)能、環(huán)保上存在先天不足，管理水平低。特別是電石爐煙氣凈化技術(shù)落后，造成能耗高、污染重，成為我國電石工業(yè)發(fā)展進(jìn)步的巨大障礙。

２ 電石爐煙氣的特性

電石爐爐型不同，其煙氣性質(zhì)完全不同。此外，不同地區(qū)、不同工藝操作手段和原材料的優(yōu)劣，都會(huì)對電石爐的煙氣特征產(chǎn)生影響。電石爐的煙氣特征見表１、表２、表３。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，不同爐型的煙氣特征差別很大，但都具有溫度高（開放式電石爐煙氣溫度低、熱能利用價(jià)值不高），煙氣量大，成分復(fù)雜，粉塵顆粒細(xì)，比表面積大，比重輕的特點(diǎn)。同時(shí)，粉塵比電阻也比較高，還具有一定的黏性，難以清灰；粉塵中含有較多的焦炭粉塵，磨蝕性比較強(qiáng)，治理難度較大。

３ 電石爐煙氣凈化技術(shù)進(jìn)展

國內(nèi)電石行業(yè)為治理電石爐煙氣進(jìn)行了大規(guī)模、長時(shí)間、形式多樣的研究和實(shí)踐，并取得了一定成效。但由于電石爐煙氣溫度高，粉塵性質(zhì)特殊，風(fēng)量變化大，仍存在一些有待解決的問題。

３．１ 濕法除塵與常規(guī)袋式除塵凈化技術(shù)

濕法除塵器難以除掉粒徑＜４ μｍ的粉塵，雖然有一定的除塵效果，但排放質(zhì)量濃度不達(dá)標(biāo)，而且除塵后的污水含有大量的氰，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的水污染，加大治理難度，因而國內(nèi)外已不采用。常規(guī)的袋式除塵器溫度適應(yīng)性差，易燒袋，且運(yùn)行能耗大，更突出的問題是電石爐細(xì)微的粉塵黏結(jié)在濾袋上難以清除，設(shè)備阻力逐漸增加，抽煙量隨之減少，直接影響正常生產(chǎn)。

３．２ 開放爐的煙塵凈化

開放爐多采用旋風(fēng)除塵器串電除塵器，由于煙氣量很大，煙溫低、煙塵比電阻太高，既無法進(jìn)行余熱利用，電除塵器除塵效果也很差，無法達(dá)標(biāo)排放。國家經(jīng)貿(mào)委１９９９年６號(hào)令已要求關(guān)�；蚋脑焖械拈_放式電石爐。

３．３ 半密閉電石爐煙氣凈化及余熱利用技術(shù)

半密閉爐（內(nèi)燃式）由于煙氣疲軟度高，無法直接應(yīng)用袋除塵器或電除塵器，有些企業(yè)采用煙氣烘干焦炭后除塵，雖然實(shí)現(xiàn)了熱能的綜合利用，但無法解決利用后的尾氣達(dá)標(biāo)排放問題。

經(jīng)多年努力，合肥水泥研究設(shè)計(jì)院、福建三明化工總廠等單位共同開發(fā)出了半密閉電石爐煙氣凈化及余熱利用技術(shù)，并在三明化工總廠４＃電石爐成功運(yùn)行。該系統(tǒng)由余熱鍋爐、玻纖袋除塵器、主風(fēng)機(jī)三大主機(jī)設(shè)備組成主系統(tǒng)，另外還包括軟化水系統(tǒng)、落丸清灰循環(huán)系統(tǒng)、過熱蒸汽并網(wǎng)系統(tǒng)、玻纖袋除塵器反吹風(fēng)系統(tǒng)、卸灰輸送系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)。其流程是：電石爐產(chǎn)生的煙氣由導(dǎo)煙管引入分流室，經(jīng)主煙道進(jìn)入余熱鍋爐進(jìn)行熱交換，溫度降至２２０ ℃后進(jìn)入玻纖袋除塵器除塵，凈化后煙氣由引風(fēng)機(jī)送入煙囪排放，余熱鍋爐產(chǎn)生２２０ ℃左右的過熱蒸汽供生產(chǎn)使用。

該項(xiàng)技術(shù)余熱鍋爐采用單氣包自然循環(huán)直立煙道式，用落丸清灰技術(shù)有效解決了鍋爐受熱面的清灰難題；鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定，保證煙氣出口溫度穩(wěn)定在２２０ ℃以下，滿足了袋除塵器的要求；根據(jù)電石爐煙氣特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)的玻纖袋除塵器采用了最新技術(shù)，重點(diǎn)考慮了氣流分布、清灰方式、卸灰方式、溫度控制、設(shè)備鎖風(fēng)等技術(shù)，并考慮了加強(qiáng)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及整體熱應(yīng)力消除技術(shù)；由于采用負(fù)壓流程，進(jìn)入主風(fēng)機(jī)的煙氣已經(jīng)得到凈化，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性大大加強(qiáng)。計(jì)算機(jī)控制方面實(shí)現(xiàn)了各工藝過程主要參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，鍋筒水位自動(dòng)調(diào)節(jié)，鍋爐受熱面和玻纖袋清灰的自動(dòng)控制，落丸清灰系統(tǒng)過程監(jiān)控。近幾年的運(yùn)行證明，該裝置穩(wěn)定可靠，煙塵排放多次檢測均小于５０ ｍｇ/ｍ３，余熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽正常，經(jīng)濟(jì)效益顯著。但該技術(shù)應(yīng)用有一定的條件：煙氣溫度必須超過３５０ ℃才能產(chǎn)生過熱蒸汽；煙氣中不能有焦油析出，否則余熱鍋爐和玻纖袋除塵器都將失效；煙氣中一氧化碳必須小于一定濃度，否則進(jìn)余熱鍋爐容易產(chǎn)生爆炸。

３．４ 電石爐專用屋頂立式電除塵器凈化技術(shù)

由于電石爐煙溫及煙氣量波動(dòng)較大，粉塵比電阻均高，并具有很強(qiáng)的黏性，一旦受潮后更增強(qiáng)了黏結(jié)性。采用常規(guī)的電除塵器凈化電石爐煙塵，會(huì)由于黏性粉塵沉集在收塵板和放電芒刺上不易被振打清除而造成電場電暈閉塞現(xiàn)象，使電場運(yùn)行電流僅為幾毫安至幾十毫安（正常應(yīng)在數(shù)百毫安），除塵效果明顯下降。

諸暨市天立環(huán)保工程有限公司與科研機(jī)構(gòu)合作聯(lián)合開發(fā)了能有效治理電石爐煙塵的半密閉爐專用屋頂立式電除塵器。它設(shè)置在電石爐廠房的頂部，同時(shí)具備收塵和煙囪的功能。該設(shè)備不需要占地面積，不需風(fēng)機(jī)強(qiáng)制送風(fēng)，充分利用了煙氣熱壓的自然升浮力和立式電除塵器的高度，能產(chǎn)生較強(qiáng)的抽力，煙氣經(jīng)垂直的煙道進(jìn)入高效煙氣噴霧調(diào)質(zhì)系統(tǒng)，超細(xì)噴霧裝置噴出水霧液滴粒徑＜１５０ μｍ，能確保水霧在垂直煙道中迅速完全汽化，從而有效降低粉塵比電阻及煙溫，以確保粉塵比電阻和煙氣溫度降低至電除塵器的適應(yīng)范圍。噴霧調(diào)質(zhì)系統(tǒng)還具有粉塵凝聚及沉降的功能，特別有利于煙塵的分離。調(diào)質(zhì)后的煙氣通過直立煙道順利進(jìn)入設(shè)置在屋頂?shù)牧⑹诫姵龎m器的進(jìn)口，經(jīng)電場除塵凈化的達(dá)標(biāo)煙氣通過立式電除塵器的頂部煙囪排入大氣。

該電除塵系統(tǒng)完全避免了水平煙道的積灰堵灰現(xiàn)象，同時(shí)在垂直煙道的轉(zhuǎn)彎處設(shè)置了振動(dòng)器，以防局部積灰；整個(gè)系統(tǒng)的表面均設(shè)置有保溫層，有效地防止了系統(tǒng)的結(jié)露現(xiàn)象，從而避免了結(jié)露造成的表面腐蝕和結(jié)垢。其主要特點(diǎn)是整體結(jié)構(gòu)輕型化，便于在廠房頂部安裝；占地面積小，凈化效率高，清灰效果好，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作方便，特別適合半密閉電石爐煙塵的治理。

屋頂電除塵器最高工作溫度在３００ ℃左右，而一般的密閉爐煙氣溫度高達(dá)約８００ ℃，煙氣經(jīng)水冷煙道后的溫度也在５００ ℃左右。因此，該項(xiàng)技術(shù)不能用于密閉爐。

３．５ 全密閉電石爐煙氣凈化技術(shù)

全密閉電石爐的主要技術(shù)和裝備是我國２０世紀(jì)８０年代末從德國、挪威、日本等國引進(jìn)的，一般規(guī)模較大，生產(chǎn)效率較高。由于全密閉電石爐煙溫高達(dá)６５０ ℃～１ ０００ ℃，煙氣中含有大量可燃?xì)猓茫�，全密閉爐配套干法袋除塵技術(shù)，煙氣冷卻凈化后進(jìn)氣燒窯用于燒石灰。從應(yīng)用上看，由于煙氣冷卻后焦油容易析出，造成濾袋很快被黏糊而失效，無法向氣燒窯提供潔凈的氣源，氣燒窯只能停用，煙氣直排大氣燃燒，既浪費(fèi)熱能又污染環(huán)境。

全密閉爐的煙氣干法凈化技術(shù)即使在發(fā)達(dá)國家也是一個(gè)難題。其難度在于其煙氣溫度高、粉塵細(xì)、一氧化碳含量高、焦油含量高且容易析出、煙溫變化大，并存在一定的危險(xiǎn)性。從對比分析看，比較可行的有兩個(gè)方案：一是煙氣降溫后再進(jìn)入袋除塵器除塵凈化，凈化后的氣體主要是一氧化碳等可燃?xì)怏w，經(jīng)再次降溫后送入氣柜儲(chǔ)存或使用。該方案的關(guān)鍵是煙氣降溫必須嚴(yán)格控制在一定范圍內(nèi)，既不能超過濾袋所能承受的溫度，也不能低于焦油析出的溫度；降溫裝置及玻纖袋除塵器的清灰方式必須可靠，確保含油焦油的黏附性粉塵及時(shí)清除；整個(gè)系統(tǒng)的密封必須嚴(yán)格保證以防發(fā)生燃爆事故。該方案煙氣處理量較小，投資較省，但對系統(tǒng)的控制要求很高，同時(shí)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性。二是將出爐的可燃煙氣直接送入廢熱鍋爐燃燒，爐氣經(jīng)熱交換降溫后進(jìn)袋除塵器干法凈化，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽用于并網(wǎng)發(fā)電或供其他裝置使用。該技術(shù)的關(guān)鍵是確保煙氣中可燃物充分燃燒，鍋爐的消灰及布袋除塵器的清灰、系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的溫度控制必須可靠。由于出爐煙氣經(jīng)燃燒后煙氣量將大大增加，處理裝置也將擴(kuò)大，因此投資較大。但該方案采用的所有技術(shù)都比較成熟，因此可靠性較好。

參考文獻(xiàn)

［１］ 熊謨遠(yuǎn)．電石生產(chǎn)及其深加工產(chǎn)品［Ｍ］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，２００４．

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