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淺析電石爐尾氣氣體在線分析系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

日期:2017-03-16 信息來(lái)源:本站

    前言:電石(CaC2)是基本的有機(jī)化工原料,曾被譽(yù)為有機(jī)合成之母。由它制得的乙炔氣可代替石油制品生產(chǎn)醋酸、醋酸乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙炔炭墨等一系列數(shù)千種有機(jī)產(chǎn)品的氣體原料。電石化工作為煤化工的一個(gè)分支,一方面是具有生命力的產(chǎn)業(yè),另一方面又是高耗能、高污染的產(chǎn)業(yè)。電石生產(chǎn)中,電石爐排放的煙氣是最大的污染源。為了加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)治理和實(shí)現(xiàn)能源回收利用、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)和社會(huì)效益,按照國(guó)家發(fā)改委2007 70 號(hào)文件《電石行業(yè)準(zhǔn)入條件》(2007 年修訂)的意見(jiàn)。新建電石爐必須符合以下4個(gè)要求:(1)建設(shè)大型密閉式電石爐;(2)單臺(tái)爐容量25000KVA 以上;(3)初始總?cè)萘?/span>100000KVA;(4)電石爐氣必須綜合利用。電石爐氣的凈化和利用在國(guó)內(nèi)外都是難題,要充分、安全、有效地利用電石爐氣,就必須對(duì)電石爐尾氣進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。電石爐尾氣分析方法主要有三種:手工(奧氏氣體儀)分析、色譜儀分析、在線分析。本文僅就密閉式電石爐氣的在線監(jiān)測(cè)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析,對(duì)電石爐尾氣分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。希望能拋磚引玉,從而實(shí)現(xiàn)在新建電石爐和老的電石爐改造后的尾氣得到充分利用,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)保護(hù)以及實(shí)現(xiàn)能源回收利用、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

1. 爐氣的特性

生產(chǎn)過(guò)程中的密閉電石爐內(nèi),通電后生成產(chǎn)品的主要反應(yīng)式如(1)所示:

CaO+3C=CaC2+CO

1

1.1 爐氣量:400Nm3/t電石;

1.2 溫度:正常400--800℃,(瞬時(shí))1000℃。

1.3 爐氣的組分(一般)

成分

CO

CO2

CH4

N2

H2

O2

CN-

焦油

含量(%)

70-90

1-10

0.5

1-8

0-10

0.2-0.6

微量

微量

1.4 粉塵含量及組分

粉塵含量:50-150 g/ Nm3

粉塵種類

CaO

C

SiO2

Fe2O3

Al2O3

其它

所占比例(%)

37.2

34.1

15.8

0.96

7.1

4.84


2. 爐氣的特點(diǎn)

密閉電石爐尾氣有以下特點(diǎn):

(1)電石爐尾氣出爐溫度高且不穩(wěn)定;

(2) 爐氣量波動(dòng)而不平穩(wěn),尾氣中一氧化碳濃度高,約含74—85%,且溫度高,屬于易燃易爆的氣體;

(3)尾氣粉塵含量大且粒徑小,5~10μm的約占粉塵40%,大于40μm的不足11%,高達(dá)150g/Nm3的煙塵使得尾氣的回收很不利;

(4)尾氣有一定的熱值約2300—2600 Kcal/Nm3;

(5)尾氣中含有微量的焦油,析出后和粉塵粘連,給低溫除塵帶來(lái)不便。

3. 密閉電石爐尾氣分析系統(tǒng)

一般分析系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為三大部分,即取樣系統(tǒng),預(yù)處理系統(tǒng),分析系統(tǒng)。根據(jù)爐氣的以上特點(diǎn),我們經(jīng)過(guò)多年經(jīng)驗(yàn)積累,將該分析系統(tǒng)從功能上劃分為如圖1所示的幾部分,據(jù)此設(shè)計(jì)制造的成套系統(tǒng),在新建大型密閉電石爐(5萬(wàn)t)以及老的電石爐改造的應(yīng)用中都取得了很好的運(yùn)用效果。

以下簡(jiǎn)要介紹該分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

3.1 取樣點(diǎn)的選取

取樣點(diǎn)的選取應(yīng)該滿足以下要求:能真實(shí)、及時(shí)地反映用戶所關(guān)注的爐況參數(shù);取樣的點(diǎn)溫度、壓力、流量比較穩(wěn)定;粉塵、焦油量盡可能小。如果取樣點(diǎn)選取不當(dāng)將給后續(xù)系統(tǒng)帶來(lái)額外負(fù)擔(dān),甚至不能真實(shí)地反映出需要的爐況參數(shù)。

3.2 取樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

取樣系統(tǒng)是整個(gè)分析系統(tǒng)的第一道關(guān)口,它是否成功,將直接導(dǎo)致整個(gè)分析系統(tǒng)的成敗。電石爐尾氣取樣點(diǎn)的溫度大約在200-300℃,相對(duì)壓力為微正壓到微負(fù)壓之間,由于爐氣的特殊性,取樣系統(tǒng)必須具有對(duì)樣品組分進(jìn)行初步的物理分離,將采樣探頭周圍的固體顆粒從氣態(tài)流體中分離出去,因此取樣系統(tǒng)不僅要有探針(取樣管),還要有過(guò)濾系統(tǒng)、探頭清掃系統(tǒng)等,此外,還應(yīng)具有便于維護(hù)的結(jié)構(gòu)。我們自主研發(fā)的取樣探頭能將大于0.3 μ 粉塵m99%濾出。采用專利取樣探頭,再配以程控自動(dòng)吹掃裝置,即可擔(dān)此重任。

3.3 預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

預(yù)處理系統(tǒng)主要完成從取樣系統(tǒng)輸送過(guò)來(lái)的氣樣進(jìn)行安全、及時(shí)、有效地處理,以滿足儀器分析系統(tǒng)的使用條件。首先傳輸管路的設(shè)計(jì)必須滿足空氣動(dòng)力學(xué)的要求,使樣氣流路暢通無(wú)阻;接下來(lái)是將樣氣進(jìn)行除塵、除焦油、調(diào)壓、除水、穩(wěn)流等一系列連慣處理。使處理后的樣品氣干燥、清潔,以便進(jìn)入儀器分析系統(tǒng)中的關(guān)鍵組分得以準(zhǔn)確分析。從而為電石的生產(chǎn)安全以及爐氣的有效利用提供科學(xué)的依據(jù)。

除塵系統(tǒng)包括過(guò)濾、清掃、再過(guò)濾等,防止管路阻塞;脫焦除油系統(tǒng)包括控溫、洗出、吸附等,有利于管路暢通,保護(hù)分析設(shè)備;除水系統(tǒng)包括汽水分離、冷凝、霧捕集、氣水分離、干燥過(guò)濾等,保護(hù)分析儀,保證測(cè)試準(zhǔn)確;壓力調(diào)整系統(tǒng)包括泵、調(diào)節(jié)閥、快速回路等,以保證儀器正常工作條件。可編程控制(PLC)系統(tǒng),主要包括PLC、程序軟件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、人機(jī)界面等,主要用于對(duì)取樣預(yù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,出現(xiàn)異常情況時(shí)報(bào)警。

3.4 儀器分析系統(tǒng)

本系統(tǒng)包括流量調(diào)節(jié)裝置、防異常進(jìn)水裝置、校準(zhǔn)裝置、分析儀器等。其中防異常進(jìn)水裝置采用山東新澤儀器有限公司具有專利權(quán)的阻液器,在工藝出現(xiàn)異常情況下,確保分析儀器不會(huì)因?yàn)檫M(jìn)水而損壞儀器。分析儀器是根據(jù)電石生產(chǎn)工藝以及尾氣用途進(jìn)行配置的。一般密閉電石爐尾氣中的O2H2CO等氣體屬于必測(cè)項(xiàng)目。其中O2H2的含量是安全指標(biāo),CO是尾氣利用核心。對(duì)于O2的測(cè)定,可選擇O6FS1000等;對(duì)于H2的測(cè)定,可選擇S3000 ;對(duì)于CO的測(cè)定,可選擇S2000等。對(duì)需要測(cè)定CH4CO2的場(chǎng)所,可選擇SIC-100型分析儀。

4. 電石爐尾氣成套分析系統(tǒng)的應(yīng)用

山東新澤儀器有限公司制造的電石爐尾氣分析系統(tǒng),功能框圖的基礎(chǔ)上,根據(jù)不同用戶的工況及要求還會(huì)進(jìn)行有針對(duì)性地設(shè)計(jì)。

    總之,密閉式電石爐適用于大容量爐型,爐氣從爐內(nèi)引出后可實(shí)現(xiàn)綜合利用,既降低了冶煉能耗,又減少了能源的巨大浪費(fèi),同時(shí)大幅度減少了煙氣直接排放,有利于環(huán)境保護(hù)。符合國(guó)家有關(guān)產(chǎn)業(yè)政策,必將得到較快發(fā)展。同時(shí),對(duì)其尾氣在線分析系統(tǒng)也會(huì)有越來(lái)越高的要求。因此,電石爐尾氣分析系統(tǒng)在先進(jìn)性、適用性、可靠性、穩(wěn)定性、安全性等方面應(yīng)提出更高的要求。





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