淺析電石爐尾氣氣體在線分析系統(tǒng)現(xiàn)場應用

時間：2020-01-05作者：山東新澤儀器有限公司瀏覽：818

前言：電石(CaC2)是基本的**化工原料，曾被譽為**合成之母。由它制得的乙炔氣可代替石油制品生產醋酸、醋酸乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙炔炭墨等一系列數千種**產品的氣體原料。電石化工作為煤化工的一個分支，一方面是具有生命力的產業(yè)，另一方面又是高耗能、高污染的產業(yè)。電石生產中，電石爐排放的煙氣是較大的污染源。為了加強環(huán)境保護治理和實現(xiàn)能源回收利用、降低生產成本、提高企業(yè)和社會效益，按照國家**2007 年70 號文件《電石行業(yè)準入條件》（2007 年修訂）的意見。新建電石爐必須符合以下4 個要求：（1）建設大型密閉式電石爐；（2）單臺爐容量25000KVA 以上；（3）初始總容量100000KVA；（4）電石爐氣必須綜合利用。電石爐氣的凈化和利用在國內外都是難題，要充分、安全、有效地利用電石爐氣，就必須對電石爐尾氣進行有效的監(jiān)測。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)測進行簡要分析，對電石爐尾氣分析系統(tǒng)的設計進行簡要介紹。希望能拋磚引玉，從而實現(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，進而實現(xiàn)環(huán)境保護、勞動保護以及實現(xiàn)能源回收利用、降低生產成本、提高企業(yè)和社會經濟效益。
1. 爐氣的特性
生產過程中的密閉電石爐內,通電后生成產品的主要反應式如(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）1000℃。
1.3 爐氣的組分（一般）
成分 CO CO2CH4N2H2O2 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 Fe2O3Al2O3其它
所占比例(%) 37.2 34.1 15.8 0.96 7.1 4.84

2. 爐氣的特點
密閉電石爐尾氣有以下特點：
(1)電石爐尾氣出爐溫度高且不穩(wěn)定；
(2) 爐氣量波動而不平穩(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，給低溫除塵帶來不便。
3. 密閉電石爐尾氣分析系統(tǒng)
一般分析系統(tǒng)從結構上可分為三大部分，即取樣系統(tǒng)，預處理系統(tǒng)，分析系統(tǒng)。根據爐氣的以上特點，西安聚能儀器有限公司經過多年經驗積累，將該分析系統(tǒng)從功能上劃分為如圖1所示的幾部分，據此設計制造的成套系統(tǒng)，在新建大型密閉電石爐（5萬t）以及老的電石爐改造的應用中都**了很好的運用效果。
以下簡要介紹該分析系統(tǒng)的設計。


圖1 密閉電石爐尾氣分析系統(tǒng)功能框圖
3.1 取樣點的選取
取樣點的選取應該滿足以下要求：能真實、及時地反映用戶所關注的爐況參數；取樣的點溫度、壓力、流量比較穩(wěn)定；粉塵、焦油量盡可能小。如果取樣點選取不當將給后續(xù)系統(tǒng)帶來額外負擔，甚至不能真實地反映出需要的爐況參數。
3.2 取樣系統(tǒng)的設計
取樣系統(tǒng)是整個分析系統(tǒng)的**道關口，它是否成功，將直接導致整個分析系統(tǒng)的成敗。電石爐尾氣取樣點的溫度大約在200-300℃，相對壓力為微正壓到微負壓之間，由于爐氣的特殊性，取樣系統(tǒng)必須具有對樣品組分進行初步的物理分離，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），還要有過濾系統(tǒng)、探頭清掃系統(tǒng)等，此外，還應具有便于維護的結構。西安聚能儀器有限公司*的取樣探頭能將大于0.3 μ 粉塵m的99%濾出。采用**取樣探頭，再配以程控自動吹掃裝置，即可擔此重任。
3.3 預處理系統(tǒng)的設計
預處理系統(tǒng)主要完成從取樣系統(tǒng)輸送過來的氣樣進行安全、及時、有效地處理，以滿足儀器分析系統(tǒng)的使用條件。首先傳輸管路的設計必須滿足空氣動力學的要求，使樣氣流路暢通無阻；接下來是將樣氣進行除塵、除焦油、調壓、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，以便進入儀器分析系統(tǒng)中的關鍵組分得以準確分析。從而為電石的生產安全以及爐氣的有效利用提供科學的依據。
除塵系統(tǒng)包括過濾、清掃、再過濾等，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，保護分析設備；除水系統(tǒng)包括汽水分離、冷凝、霧捕集、氣水分離、干燥過濾等，保護分析儀，保證測試準確；壓力調整系統(tǒng)包括泵、調節(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)行機構、人機界面等，主要用于對取樣預處理系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制，出現(xiàn)異常情況時報警。


圖2 TR-9700型電石爐尾氣成套分析系統(tǒng)流程
3.4 儀器分析系統(tǒng)
本系統(tǒng)包括流量調節(jié)裝置、防異常進水裝置、校準裝置、分析儀器等。其中防異常進水裝置采用聚能公司具有**權的阻液器，在工藝出現(xiàn)異常情況下，確**析儀器不會因為進水而損壞儀器。分析儀器是根據電石生產工藝以及尾氣用途進行配置的。一般密閉電石爐尾氣中的O2、H2、CO等氣體屬于必測項目。其中O2和H2的含量是安全指標，CO是尾氣利用**。對于O2的測定，可選擇O6F、JNYQ-O-11等；對于H2的測定，可選擇JNYQ-H-34 ；對于CO的測定，可選擇JNYQ-I-41等。對需要測定CH4、CO2的場所，可選擇JNYQ-I-41型分析儀。
4. 電石爐尾氣成套分析系統(tǒng)的應用
西安聚能儀器有限公司制造的電石爐尾氣分析系統(tǒng)，功能框圖的基礎上，根據不同用戶的工況及要求還會進行有針對性地設計。
總之，密閉式電石爐適用于大容量爐型，爐氣從爐內引出后可實現(xiàn)綜合利用，既降低了冶煉能耗，又減少了能源的巨大浪費，同時大幅度減少了煙氣直接排放，有利于環(huán)境保護。符合國家有關產業(yè)政策，必將得到較快發(fā)展。同時，對其尾氣在線分析系統(tǒng)也會有越來越高的要求。因此，電石爐尾氣分析系統(tǒng)在**性、適用性、可靠性、穩(wěn)定性、安全性等方面應提出較高的要求。

圖3電石生產工藝路程圖
 
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