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

時(shí)間：2020-01-05作者：山東新澤儀器有限公司瀏覽：825

前言：電石(CaC2)是基本的**化工原料，曾被譽(yù)為**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**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較大的污染源。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**2007 年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?00000KVA；（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 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(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)，西安聚能儀器有限公司經(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**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)。


圖1 密閉電石爐尾氣分析系統(tǒng)功能框圖
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**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)。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(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?？删幊炭刂疲≒LC）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。


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(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)水裝置采用聚能公司具有**權(quán)的阻液器，在工藝出現(xiàn)異常情況下，確**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O2、H2、CO等氣體屬于必測(cè)項(xiàng)目。其中O2和H2的含量是安全指標(biāo)，CO是尾氣利用**。對(duì)于O2的測(cè)定，可選擇O6F、JNYQ-O-11等；對(duì)于H2的測(cè)定，可選擇JNYQ-H-34 ；對(duì)于CO的測(cè)定，可選擇JNYQ-I-41等。對(duì)需要測(cè)定CH4、CO2的場(chǎng)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(yīng)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(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**性、適用性、可靠性、穩(wěn)定性、安全性等方面應(yīng)提出較高的要求。

圖3電石生產(chǎn)工藝路程圖
 
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• 詞條

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