浅析电石炉尾气气体在线分析系统现场应用

时间：2020-01-05作者：山东新泽仪器有限公司浏览：820

前言：电石(CaC2)是基本的**化工原料，曾被誉为**合成之母。由它制得的乙炔气可代替石油制品生产醋酸、醋酸乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙炔炭墨等一系列数千种**产品的气体原料。电石化工作为煤化工的一个分支，一方面是具有生命力的产业，另一方面又是高耗能、高污染的产业。电石生产中，电石炉排放的烟气是较大的污染源。为了加强环境保护治理和实现能源回收利用、降低生产成本、提高企业和社会效益，按照国家**2007 年70 号文件《电石行业准入条件》（2007 年修订）的意见。新建电石炉必须符合以下4 个要求：（1）建设大型密闭式电石炉；（2）单台炉容量25000KVA 以上；（3）初始总容量100000KVA；（4）电石炉气必须综合利用。电石炉气的净化和利用在国内外都是难题，要充分、安全、有效地利用电石炉气，就必须对电石炉尾气进行有效的监测。电石炉尾气分析方法主要有三种：手工（奥氏气体仪）分析、色谱仪分析、在线分析。本文仅就密闭式电石炉气的在线监测进行简要分析，对电石炉尾气分析系统的设计进行简要介绍。希望能抛砖引玉，从而实现在新建电石炉和老的电石炉改造后的尾气得到充分利用，进而实现环境保护、劳动保护以及实现能源回收利用、降低生产成本、提高企业和社会经济效益。
1. 炉气的特性
生产过程中的密闭电石炉内,通电后生成产品的主要反应式如(1)所示：
CaO+3C=CaC2+CO
（1）
1.1 炉气量：400Nm3/t电石；
1.2 温度：正常400--800℃，（瞬时）1000℃。
1.3 炉气的组分（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 粉尘含量及组分
粉尘含量：50-150 g/ Nm3
粉尘种类 CaO C SiO2 Fe2O3Al2O3其它
所占比例(%) 37.2 34.1 15.8 0.96 7.1 4.84

2. 炉气的特点
密闭电石炉尾气有以下特点：
(1)电石炉尾气出炉温度高且不稳定；
(2) 炉气量波动而不平稳，尾气中一氧化碳浓度高，约含74—85％，且温度高，属于易燃易爆的气体；
(3)尾气粉尘含量大且粒径小，5～10μm的约占粉尘40％，大于40μm的不足11％，高达150g／Nm3的烟尘使得尾气的回收很不利;
(4)尾气有一定的热值约2300—2600 Kcal／Nm3；
(5)尾气中含有微量的焦油，析出后和粉尘粘连，给低温除尘带来不便。
3. 密闭电石炉尾气分析系统
一般分析系统从结构上可分为三大部分，即取样系统，预处理系统，分析系统。根据炉气的以上特点，西安聚能仪器有限公司经过多年经验积累，将该分析系统从功能上划分为如图1所示的几部分，据此设计制造的成套系统，在新建大型密闭电石炉（5万t）以及老的电石炉改造的应用中都取得了很好的运用效果。
以下简要介绍该分析系统的设计。


图1 密闭电石炉尾气分析系统功能框图
3.1 取样点的选取
取样点的选取应该满足以下要求：能真实、及时地反映用户所关注的炉况参数；取样的点温度、压力、流量比较稳定；粉尘、焦油量尽可能小。如果取样点选取不当将给后续系统带来额外负担，甚至不能真实地反映出需要的炉况参数。
3.2 取样系统的设计
取样系统是整个分析系统的**道关口，它是否成功，将直接导致整个分析系统的成败。电石炉尾气取样点的温度大约在200-300℃，相对压力为微正压到微负压之间，由于炉气的特殊性，取样系统必须具有对样品组分进行初步的物理分离，将采样探头周围的固体颗粒从气态流体中分离出去，因此取样系统不仅要有探针（取样管），还要有过滤系统、探头清扫系统等，此外，还应具有便于维护的结构。西安聚能仪器有限公司*的取样探头能将大于0.3 μ 粉尘m的99%滤出。采用**取样探头，再配以程控自动吹扫装置，即可担此重任。
3.3 预处理系统的设计
预处理系统主要完成从取样系统输送过来的气样进行安全、及时、有效地处理，以满足仪器分析系统的使用条件。首先传输管路的设计必须满足空气动力学的要求，使样气流路畅通无阻；接下来是将样气进行除尘、除焦油、调压、除水、稳流等一系列连惯处理。使处理后的样品气干燥、清洁，以便进入仪器分析系统中的关键组分得以准确分析。从而为电石的生产安全以及炉气的有效利用提供科学的依据。
除尘系统包括过滤、清扫、再过滤等，防止管路阻塞；脱焦除油系统包括控温、洗出、吸附等，有利于管路畅通，保护分析设备；除水系统包括汽水分离、冷凝、雾捕集、气水分离、干燥过滤等，保护分析仪，保证测试准确；压力调整系统包括泵、调节阀、快速回路等，以保证仪器正常工作条件。可编程控制（PLC）系统，主要包括PLC、程序软件、执行机构、人机界面等，主要用于对取样预处理系统实现自动控制，出现异常情况时报警。


图2 TR-9700型电石炉尾气成套分析系统流程
3.4 仪器分析系统
本系统包括流量调节装置、防异常进水装置、校准装置、分析仪器等。其中防异常进水装置采用聚能公司具有**权的阻液器，在工艺出现异常情况下，确保分析仪器不会因为进水而损坏仪器。分析仪器是根据电石生产工艺以及尾气用途进行配置的。一般密闭电石炉尾气中的O2、H2、CO等气体属于必测项目。其中O2和H2的含量是安全指标，CO是尾气利用核心。对于O2的测定，可选择O6F、JNYQ-O-11等；对于H2的测定，可选择JNYQ-H-34 ；对于CO的测定，可选择JNYQ-I-41等。对需要测定CH4、CO2的场所，可选择JNYQ-I-41型分析仪。
4. 电石炉尾气成套分析系统的应用
西安聚能仪器有限公司制造的电石炉尾气分析系统，功能框图的基础上，根据不同用户的工况及要求还会进行有针对性地设计。
总之，密闭式电石炉适用于大容量炉型，炉气从炉内引出后可实现综合利用，既降低了冶炼能耗，又减少了能源的巨大浪费，同时大幅度减少了烟气直接排放，有利于环境保护。符合国家有关产业政策，必将得到较快发展。同时，对其尾气在线分析系统也会有越来越高的要求。因此，电石炉尾气分析系统在先进性、适用性、可靠性、稳定性、安全性等方面应提出更高的要求。

图3电石生产工艺路程图
 
联系人：仝西战   1357246620

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