浅析电石行业污染物排放现状及治理技术

浅析电石行业污染物排放现状及治理技术

赵钦

新疆中泰矿冶有限公司 新疆昌吉 831500

摘要：电石是我国重要的基础化工原料，近年来，我国电石行业发展速度较快，已成为世界第一生产和消费大国，电石行业排放量较大的污染物是颗粒物、氮氧化物、二氧化硫等。通过采用电石炉气、石灰窑尾气的高附加值利用，炭粉、石灰粉的资源化回收，行业末端治理技术和可行的无组织排放控制措施，可有效减少污染物排放量。

关键词：电石行业；污染物；排放现状；治理技术

引言

1电石行业概述

①电石行业。目前，我国是世界上最大的电石生产和消费国。电石作为一种重要的化工原料，广泛用于生产PVC、维尼纶、石灰氮、双氰胺、炭黑、溶解乙炔等产品。电石渣属于Ⅱ类一般工业固体废物，受到生态环境部门的严控管理，其处置方式一直困扰着各生产企业。近年来，国内已有不少热电厂通过多项技术研发和成果转化完成了多项大中型机组电石渣烟气脱硫项目，排放指标均符合火电厂大气污染物排放标准，同时有效降低了烟气脱硫运行费用。超低排放趋势已从电力行业全面向非电行业的燃煤工业锅炉转移，脱硫设备提标改造刻不容缓，而电石渣鲜见应用于燃煤工业锅炉烟气治理，特别是中小型锅炉的应用实例。②生产工艺及原辅材料。电石生产主要工艺原理是以石灰（CaO）和炭材（C）为原料，混合后加入电石炉内，凭借电弧炉和电阻热在1800-2200℃高温下反应而制得碳化钙（CaC2），同时生成副产品一氧化碳（CO）。电石炉炉型主要分为密闭式和内燃式两种，现阶段工业生产中两种电石炉并存，但内燃式电石炉已退出主导地位，密闭式电石炉逐渐成为主流生产设备。石灰生产主要工艺原理是以石灰石、白云石为原料，经过高温反应、水解消化等工艺生产石灰产品。使用的能源可以是煤炭或焦粉等固体燃料，也可以是电石炉气、焦炉煤气、转炉煤气等气体燃料。主要的窑型有工艺先进的回转窑、套筒窑、双膛窑、梁式窑等，还有大量普通的机械竖窑，也有大量相对落后的其他各类窑型。炭材干燥窑原料是焦炭或兰炭，干燥用能源可以是煤粉、焦粉、净化灰等固体燃料，也可以是电石炉气或石灰窑余热等。

2电石行业污染物排放现状

电石企业大气污染物排放设施主要是石灰窑、电石炉和干燥窑。我国石灰窑特别是一些独立生产建材用的石灰窑污染防治设施相对不足，环境管理水平较低，部分燃煤石灰窑无任何治理设施，环境管理水平较差。相比而言，电石企业的石灰窑污染治理水平较高，普遍使用袋式除尘，颗粒物排放大都能满足现行的污染物排放标准限值要求；因原燃料含硫量相对较低，大部分企业二氧化硫排放浓度相对较低，也有个别企业超标排放；氮氧化物因不同窑型和工艺的差别造成排放浓度相差较大。

2.1湿法回收电石炉烟气排放现状

按照烟气的走向依次串联设置带有刮板的烟气洗气机、粗洗一塔、粗洗二塔和精洗三塔，水流与烟气形成逆向流程，并在洗气机的出水口设置悬液分离器，分离器中的上清液回送至粗洗一塔的逆流段，最后气体达到降温和除尘净化的目的。贵州有机化工厂、湖南湘维有限公司和安徽省维尼纶厂等企业是我国较早使用该技术的全密闭电石炉企业。该技术虽然有快速洗涤，易于熄火，快速使高温烟气降低饱和温度的优点，但同时存在温度降低后会使焦油硬化、析出，需经常清理，且工艺较复杂，系统的气密性要求高，安全隐患较多；动力消耗大，维护费用较高；占地面积大；排出的含氰废水会造成二次污染，不能达到环保要求，也不符合循环经济的要求。

2.2电石生产（电石炉）排放现状

电石生产主要设施为电石炉，工艺环节包括高温合成过程和电石出炉过程。①高温合成过程。内燃式电石炉，由于无法完全密封，生产时部分烟气会从观察口、加料口或炉体的缝隙中逸出，以无组织形式从车间门窗、屋顶排至大气；密闭式电石炉采用全密闭炉盖，产生炉气在隔绝空气的状态下抽出后处理再利用，避免了大量无组织烟尘直接排放至大气。②电石出炉过程。电石出炉过程是电石行业生产过程中无组织排放较为严重的工段。高温合成炽热的电石从出炉口流出时会产生大量的高温烟气。部分生产企业未按要求在出炉口安装烟气集气罩，导致出炉烟气直接在车间内逸散。即使在出炉口安装有集气罩，如果没有设置独立的抽风系统，集气效率很低，仍有大量烟气外逸。内燃式电石炉生产1t电石的烟气量约为9000m³，经处理后烟气通过烟囱排放。密闭式电石炉烟气（炉气）量为400-500m³/t电石，正常生产时炉气净化处理后综合利用不外排。

3电石行业污染物排放的治理技术

3.1行业末端治理技术

①颗粒物治理技术。石灰窑和炭材干燥窑的污染防治主要以控制颗粒物为主，气烧石灰窑污染治理设施主要是加装袋式除尘器，混烧窑污染治理设施采用“袋式除尘器+湿法除尘器”二级净化处理后排放。密闭式电石炉气大多用于气烧石灰窑，炭材干燥、供暖等方面，其治理和利用技术主要是“干法除尘+气烧石灰窑”和“干法除尘+湿法净化”后再利用技术两种。内燃式电石炉废气的治理技术主要是袋式除尘。②二氧化硫和氮氧化物治理技术。石灰窑和炭材干燥窑燃烧温度通常低于1100℃，氮氧化物产生浓度相对较低；个别企业温度控制不好会造成氮氧化物浓度显著升高，目前主要通过在窑内设置低氮燃烧器的方式降低氮氧化物的产生量。部分重点地区城市对氮氧化物排放提出了更高要求，石灰窑脱硝已有成功的案例。某企业对回转窑石灰生产线实施了SCR烟气脱硝处理，氮氧化物进口浓度为300-400mg/m

³，出口排放浓度稳定在50-70mg/m³。从不同行业石灰窑采取的措施看，重点地区钢铁行业的石灰窑和部分安装了在线监测设施的独立石灰窑加装了臭氧脱硝、湿式氧化法脱硝设施，个别企业安装了SNCR或SCR脱硝设施。

3.2电石渣浆预处理技术

PVC电石渣浆液富含硅铁，随着脱硫装置长时间运行，会沉积在脱硫塔底，并对高速流动的区域造成冲刷，形成磨损。PVC乙炔发生装置排出的电石渣，先通过水洗去除3mm以上硅铁及固体大颗粒，再经过浓缩、旋流分离、过筛后用于电厂脱硫。选用的WXZ-1800-1S旋振筛，用于除去电石渣浆中1mm以上固体颗粒物。经过实践，旋振筛故障率高、维修频繁。今年，改为滚筒筛，故障率低，运行稳定。电石渣硅铁等颗粒被有效分离。电石渣浆输送至2×135MW自备电厂距离较远（1200m），经咨询设计院如果不连续输送，存在电石渣浆沉降管道堵塞的风险，需要隔段配置冲洗水，投资较大。后经过分析，电石渣预处理装置与2×135MW自备电厂存在15m的海拔落差，可以通过对供浆后的管道进行及时反冲洗，将渣浆输送后的管道及时用清水置换，从而解决了电石渣堵管的问题。运行至今未发生浆液管道堵塞的情况。

结语

电石烟气因含尘量大、温度高、易析出焦油、易燃易爆、成分复杂，使其输送、净化一直是国内未解决的难题，导致电石行业成为环境高污染行业。提出的电石烟气趋零排放技术不仅能充分有效地利用电石烟气中的潜热与显热，也能利用电厂高效的污染物净化能力，大幅降低了粉尘等污染物及烟气量的排放。

参考文献

［1］郭小芳,王长征,王兴峰.电石行业无组织烟粉尘防治[J].环境影响评价,2021(01):20-21.

［2］戎兰狮.中国电石行业现状及电石法聚氯乙烯发展前景分析[J].中国氯碱,2021(12):1-5.

［3］孙伟善．2020年中国电石行业运行回顾及2021年展望［J］．中国石油和化工经济分析，2021(4):17-19.