电石炉净化灰回收利用工艺技术研究

电石炉净化灰回收利用工艺技术研究

热米拉·曼尼克

新疆圣雄电石有限公司

摘要：电石炉产生的尾气中含有50-150g/Nm3的有害物质，因此必须采取有效的净化措施，以确保其可回收利用。目前，传统的填埋法存在着诸多缺陷，其中包括含量较高的氧化钙、氧化镁、碱类和氰等，这些物质的排放不仅导致了严重的环境污染，还极大地浪费了资源。因此，采取更先进的净化灰回收利用技术，不仅可以节约能源，还能带来更多的经济和社会效益。经过系统的研究、分析以及优化，主要就净化灰收集系统、管道输送系统、焚烧系统、灰渣回收系统设计存在的一些问题展开优化探究，将其用于生产实践中表现出色。

关键词：电石炉；净化灰；回收利用；工艺

过去，净化灰的回收利用研究并没有得到电石生产企业的重视，但是，随着政府部门对环保监督的重视度日益加强，以及愈发严格的环保标准，越来越多的电石生产企业开始关注这项技术，并且积极投入资源，以期获得更好的效果。本文以某市电石集团能源企业下属的四台电石炉为研究实例，围绕电石炉净化灰回收利用工艺技术展开深入讨论。

一、净化灰管道输送工艺

（一）原有运输工艺

过去，采用传统的自卸车将灰尘运送到指定的灰场或堆放地，这样做既会增加运输成本，也会给环境带来严重的污染，同时也会带来潜在的安全隐患。传统的运输方式有许多缺陷：

（1）当前的生产工艺是每台密闭式电炉都配备了一套先进的净化设备和完善的灰尘储存仓。鉴于放灰点分布不均匀，在放灰过程中会产生大量扬尘，严重污染环境，并且对现场工作人员的健康造成潜在威胁。尤其是在净化储灰仓放空时，当空气进入储灰仓，其中含有少量的 CO气体时，就会引发闪爆，这将对操作者造成严重的安全隐患；

（2）由于车辆行驶时容易产生大量的灰尘，这会严重影响道路周围的环境。若运距较远，若将净化灰堆积时间超过两小时，则可能导致其自身发生火灾，严重危及运输车辆的安全；

（3）因为灰尘的流动性很强，卸货时会产生大量的爆炸性灰尘，这使得现场环境变得极其不稳定。此外，使用提升机、皮带等传输工具来将灰尘运输至指定的灰仓也有着一定的困难。特别是在卸货后，如果有人不小心接近或者稍有疏忽，就可能导致严重的烫伤等安全事故。

总而言之，为了有效地回收和利用净化除尘灰，应当采取安全、可靠、经济的传输技术。

（二）新管道输送工艺

通过使用压缩气，气力输送技术可以有效地将粉状物质运输到储灰仓。这种技术既高效又环保。

为了提高净化效率，我们建议使用正压浓相气力输送技术，这种技术既简单又高效，并且能够有效地减少灰尘的粒径和比重。这项技术能够实现完全封闭的运输，并且有效防止在清理灰尘和运输过程中对环境造成污染。采用气力输送技术，将经过除尘器过滤的粉尘以及其他有效的净化物质从各个散点输送到终端储灰仓，最终经过燃烧炉的处理，实现充分的利用。

为了满足储灰仓灰量的需求，每台储灰设备都配备了一套锥形可密封式储灰仓（也称仓泵），并在其下方安装了钢制输灰管道，同时还配备了氮气源。为了防止灰尘在输送过程中与氧气混合而引起自燃，通过使用氮气来运输气体。鉴于焦油和粉末的颗粒尺寸很大，而且它们之间的粘结力也很强，因此，为了避免这些污染物附着在输送管道的表面，我们建议在管道内部安装增压器。在输灰管道的两端安装一条氮气管道，并且连接到一个增压器，从而减少净化灰的粘附和堵塞。

灰分输送系统的操作原理：在料位较低时，入口的进料阀将会自动关闭，从而避免了对氮气的消耗；当锥形斗内的灰尘积累超过料位限制，系统将会自动触发，从而使得发送器的入口阀门依次打开，并在指定的时间段内，将灰尘均匀地投放至泵体中；当仓泵进料完毕，系统将自动依次关闭入口阀门，电磁阀加压密封，当输送泵的气阀被打开时，气体便会流入输灰管道，最终将灰尘运往终端储灰仓。

二、净化灰燃烧系统工艺

替换兰炭粉为净化灰的焚烧实验需要精确控制炉膛温度，这取决于净化灰的喷射量、混合比例以及风压的变化。通过多次试验和探究，我们发现，将净化灰用作燃料可以有效地取代兰炭粉末，从而为烘烤碳材料提供充足的热量。

沸腾炉是用来烘干碳材的重要工具，传统的方法是使用斗式提升机将兰炭粉末运送到沸腾炉的顶部料仓中，受重力影响，兰炭粉末被送入圆盘给料器，然后经由下料管进入炉膛，接着，沸腾炉底部的风扇将冷空气吹入，使得燃料被喷射到流体状态，并开始燃烧。通过改变圆盘给料器的电机和风机的转速，可以精确地控制沸腾炉的燃料供应量和风量，从而实现对炉膛温度的精确调节。

（一）净化灰给料量的控制

当使用净化灰取代兰炭粉末作为燃料进行焚烧时，应该先将其输送至沸腾炉，等到沸腾炉的燃烧状态达到预期的要求，并且炉膛的温度也符合规定的指标，然后才可以打开罗茨鼓风机，调节好灰仓下料管的上、下给料器电机的频率，使得净化灰能够有序地进入沸腾焚烧炉，并且需要随时保持对炉内温度的监控，随着给料器的频率不断升高，同时也要适当增加喷射量，以维持沸腾炉的温度，并且逐渐降低兰炭粉末的投放量，有效地控制风压，从而实现净化灰替代兰炭末的燃烧过程。

（二）焚烧试验风管压力控制

当炉膛温度升高时，由于净化灰含有大量的焦油，净化灰和炭材粉末容易出现结焦、烧损风帽等现象；反之，如果炉膛温度降低，就不能满足炭材的烘干需求，从而使得炭材的水分偏高，最终可能出现料、板结等问题，从而严重危害到安全生产。由于净化灰的比重较轻，粉末细小，它们容易被燃烧至沸腾状态，但是由于其会产生大量积灰，必须及时将其清除，以免使得沸腾炉内的净化灰堆积过厚，从而影响其正常的运行，并且也会造成压力的损失，因此，在燃烧过程中，风管的压力也要控制在合理的水平。

三、燃烧灰分回收系统

灰渣回收系统是净化灰焚烧的重要环节，也是最终环节，传统的工艺方法是通过使用人力推动的小车将灰从沸腾炉中运送到灰场，然后进行处理。由于净化灰的比重和热值偏低，容易燃烧，因此，在相同的热量消耗情况下，净化灰的消耗量要远远大于兰炭末，从而导致净化灰渣的产生量也会大幅增加。

为了提高效率，决定对其进行优化，并在渣仓上方增加旋风除尘器。此外，还安装了一个布袋除尘器，并使用罗茨风机来驱动。这样，渣仓中的灰渣就可以被有效地吸入渣仓。

通过优化设计，绝大部分大颗粒灰渣被旋风除尘器捕获，其中仅有极少的细渣和灰分被通过负压管道输送到布袋除尘器，这样可以减少大颗粒高温灰渣与布袋的直接接触，从而使布袋的表面温度得到显著的降低。

通过优化改造，布袋的烧损问题得到了有效的解决，更换周期显著缩短，而且检修工作量也有了极大的减少，从而使得优化设计的效果得到了极大的提升。

四、安全环保效益分析

（一）环保效益

通常，密闭式电石炉的排放物会经由炉气净化设备进行净化，而净化灰则会被运送到专门的填埋场。由于每台密闭的电石炉都有专门的炉气净化设备，但是电石炉通常会表现出分散性，所以很容易出现无序排放净化灰的情况。这就导致了作业过程中的粉尘浓度高，对周围的环境造成了严重的污染，并会引起当地居民的投诉。随着《环保法》的出台，环境污染问题无法得到有效治理，将对企业造成巨大的经济损失，甚至可能导致其面临灭顶之灾；通过采取氮气封闭式输送、集中收集和焚烧处理技术，不但能够有效地消除灰尘污染，还能够大大改善企业现场和周围的环境，从而达到清洁生产的目的，同时也为企业的可持续发展提供了坚实的保障。

（二）安全效益

净化灰在通过电石炉的炉气进行净化处理期间，除了有少量CO气体外，还会产生多种易燃物质，如碳、镁、钙、磷，而且由于其粒径较细，流动性较强，容易粘结，因此，在处理过程中，可能会出现一些潜在的危险。

（1）当净化灰仓放空时，空气进入灰仓会和CO气体混合可能会超过它的爆炸极限，从而导致灰仓闪爆，这将严重影响经济效益，并可能引发严重的人身安全事故；

（2）由于净化灰在空气中易自燃，因此，当其在车辆内被长期储存或堆积在灰场时，一旦出现疏忽，就可能导致车辆损坏，或者发生严重的烫伤事故；

（3）由于缺乏有效的劳动防护措施，在无组织排放过程中，工作人员很容易患上呼吸道疾病，严重危害职业健康。

采用氮气密封技术，可以有效地防止粉尘爆炸、人身烫伤和职业病危害的发生，为企业提供更高的安全保障。

总结

综上所述，通过应用电石炉净化灰回收利用技术，不仅使得生产现场变得更加清洁、整洁，而且还大大降低了车辆的运输成本，从而实现了安全、环保的目标，并可以为企业带来显著的经济效益，为电石行业的清洁生产和绿色发展提供了极大的支持。

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