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浅析电石炉尾气气体在线分析系统现场应用

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来源:华林环境工程(江苏)有限公司 所属:行业动态 分类 发布日期:2016-12-05 关注:1,563

电石(CaC2)是基本的有机化工原料,曾被誉为有机合成之母。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有机产品的气体原料。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最大的污染源。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,按照国家发改委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 CO2 CH4 N2 H2 O2 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 Fe2O3 Al2O3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。
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第一道关口,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自主研发的取样探头能将大于0.3 μ 粉尘m的99%滤出。采用专利取样探头,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。
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专利权的阻液器,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。

文章来自:华林环境工程(江苏)有限公司 文章地址:http://www.jshualin.com/497.html
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