CN102620573B - 电石炉尾气利用方法及系统 - Google Patents

Abstract

本技术提供一种对电石炉尾气无需净化处理而直接送入燃烧器燃烧电石炉尾气利用系统，它节省了电石炉尾气净化处理的投资，也消除了对含有高浓度CO的电石炉尾气进行净化处理所存在的安全隐患。该电石炉尾气利用系统，包括对电石炉尾气进行冷却的热交换器、加压输送风机、设置燃烧器的石灰回转窑，电石炉尾气排放管、热交换器、加压输送风机、燃烧器依次串联。本技术同时提出了对电石炉尾气的利用方法，即把电石炉尾气降温至200-400℃再通过加压输送风机将电石炉尾气加压至3000帕以上后送入石灰回转窑的燃烧器进行燃烧。

Description

电石炉尾气利用方法及系统

技术领域

本技术涉及电石炉尾气利用方法和系统，尤其是对电石炉尾气及石灰回转窑尾气进行综合利用的方法和系统。

背景技术

电石炉荒煤气（未经净化的电石炉尾气）是电石炉生产电石过程中产生的尾气。中国电石行业约有电石炉四百多座，并且每年数量还在不断增加，年产量居世界首位，但电石炉尾气的热能利用和净化达标排放一直是个重大难题，极其严重的污染一直困扰着我国电石行业的健康发展。由于电石炉尾气中的粉尘性质特殊，粉尘颗粒细，比表面积大，比重轻，同时还具有一定的粘性，难以清灰；粉尘中含有较多的焦炭粉尘，磨蚀性比较强；粉尘中的比电阻也比较高。因此，如果不对这种电石炉尾气加以利用和处理，不仅造成能源极大的浪费，而且将对环境造成极大的污染。

另外，电石炉产生的尾气温度高，要净化和输送都必须预先对尾气降温冷却处理，但如果处理不当容易造成焦油析出，堵塞管道，影响设备正常运行。

再有，电石炉产生的尾气流量、压力、热值波动都很大，如果没有起到稳流稳压、热值均化的巨大煤气柜，很难直接利用。

因此，为了能够对电石炉尾气的热能进行利用或者达标排放，先需要对电石炉尾气进行冷却、净化处理和建设煤气柜。显然需要巨大投资，一般为数百万元或数千万元，一般企业难于承受。

石灰是生产电石的原料之一。一般目前采用石灰回转窑来生产石灰。燃料被送入石灰回转窑的燃烧器进行燃烧，石灰石经（石灰石）预热器预热后（可以利用余热，提高窑的产量）进入石灰回转窑内进行煅烧，生成石灰。石灰回转窑尾气进入预热器对石灰石进行预加热后再经净化后排空。

作为生产电石的原料之一兰炭，进入电石炉之前要进行干燥。目前，采用回转滚筒式烘干机对兰炭进行烘干，兰炭在回转的卧式烘干机内被高温气体干燥，兰炭干燥后的含尘气体经净化后排空。这样干燥方式有如下不足：兰炭易破碎，破损率高，不利于生产电石；由于对兰炭干燥的空气中氧气含量较高，兰炭在干燥过程中容易发生自燃，有一定的安全隐患。

发明内容

本技术的目的是提供一种对电石炉尾气无需净化处理而直接送入燃烧器燃烧电石炉尾气利用系统，它节省了电石炉尾气净化处理的投资，也消除了对含有高浓度CO的电石炉尾气进行净化处理所存在的安全隐患。

本技术的电石炉尾气利用系统，包括对电石炉尾气进行冷却的热交换器、加压输送风机、设置燃烧器的石灰回转窑，电石炉尾气排放管、热交换器、加压输送风机、燃烧器依次串联。

本利用系统的具体工作过程：通过热交换器对高温电石炉尾气进行冷却后，再通过加压输送风机加压后送入石灰回转窑的燃烧器燃烧。因此，本技术的有益效果：1、节约了投资。电石炉尾气无需净化处理而直接送入燃烧器燃烧，节省了对电石炉尾气的数百万元甚至数千万元净化处理投资，也消除了对含有高浓度CO的电石炉尾气进行净化处理所存在的安全隐患。2、充分利用的电石炉尾气的余热，降低了能耗。热交换器的冷却介质可以是空气，也可是水，升温后的空气可以作为石灰回转窑的助燃空气，升温后的水可以供作它用。

上述电石炉尾气利用系统，电石炉尾气通过热交换器的壳程，空气通过热交换器的管程；热交换器的管程出口接燃烧器。电石炉尾气在热交换器内对送入燃烧器的助燃空气进行加热，使得电石炉尾气的显热充分利用，也使得电石炉尾气的燃烧更加充分。

上述电石炉尾气利用系统，还包括内有兰炭的立式烘干机、石灰石预热器、除尘器，石灰回转窑尾气排放管、石灰石预热器、预热器尾气排放管、立式烘干机、除尘器依次串联。优选，它还包括用于将除尘器收集的粉尘压制成除尘块的压制机，以及用于将除尘块送入电石炉进料口的除尘块输送装置。除尘器收下来的粉尘（除尘灰）的主要成分，是从回转窑排出的石灰粉和从立式烘干机排出的兰炭粉的混合物，本技术是将这些粉状混合物压制成除尘块通过除尘块输送装置送入电石炉，用作电石生产的原料，使得除尘灰也得到利用。

该电石炉尾气利用系统工作时，把与空气进行热交换后而降温的电石炉尾气加压后由燃烧器送入回转窑内燃烧，并以经热交换而升温的空气助燃；石灰回转窑尾气经石灰石预热器（对石灰石进行预热后）再引入立式烘干机，与立式烘干机内的兰炭直接接触以对兰炭进行烘干；立式烘干机排出来的气体经除尘后排空。因此，其有益效果：1、减少了排放点，更加环保。以前的电石炉尾气净化后产生的粉尘难以处理，容易产生二次污染，本技术对其直接燃烧后不仅回收了热量，同时电石炉尾气粉尘中的可燃C、H和有害物质氰化物得到充分燃烧，彻底解决了二次污染问题。2、充分利用的尾气的余热，降低了能耗。电石炉尾气在热交换器内对送入燃烧器的助燃空气进行加热，使得电石炉尾气的显热充分利用，也使得电石炉尾气的燃烧更加充分。石灰回转窑尾气送入立式烘干机内对兰炭进行干燥，无需另外配备高温气体对兰炭干燥，充分利用石灰回转窑尾气的热能。3、降低了兰炭的破损率。兰炭在静止不动的立式烘干机内自上而下运动时与烟气进行热交换被干燥，而不是在转动的滚筒烘干机内被干燥，兰炭破损率大大降低。4、避免了兰炭的自燃。因为，石灰回转窑尾气的主要成份的二氧化碳，氧气很少，让石灰回转窑尾气干燥兰炭，兰炭在缺氧的存在的环境中干燥，兰炭不会自燃。5、节省了巨大投资。节省了对电石炉尾气净化和储存系统、兰炭烘干系统的投资。

上述的电石炉尾气利用系统，还包括一个输送煤粉与空气的煤风管道；燃烧器是由直径不同的钢管组成的同心套管，其横截面至少包括有三个同心通道，三个同心通道分别与煤风管道、热交换器的壳程、热交换器的管程相接；煤风管道与气力输送装置的出口相连；气力输送装置的进料口与煤粉喂料和计量装置的出口相通。该以电石炉荒煤气和煤粉为混合燃料的燃烧器是一种同心圆环多通道的燃烧器，包括电石炉荒煤气通道、助燃风通道、煤风通道等，每个通道都有调节阀门。该燃烧器属于现有技术，参见申请号为200810124697.8的中国专利申请。

上述的电石炉尾气利用系统，石灰回转窑设置有两个燃烧器，其中一个与输送煤粉与空气的煤风管道相接，另外一个与热交换器的壳程、热交换器的管程相接；煤风管道与气力输送装置的出口相连；气力输送装置的进料口与煤粉喂料和计量装置的出口相通。

上述的电石炉尾气利用系统，它还包括PLC以及用于检测电石炉尾气温度、压力、流量、CO含量的检测装置，检测装置的输出接PLC，PLC的输出接煤粉喂料和计量装置。检测装置检测出的电石炉尾气温度、压力、流量、CO含量信号输入PLC,PLC根据这些信号输出信号去控制煤粉喂料和计量装置，以调节煤粉的加入量。本电石炉尾气利用系统还可以包括用于检测窑回转窑内温度的检测装置，该检测装置的输出接PLC。甚至还可以包括用于观察燃烧器喷出火焰的形态的观测装置。为达到稳定燃烧器对回转窑提供热量的稳定性和可控制性，以外加煤粉的方式来适应电石炉尾气的波动变化。具体的方案为，通过在线检测电石炉荒煤气的温度、压力、流量、CO含量（即检测荒煤气的热值），必要时还可以通过检测窑内温度，甚至还可以观察燃烧器喷出火焰的形态，来调节煤粉的加入量。煤粉的供应系统包括煤粉仓、喂料和计量装置、气力输送装置、PLC控制装置组成。

为保证电石炉尾气的使用安全，燃烧器前的电石炉尾气输送管道上安装了一组阀门，其中有流量调节阀、快速切断阀、闸阀、盲板阀、放散管、放散阀、氮气吹扫装置等。该阀门组在系统非正常或者检修的情况下开启或者关闭。这属于技术，不再详细描述。

本技术同时提出了对电石炉尾气的利用方法，即把电石炉尾气降温至200-400℃再通过加压输送风机将电石炉尾气加压至3000帕以上后送入石灰回转窑的燃烧器进行燃烧。

本利用方法克服了传统的把电石炉尾气进行净化处理再利用的思维定式，而采用对其不经净化处理而直接送入燃烧器燃烧的应用方法。传统认为，电石炉尾气由于含尘浓度高，如果不经净化而送入燃烧器燃烧时，粉尘容易堵塞燃烧器，同时，燃烧器内也会有焦油沉积。本技术采用把电石炉尾气降温至特定温度（200-400℃）并加压至特定压力（3000帕以上）再送入燃烧器燃烧的方法解决了该问题。在大于200℃的情况下，电石炉尾气内的焦油成分是以气态的形式存在，焦油和粉尘不会粘糊设备和管道。电石炉尾气内含有的含碳粉尘和焦油等均被完全燃烧而不会堵塞燃烧器。但如果电石炉尾气温度高于400℃，普通的加压风机、管道、阀门、仪表、燃烧器等都将难以正常运行。一般不经加压的电石炉尾气压力很低，并且波动大，如果直接使用则很难控制，并且容易产生回火而引起安全问题，考虑到电石炉尾气在燃烧器烧嘴的喷出速度和燃烧器的压损，一般加压后的电石炉尾气压力不低于3000帕，压力控制在5000-8000帕为宜。

上述的电石炉尾气利用方法，石灰回转窑尾气经石灰石预热器对石灰石预热器内的石灰石预热后再引入立式烘干机；与立式烘干机内的兰炭直接接触以对兰炭进行烘干；立式烘干机排出来的气体经除尘器除尘后排空。优选，把除尘器收集的粉尘压制成除尘块送入电石炉，作为电石生产的原料。

上述的电石炉尾气利用方法，以煤粉作为燃料之一送入燃烧器燃烧。最好，根据电石炉尾气的温度、压力、流量、CO含量来调节煤粉的加入量。以外加煤粉的方式来适应电石炉尾气的波动变化，实现了燃烧器对回转窑提供热量的稳定性和可控制性，同时保证了电石炉系统自身的正常生产。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图。

图2是图1中的煤粉喂料和计量装置、燃烧器等的放大图。

图3是立式烘干机等的放大图。

图4是实施例1中燃烧器4的截面放大示意图。

图5是实施例2的结构示意图。

图6是图5中的煤粉喂料和计量装置、燃烧器等的放大图。

图7是有关检测装置、PLC等的原理图。

图8是实施例2中燃烧器4的截面放大示意图。

具体实施方式

实施例1：

参见图1-4所示的电石炉尾气及石灰回转窑尾气的综合利用系统。

燃烧器4是一种可以同时燃烧电石炉气和煤粉的双燃料四通道燃烧器，其是由直径不同的4根钢管组成的一根同心套管，从同心套管的截面形状看，由内向外形成4个同心通道41-44。同心通道43作为用于输送电石炉气的燃气管与煤气加压风机3的出口相连。同心通道41（燃烧器内管）作为输送煤粉与空气的煤风通道（辅助燃料管）与煤风管道34的出口相连。同心通道44和同心通道42作为用于输送空气的助燃风管并联接于热交换器1的管程出口上。

煤风管道34的进口与螺旋气力输送泵33（气力输送装置）的出口相连；罗茨风机35向气力输送装置提供气源。煤粉仓30的底部通过闸门31接煤粉喂料和计量装置32的进口，煤粉喂料和计量装置32的出口与螺旋气力输送泵33的进料口相通。螺旋气力输送泵33、煤粉仓30、闸门31、煤粉喂料和计量装置32等均属于现有的设备，不再详细描述。

未净化的高温电石炉尾气直接进入热交换器1的壳程，在热交换器内与经鼓风机2吹进热交换的管程内的空气进行热交换后，被降温的电石炉尾气再经煤气加压输送风机3加压后送入石灰回转窑的燃烧器4进入燃烧，从热交换器出来的被加热的助燃空气也被送入燃烧器4助燃。

从石灰回转窑尾部烟室5出来的石灰回转窑尾气经石灰回转窑尾气排放管71从石灰石立式预热器6的侧下部进入预热器6内，对进入预热器6内的石灰石进行预热后从预热器的顶部出来，经预热器尾气排放管72进入立式烘干机8的顶部。石灰回转窑尾气在立式烘干机8内对兰炭进行烘干，然后从立式烘干机8的侧下部出来，再经前排风机9被送入袋式收尘器10除尘，除尘后的气体经锅炉引风机11引出后被送入烟筒12，然后排空。与压缩空气源相通的压缩空气储罐25通过压缩空气管路26与袋式收尘器10相通，用于滤袋的除尘再生。袋式收尘器10收集的灰尘（除尘灰）从袋式收尘器10底部出来，经螺旋输送器27、气力输送泵或其它输送装置81送到粉尘料仓82储存。料仓82下设一台压球机83，从粉尘料仓82下部出来的除尘灰经螺旋喂料机84被送入压球机83，压球机83把除尘灰压制成除尘料球，除尘料球用作电石炉85的电石生产原料，部分替代石灰和兰炭。袋式除尘器10收下来的除尘灰主要成分，是从石灰回转窑和石灰石预热器排出的石灰粉和从立式烘干机排出的兰炭粉的混合物，本技术是将这些粉状混合物压制成块状物，用作电石生产的原料。其他来源的石灰粉和兰炭粉也可以与该除尘灰混合，通过该压球机压制成球，用作电石原料。

兰炭被兰炭输送装置13送入上料装置14后，再经送料管15送入立式烘干机8的顶部。送料管15上串联有锁风喂料装置16。锁风喂料装置16能够保证喂料的同时，起到封闭送料管15的作用，防止气体流出或外界的空气流入。

立式烘干机8的底部有出料管17，出料管17上串联有锁风出料装置18。锁风出料装置18能够保证出料的同时，起到封闭出料管17的作用，防止气体流出或外界的空气流入。被烘干的兰炭从出料管出来，该兰炭作为生成电石的原料。立式烘干机8内兰炭的流动方向与立式烘干机内石灰回转窑尾气的流动方向相同。

石灰石被石灰石输送装置19送入料仓20后，再被送入预热器6的顶部。被预热的石灰石从预热器底部出来后再被送入石灰回转窑21内。生成的石灰从石灰回转窑端部的窑头罩22下部出来进入石灰冷却系统23，冷却风机24把冷却风送入石灰冷却系统23内对石灰进行冷却。被冷却后的石灰从石灰冷却系统23的底部出来。该石灰作为生成电石的原料。

参见图7，在进入热交换器1之前的电石炉尾气输送管道36上设置有流量调节阀56、快速切断阀51、闸阀52、盲板阀53、放散管54，放散管上设置有快速开启阀55。电石炉尾气输送管道36上还设置有检测电石炉尾气温度、压力的温度传感器61、压力传感器62。在从热交换器1出来的电石炉尾气输送管道37上设置有检测电石炉尾气温度、压力、CO含量的温度传感器63、压力传感器64、CO含量检测传感器65。在石灰回转窑上设置有用于检测窑头温度的窑头温度传感器66、用于检测燃烧器火焰温度的火焰温度传感器67、用于对燃烧器喷出火焰的形态进行摄像的摄像装置68。上述各传感器及摄像装置68的输出接可编程控制器（PLC）69。PLC的输出分别接控制快速切断阀51动作的控制机构、控制流量调节阀56动作的控制机构、控制快速开启阀55动作的控制机构、控制煤粉喂料和计量装置32的控制机构。

实施例2：

参见图5、6、8（并参考图3、4、7）所示的电石炉尾气及石灰回转窑尾气的综合利用系统。

实施例2与实施例1的不同之处在于：参见图5、8，它比实施例1多了一个煤粉燃烧器29；当然，其燃烧器4比实施例1中的燃烧器4少了一个同心通道41。煤粉燃烧器29与煤风管道34的出口相连。

本技术的综合利用系统的具体工作过程：把与空气进行热交换后而降温的电石炉尾气加压后送入石灰回转窑的燃烧器燃烧，并以经热交换而升温的空气助燃；石灰回转窑尾气引入立式烘干机，与立式烘干机内的兰炭直接接触以对兰炭进行烘干；立式烘干机排出来的气体经除尘后排空。因此，本技术的有益效果：

减少了排放点，更加环保。以前的电石炉、石灰回转窑、立式烘干机各有一个排放点（排空烟筒），而本系统只有一个排放点。本技术综合了电石炉尾气燃烧利用、石灰窑生产、兰炭烘干为一体，共同采用一套烟气除尘系统，大大减少了工程投资。

节约了投资。电石炉尾气无需净化处理而直接送入燃烧器燃烧，节省了对电石炉尾气的数百万元甚至数千万元净化处理投资，也消除了对含有高浓度CO的电石炉尾气进行净化处理所存在的安全隐患。

充分利用的尾气的余热，降低了能耗。电石炉尾气在热交换器内对送入燃烧器的助燃空气进行加热，使得电石炉尾气的显热充分利用，也使得电石炉尾气的燃烧更加充分。石灰回转窑尾气送入立式烘干机内对兰炭进行干燥，无需另外配备高温气体对兰炭干燥，充分利用石灰回转窑尾气的热能。

减少了排放点，更加环保。以前的电石炉尾气净化后产生的粉尘难以处理，容易产生二次污染，直接燃烧后不仅回收了热量，同时电石炉尾气粉尘中的可燃C、H和有害物质氰化物得到充分燃烧，彻底解决了二次污染问题。

以外加煤粉的方式来适应电石炉尾气的波动变化，实现了燃烧器对回转窑提供热量的稳定性和可控制性，同时保证了电石炉系统自身的正常生产。

降低了兰炭的破损率。兰炭在静止不动的立式烘干机内自上而下运动时与烟气进行热交换被干燥，而不是在转动的滚筒烘干机内被干燥，兰炭破损率大大降低。

避免了兰炭的自燃。因为，石灰回转窑尾气的主要成份的二氧化碳，氧气很少，让石灰回转窑尾气干燥兰炭，兰炭在缺氧的存在的环境中干燥，兰炭不会自燃。

Claims (6)

1. 电石炉尾气利用系统，包括对电石炉尾气进行冷却的热交换器、加压输送风机、设置燃烧器的石灰回转窑，其特征是：它还包括内有兰炭的立式烘干机、石灰石预热器、除尘器、用于将除尘器收集的粉尘压制成除尘块的压制机、用于将除尘块送入电石炉进料口的除尘块输送装置；电石炉尾气排放管、热交换器、加压输送风机、燃烧器依次串联；电石炉尾气通过热交换器的壳程，空气通过热交换器的管程；热交换器的管程出口接燃烧器；石灰回转窑尾气排放管、石灰石预热器、预热器尾气排放管、立式烘干机、除尘器依次串联。

2.根据权利要求1所述的电石炉尾气利用系统，其特征是：它还包括一个输送煤粉与空气的煤风管道；燃烧器是由直径不同的钢管组成的同心套管，其横截面至少包括有三个同心通道，三个同心通道分别与煤风管道、热交换器的壳程、热交换器的管程相接；煤风管道与气力输送装置的出口相连；气力输送装置的进料口与煤粉喂料和计量装置的出口相通。

3. 根据权利要求1所述的电石炉尾气利用系统，其特征是：石灰回转窑设置有两个燃烧器，其中一个与输送煤粉与空气的煤风管道相接，另外一个与热交换器的壳程、热交换器的管程相接；煤风管道与气力输送装置的出口相连；气力输送装置的进料口与煤粉喂料和计量装置的出口相通。

4. 如权利要求2或3所述的电石炉尾气利用系统，其特征是：它还包括PLC以及用于检测电石炉尾气温度、压力、流量、CO含量的检测装置，检测装置的输出接PLC，PLC的输出接煤粉喂料和计量装置。

5. 电石炉尾气利用方法，其特征是：把电石炉尾气降温至200-400℃再通过加压输送风机将电石炉尾气加压至3000帕以上后送入石灰回转窑的燃烧器进行燃烧；石灰回转窑尾气经石灰石预热器对石灰石预热器内的石灰石预热后再引入立式烘干机；与立式烘干机内的兰炭直接接触以对兰炭进行烘干；立式烘干机排出来的气体经除尘器除尘后排空；把除尘器收集的粉尘压制成除尘块送入电石炉，作为电石生产的原料。

6. 如权利要求5所述的电石炉尾气利用方法，其特征是：以煤粉作为燃料之一送入燃烧器燃烧。

7. 如权利要求6所述的电石炉尾气利用方法，其特征是：根据电石炉尾气的温度、压力、流量、CO含量来调节煤粉的加入量。