电石炉净化除尘灰作炭材烘干燃料的工艺设计研究

王凤霞

摘要：对电石炉灰的物理化学特性进行了分析；本文较详尽地叙述了净化灰用作碳材干燥燃料的工艺流程，它的生产过程由5个部分组成：净化灰收集系统、净化灰管线运输系统、净化灰储存系统、净化灰焚烧系统、焚烧灰回收系统；论述了灰渣燃烧所带来的环境与经济效益

关键词：净化灰用作碳材干燥燃料；净化灰焚烧系统；

前言

由于环保的需要，通常需要将电石炉排出的废气全部清除并进行回用。经过多阶段冷却和除尘处理后，将所采集到的固态尘粒经链条铲车送至排净化灰是一种暗黑色的固体灰尘，它的温度约为200℃，粒径小于10 um的颗粒占据了80%，其中包含有焦油和较高的挥发份，它被存放在灰罐中，以便进行净化除尘。此外，其中还包含了微量的碳钙粉、硫和磷，所以它与空气接触时极易燃烧，有很大的危险性。现在，垃圾的处置方法主要是用填埋法，卡车的运输经常会将汽车烧毁，在倾倒的时候，灰尘很容易飘走，从而对大气产生了很大的污染。除此之外，垃圾的灰分中还包含了很多的氧化钙、氧化镁，随意的堆放或填埋法会给周围的环境和地下水带来很大的污染。

经统计分析，纯化后的灰分约为5-7%。新疆中泰矿业公司已在新疆阜康市西沟岔道新建了一条年产120万吨的电石线，并产生约70,000吨/年的纯净水灰渣。因此，对此类净化后的灰渣进行高效处置，是目前我国环境保护领域亟待解决的难题。新疆中泰矿业有限责任公司联合有关部门，对提纯后的灰渣进行了化学组成、物理化学特性等方面的深入研究。研究发现，净化后的灰碳含量较低，挥发份含量较高，着点较低，其所含的氧化剂和其它组分对燃烧有一定的助燃效果。目前电石行业普遍采用焦炭或兰炭粉为原料进行干燥，焦炭和兰炭的含碳量较高，但具有较低的挥发性和较高的燃点。因此，本项目针对新疆中泰矿业公司的具体条件，利用精炼灰及焦炭、木屑的特性，以精炼灰、木屑替代烘千所用的木屑、木屑，并将精炼灰用于木炭烘千用。为避免净化后的灰渣自燃及对环境的污染，在整个过程中都使用了封闭的氮气管路。新疆中泰矿物处理有限公司，在经过半年多的不断实验与应用后，整个系统的工作稳定，各项指标均满足原设计的要求。现对提纯后的灰分处理过程进行综述

一、净化的理化性质分析

提纯后的灰分因原材料的组成和电石炉的生产过程而有所不同。在特定的时间点上，采集净化灰，并对其进行均匀化，之后，对净化灰中的碳含量、细度等进行检测，并对燃烧后的净化灰进行成份分析，结果显示在表1、2中。1、纯化后的灰物物理化学特性表格1、物理化学特性试验项目：水分/浓度%密度%、挥发份%、碳含量%、热值%、 MJ/kg粒径分布%0~10um10~20um20~50um50um50um0.210.3026.2245.97.152.618.37.41.6兰炭末3.530.804.3278.3226.881.34.210.584.0表2.经燃烧处理后的灰渣中的化学组分表2.2.化学生成的残留活性炭的组成CaOMgosiO2Al203Fe203SO3的总质量百分比为45.5132.839.383.041.672.9095.33净化灰中的挥发性成分比较高，它的发热量仅有兰炭末的1/3。与此同时，它的颗粒直径很小，再加上挥发性成分中还包含着焦油等成分，所以它很容易被粘附在容器的壁上，这就给卸货和管道输送带来了一些麻烦。经预实验发现，如果仅以纯净水灰渣为燃烧原料，由于纯净水灰渣的热值较低，会使炉膛内的烟道变得更冷，更易发生熄火；此外，由于燃烧后产生的高氧化性飞灰很容易附着于焚烧炉内壁上，很难被清理，给焚烧炉的安全性带来了很大的威胁。如果用提纯的灰烬来代替木炭末，用作烘千电石的木炭原料，就能克服以上缺点。

二、净化灰用于炭烘干工艺

随着技术的进步，净化灰已经成为一种可行的炭材烘干燃料。为了避免纯化后的灰渣自燃，收集、输送及储存系统都采用了氮气保护措施。下面分别详细描述各工艺流程系统

2.1净化灰收集系统

当前，封闭电石炉煤气中的灰尘通常经过重力除尘、旋风冷却除尘、布袋除尘，所得的净化灰再由链条刮板运送至卸灰罐。由于净化后的灰会自燃，所以不能与大气直接接触，所以通常采用氮气进行防护。清洁剂在排出罐内积聚到一定数量时，可经排出阀门排出，通常由运输车运输并进行填埋。 在对以上提纯灰回收流程不作较大改动的前提下，在排灰罐内锥形底部增加4块流化板，并经一根管子连接到氮气罐内。所使用的氮气容器，其最大压力是0.8兆帕，最大工作压力是0.6兆帕。排灰时，使含氮气体在流化板中流动，以避免纯正的灰会粘在排灰罐内壁，从而影响排灰。在流化板的底部装有一个与卸灰罐内的料位装置，在料位到达一定程度或者人工操作的情况下，就会开启排灰。同时，在原卸灰槽的一侧，大约10 cm的位置，设置了1条倾斜的排灰管，这样在排灰时，就可以通过旁路排出，而不会对排灰工造成任何影响。

2.2净化存储系统

通过管线运输的净化后的灰渣通常被存放在圆锥状的贮灰槽里。这种贮灰槽的容量很大，其有效容量在20-30立方米左右，可容纳大量的纯净度，并配有液面仪，可方便地监控纯净度。在贮灰罐顶部设置袋式收尘器，以避免净化后的灰飞烟灭，同时在贮灰罐内注入一定的氮气，以避免自燃。在贮灰罐锥底部安装4个流化板，并采用氮气为气体来源，以避免纯净性灰渣在排出过程中粘着壁面而影响下灰。贮灰罐下料入口装有两套反向星形自动下料调节器，可有效地控制下料时机及下料量。星式下料调整机的下半部与混流腔成直角连接。

2.3焚烧分回收系统

燃烧后的提纯灰中含有更多的钙，镁，这是一种强碱性的灰份，将会使燃料的熔点下降。在1000℃的燃烧后，灰的温度达到了熔点，通过重力沉降和冷却等处理，获得了粒径多为1-3毫米的球状粒子。该微粒的浓度接近2.2 g/cm3，不会产生灰尘，也不会产生灰尘，从燃烧炉的底部排放出来，进入一个1立方米左右的开口式铁制储罐，在达到一定的高度后，用罗茨真空泵将其抽走，通过二次旋风除尘，然后进入灰粒储罐，在达到一定高度后，用一辆普通的自卸卡车将其运回工厂回收，或者用垃圾掩埋。这时，炉灰的微粒已经没有可燃物的成份了，它的特性是稳定的，而且是粒度的，基本上没有对炉灰造成的污染。

结束语

(1)用清洁灰代替木炭末，用于木炭材料干燥，既可解决木炭的可燃问题，又可取得较好的环境与经济效益（2）清洁灰用作木炭材料干燥过程中的五个环节：清洁灰采集系统清洁灰管道运输系统、清洁灰储存系统、清洁灰焚烧系统、清洁灰回收系统将五种体系有机结合，相互协调，可使净化后的灰渣达到无害化、资源化的目的。(3)为了使净化灰烬中的固体粒子得到回收，有必要对这些粒子进行深入的分析与研究。

参考文献：

[1] 王归强. 电石厂炭材烘干窑经济技术分析[J]. 中国周刊, 2020(8):1.

[2] 刘洋, 刘春明, 宁建国,等. 天然气富氧燃烧在玻璃窑炉的经济性分析[J]. 煤气与热力, 2020, 40(7):5.

[3] 姚珏. 煤制乙二醇生产技术现状及技术经济分析[J]. 山东化工, 2020, 49(16):2.

姓名:王凤霞

出生年月:19890706

性别:女

民族:汉

籍贯:内蒙古

学历:大专

职称:中级工程师

研究方向:化工、电石