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净化操作规程
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大型密闭电石炉炉气净化系统的设计
日期： 14:45:54
& 一种大型密闭电石炉炉气净化系统的设计
&&& 本文以陕西榆林一台40.5MVA密闭电石炉作为案例，详细介绍大型密闭电石炉的尾气净化技术，以供大家交流。
、基本条件
1. 1气候条件
（1）气温：&&&&&&&&&&& 最高38.6℃／最低-32.7℃
（2）湿度：&&&&&&&&&&& 57％
（3）气压：&&&&&&&&&&& 896.8hpa
（4）年平均雨量：&&&&& 409.6㎜
（5）最大积雪深度：&&& 11㎝
（6）年蒸发量：&&&&&&& 1836.3㎜&&&&
（7）最大风速风：&&&&& 20.7m∕s
（8）土壤：&&&&&&&&&&& 沙土
（9）海拔高度：&&&&&&& 1152m
（10）地震设防烈度为： 6 度。
1.2电石炉气组成
含量（V%）
100~150g/Nm3
1.3电石炉气粉尘化学组成（重量%）
含量（V%）
1.4粉尘粒径分布：
（1）≤2微米&& 37.2%； &&&&&&&&&& （2）2～5微米　19.5％；
（3）5～10微米　　21.5％； &&&&&& （4）10～40微米　10.1%；
（5）50～100微米　11.7％。
1.5电石炉气流量、温度和压力
单台电石炉气的最高流量约为 6000Nm3/h，（风机选型按6500Nm3/h计算），电石炉气进界区温度：600~900℃ ，瞬间温度高达 1000℃； 电石炉气进界区压力：-5~5pa。
1.6电石炉气主要特点
由于电石炉气组成复杂，而且受电石炉的影响很大，其主要特性表现如下：
A. 因电石生产间歇出炉、时常检修、时常停电和限电等因素，所以炉气量波动而不平稳。
B. 温度波动不稳定，正常600~900℃之间，瞬时达1000℃乃至更高。
C. 炉气含有微量焦油，它在&225℃呈气态，&225℃凝析出来，具有粘、轻、细 不易扑集的特点。
、主要技术性能及参数：
2.1 净化后炉气最高允许粉尘浓度不大于20mg/Nm3，炉气净化除尘效率不小于99.9％
2.2 除尘器：炉气净处理量为6500Nm3/h（即去除反吹部分过滤面积的处理能力），设计过滤风速≤0.5m/min，滤料材质必须满足高温含尘密闭炉气的要求，瞬间耐温350℃，长期耐温260℃，使用寿命18个月。
2.3风机：所有风机必须满足炉气的输送要求，粗气、净气风机为防爆变频电机，风机壳体为耐热铸钢，冷却风机采用变频风机。
2.4炉气净化后出口压力： 10~12kPa
2.5净化工艺结构紧凑、技术先进、布局合理。设备运行稳定、操作简单、维护方便且坚固耐用。
2.6净化系统保证符合相应国家标准和本方案要求的优质产品及其相应的服务。
、设备运行所需公用工程
&&&&& 供水压力：0.35～0.4MPa；
氮气压力：0.5 MPa；
压缩空气压力0.6 MPa。
二、设备技术性能及配置
40.5MVA密闭电石炉炉气温度为600～800℃，发生塌料等非正常炉况时其瞬间温度可达1000℃，炉气量为～6000Nm3/h。尾气经过电石炉自带加水套管后进入缓冲焦油沉降器内，在此电石炉尾气内一部分粗颗粒粉尘和焦油收集下来，并进一步降温，再由二级旋风空冷器把尾气中较重一些的粉尘通过离心力收集下来，再进一步降温，最后尾气进入三级旋风空冷器进行降温和调节，主要是再一次把尾气中的部分粉尘收集下来，并通过进布袋除尘器进口的温度变送器和冷却风机变频器来调节其出口尾气温度，保证进入布袋除尘器的尾气温度控制在260℃附近。温度合适的尾气再由粗气风机鼓入防爆布袋除尘器内，其先后管道分配导流、灰斗沉降、滤袋过滤后，含尘浓度合格的净气先后通过布袋除尘器出口气动蝶阀、管道、净气增压风机输送到石灰窑处或二次放散排空，从而达到尾气净化的目的。经过一段时间过滤或布袋除尘器差压达到预定值后，使用氮气脉冲清灰，依次逐一对其他3个室进行清灰处理，直到一次清灰完成。
经过缓冲焦油沉降器、二级和三级旋风空冷器、4个防爆布袋除尘器收集的粉尘由各自灰斗下面的电动星型卸灰阀卸至刮板输送机内，再由刮板输送机输送至储灰仓暂存。过一段时间（一般一天2～3次）再由储灰仓底部卸至外运汽车上。
整个系统均采用自动控制，系统设有过滤器入口温度过高、过滤器差压过高、净气中氧含量超标、氢含量超标4个联锁点，即当该4个控制点出现并超过设定值后自动控制系统将炉气净化系统自动切换到炉顶粗气烟囱安全释放。
其工艺流程如下：
冷却风机&&&&&&& &冷却风机
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&
电石炉尾气&&&& 缓冲焦油沉降器&&& 二级旋风空冷器&&& 三级旋风空冷器
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&储灰仓& &&&&&刮 &&&板 &&&输 &&&送& &&机
& 　　　　&& 　&&&&& 　& 石灰窑& 　& 净气风机 　 　& 防爆布袋除尘器
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
设备型号规格、技术参数和说明
缓冲焦油沉降器
按密闭电石炉最大炉气量为～6000Nm3/h，根据密闭电石炉炉气的特点，温度变化较大，焦油含量高，为避免高温烧毁除尘器布袋和低温焦油析出影响冷却效果和使除尘器糊袋等问题，采用自然风冷的冷却方式，其型号为WDHC-80。根据密闭电石炉炉气温度变化较大、炉气量变化大、焦油含量高的特点，为避免高温烧毁除尘器布袋和低温焦油析出影响冷却效果和使除尘器糊袋等问题，我公司专门设计缓冲焦油沉降器，采用自然冷却方式。缓冲焦油沉降器目的是将短时间发生的超高温或低温炉气在进入后面的旋风空冷器之前，在缓冲冷却器内与原先到达的温度相对稳定的炉气混合停留，具体有五个方面作用：一、使经过缓冲焦油沉降器排出的炉气的温度相对稳定很多；二、对高温炉气起到初步冷却的作用；三、很大一部分粗颗粒的粉尘通过它捕集下来；四、将部分焦油随粉尘收集下来；五、给后面二级变频冷却风机控制系统调整电机速度留有充足的反应时间，以保证进入二级旋风空冷器出口炉气温度在320～350℃的要求。
缓冲焦油沉降器的工作原理是由测出夹水套管之后的炉气温度变送器来控制变频调速风机风量的大小，当出来的炉气温度低于450℃时，后面二级旋风空冷器的变频调速风机自动调小冷却风量，减少热交换，提高二级旋风空冷器出口炉气温度。当出来的炉气温度高于500℃时，后面二级旋风空冷器的变频调速风机自动调大冷却风量，增加热交换，降低二级旋风空冷器出口炉气温度。其灰斗设计角度应大于70度，避免堵灰，高气密性要求，结构上应考虑热膨胀的补偿。缓冲焦油沉降器具体型号为WDHC-80，材料采用16Mn，所有焊接均按照《钢制压力容器》GB150-2000要求制作。
旋风空冷器
当进入布袋除尘器的炉气温度由于密闭电石炉在生产过程中炉气出来后经常会带出焦炭（或兰碳、气焦等）高温火星颗粒，这些火星在密闭电石炉炉气中是基本不可能燃烧的，但是其表面及中心温度是非常高的，光冷却降温只是把气体和其表面温度降下来了，稍大一点的火星或颗粒内部温度肯定是降不下来的，如果这些带有较高热量的火星或颗粒进入布袋除尘器，粘在布袋上释放内能，造成滤袋纤维的炭化，久而久之使滤袋失去过滤效果。旋风空冷器就是利用旋风离心的原理将在缓冲焦油沉降器中没有降下来的火星和重颗粒粉尘从炉气中分离去除下来，另外壳体和内管采用夹套式形式，由变频风机引风进一步冷却，其原理是当进入布袋除尘器的温度传感器测到温度低于230℃时，变频调速冷却风机自动调小冷却风量，减少热交换，提高三级旋风空冷器出口炉气温度。当进入布袋除尘器炉气温度高于250℃时，变频调速冷却风机自动调大冷却风量，增加热交换，降低三级旋风空冷器出口炉气温度，以保证使其到达预定温度260℃。旋风空冷器收集下来的灰通过卸灰装置（灰斗角度大于70度）直接由电动星型卸灰阀送入刮板输送机内，即避免了火星烫坏布袋，又减轻了布袋除尘器的负荷。系统中选用两台旋风空冷器，具体型号为WDKL-60，单台旋风空冷器的冷却换热面积为60㎡，夹套内层材料采用16Mn，外层材料采用Q235。
采用两台旋风空冷器的具体有方面作用：一、进一步冷却尾气，通过变频风机控制，使尾气进入除尘器的温度不高于260℃；二、火星捕捉作用，保证尾气进入除尘器没有火星，不会烧滤袋。三、进一步把尾气中大颗粒灰尘通过旋风捕集掉。
防爆型袋式除尘器
针对密闭电石炉炉气量波动大、温度不稳定、炉气中含有焦油、粉尘较细，粘性高、不易捕集的特点，采用LCDM防爆型高压反吹袋式除尘器，型号为LCDM4-130。
具体技术性能参数如下：
防爆型袋式除尘器
独立单元数
单室过滤面积
单室处理风量
m3/h,最大处理风量：7800m3/h
净过滤风速
≤0.50 m/min
一室检修时净过滤风速
<FONT color=#.70 m/min
允许入口浓度
<FONT color=# g/m3
允许入口温度
220～280℃，瞬间350℃
出口排放浓度
& 20 mg/Nm3
耐高温覆膜玻纤滤料
384条（单室96条）
Φ130×3300mm
根据所处理的密闭电石炉炉气的特性来进行LCDM防爆型布袋除尘器的箱体结构设计。采用完全独立的分体圆形结构，每个箱体进、出口都有一套盲板阀和一套气动蝶阀。另外在每个箱体各安装一套防爆阀，以防发生意外而保护除尘器箱体，到时只要更换防爆阀膜片就可以了。除尘器钢结构内部在设计、生产时要平整光滑，不留死角，灰斗角度要大于70度以防结灰。为便于除尘器检修、置换，其顶部设有放散阀。另外除尘器钢结构内部还要进行高温防腐处理，保证除尘器的使用寿命。设计中还应考虑消除钢结构热应力、补偿热膨胀等问题。
风机满足炉气的输送要求，电机全部为防爆变频电机。要求变频器配置变频器厂家原装输入交流电抗器，配置防电磁干扰EMC滤波器，配置中英文操作面板，输出Du/Dt滤波器，防腐蚀防尘的电路板，将控制面板放置在低压柜柜门上，带3路模拟输出信号，模拟输入输出信号带隔离。所有变频器带150%过载能力。
清灰、卸灰、输灰系统
根据密闭炉炉气粉尘的特性和后面炉气净化后的用途，炉气净化系统的清灰方式采用传统的氮气脉冲清灰。当某个单元需要清灰时其出口蝶阀关闭，同时氮气脉冲阀打开，利用压缩氮气风对该室进行清灰。某个单元清灰完成后该室开始卸灰，由于卸灰时不能有空气漏进去，也不能对外泄露，在缓冲焦油沉降器、旋风空冷器和袋式除尘器下面设计了氮气保护的卸灰系统，在缓冲焦油沉降器、旋风空冷器和4个布袋除尘器的7个下灰口分别设计安装一台DN300电动锁风阀，把低压氮气从其下部的刮板输送机内输入保护炉气不泄出,把灰卸到刮板输送机中，由刮板输送机送入储灰仓后集中外运。在刮板输送机头部设有低压氮气保护，使刮板输送机、储灰仓均处在微正压状态工作，避免空气进入除尘系统。另外在储灰仓顶部设有一台污氮处理器，目的是保持此系统内氮气平衡。
技术特点及优点
l&&&&&&& 高标准设计，安全可靠性强，“三开一备”保证除尘系统能随主机长期稳定运行；
l&&&&&&& 特殊的结构设计加上严格的滤料及零部件选用，可满足极为严格的环保要求，除尘器的排放浓度可确保低于20mg/Nm3；
l&&&&&&& 系统配置高，除尘器富余量大，加大了除尘过滤面积，降低过滤风速，提高除尘效率；
l&&&&&&& 防漏风措施好，保证除尘系统漏风率≤0.02%；
l&&&&&&& 分室清灰技术，保证最佳的清灰强度及效果；
l&&&&&&& 定时或定阻清灰方式可选；
l&&&&&&& 炉气温度自动控制系统完善，确保滤袋不致烧毁；
l&&&&&&& 长寿命设计，主体设备按照使用寿命20年以上进行设计制造
l&&&&&&& 采用一流的高品质零部件，提高设备运行可靠性，减少维护工作；
l&&&&&&& 滤袋骨架为星型骨架，采用冷拔钢丝制作并镀锌处理，具有极好的刚度、强度、制造精度及耐久性，减轻对滤袋的磨损；骨架的使用寿命可达5年以上。
l&&&&&&& 系统增加二个带旋风功能的缓冲式冷却器。加大对炉气温度变化的控制，减轻后面设备的压力，给二台冷却变频风机的加减速充足的反应时间。
技术优点如下：
a.&&& 冷却面积大，降温效果好；
b.&&& 适应突发性高温炉气能力强；
c.&&& 氮气消耗量低、能耗低；
d.&&& 真正实现不停机检修，随主机运行率高；
e.&&& 泄漏率低更安全；
f.& 过滤风速低，滤袋使用寿命长，排放浓度低。
技术性能参数表
型号规格及
主要技术参数
旋风式缓冲
处理量：6500Nm3/h
降温量：～300℃
材质： 16Mn
处理量：6500Nm3/h
降温量：～350℃
材质：内层16Mn
处理量： m3/h，
排放浓度：20mg/Nm3
滤袋寿命：3年以上
阻力：& 1500Pa
材质：Q235
1#冷却风机
（变频控制）
Y4-73№ 9D
风量：60000 m3/h
全压：2200Pa
耐温：200℃
材质：外壳Q235
叶轮用16Mn
2#冷却风机
（变频控制）
Y4-73№ 9D
风量：60000 m3/h
全压：2200Pa
材质：外壳Q235
叶轮用16Mn
粗气炉气主风机
（变频控制）
RMZ200－500
风量：12500m3/h
全压：5000Pa
耐温：260℃
材质：壳体耐热铸铁，叶轮用15MnVR耐磨处理
净气增压风机（变频控制）
RMZ200－1500
风量：12500m3/h
出口压力：12000Pa
耐温：260℃
材质：壳体耐热铸铁，叶轮用15MnVR
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