电石生产中的节能减排技术论文18984.doc

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1、 毕业论文题 目：电石生产中的节能减排技术摘 要随着经济的发展，传统模式的化工企业以及一些高能耗高污染的企业的危机日益严重。化工生产中的节能减排问题,尤其是电石行业,既是用能大户、又是排污大户的化工行业，形势更加严峻。所以节能减排问题应该得到足够的重视。我的论文主要内容是简单介绍了电石的性质、生产设备、生产工艺及电石行业的节能减排问题的解决方案、设备选取及工艺改进建议等。希望能够使节能减排问题得到好的改善，从而改善电石行业现状。关键词: 生产设备；生产工艺；电石行业；节能减排目 录引 言3第一章 电石生产及节能减排目标41.1电石的性质41.2电石生产工艺41.2.1电石生产的基本原理41.2

2、.2配料要求41.2.3密闭电石炉工艺流程51.3行业节能减排目标6第二章 电石工业节能减排技术72.1关键节能点72.2电石炉气的减排及利用72.3电石渣的利用82.3.1生产普通水泥82.3.2建筑材料92.3.3化工原料92.3.4三废处理92.3.5用作选矿调整剂102.3.6电石渣的利用建议102.4设备选取及工艺改进建议112.4.1电石炉的选取112.4.2炉气净化设备112.4.3电石生产的新技术12第三章 电石行业节能减排的展望12总 结13参考文献14致 谢15引 言随着电石工业的发展，人类经济活动对资源环境的影响越来越大，电石工业“高能耗,高污染”问题日渐突出，19世纪末

3、20世纪初世界已出现了不可再生资源的日渐枯竭、环境污染、生态破坏、人口急剧增加等问题。电石是高能耗产品之一,也是重要的基本化工原料。我国电石生产能耗水平与国外相比差距很大。国内各生产厂之间的差距也很大。在能源日趋紧张的情况下,找出电石炉工艺参数之间的关系,对节约能源,降低产品成本,提高经济效益是十分重要的。电石更是化学工业的重要原料，也是消耗电力和焦炭等能源较多的产品，每年耗电量约占全国发电量的1.8，耗焦约150万吨。我国的电石生产虽然发展较快，但电石电耗和综货能耗与国外先进企业相比，差距较大。当前我国电石企业面临的资源和环境形势十分严峻。这已威胁到电石企业的持续发展。因此，节能减排的大力实

4、施是保持可持续发展、寻求新的发展空间的必然选择。第一章 电石生产及节能减排目标1.1电石的性质电石化学名称为碳化钙，分子式为CaC2，化学纯的碳化钙几乎是无色透明的，极纯的碳化钙是天蓝色大晶体和淬火的钢颜色一样。工业品碳化钙主要成份是碳化钙其余为游离氧化钙、碳以及硅、镁、铁、铝的化合物及少量的磷化物、硫化物。工业用电石纯度约为70%-80%，外观随碳化钙的含量不同而呈灰色、棕色、紫色或黑色的固态物。含碳化钙较高的呈紫色。其新创断面有光泽，在空气中吸收水分呈灰色或灰白色。电石的化学性质非常活泼。遇水激烈分解产生乙炔气和氢氧化钙，并放出大量的热。熔点随电石中碳化钙含量而改变。纯碳化钙熔点为2300

5、；工业产品电石一般含碳化钙约80%，其熔点为2000左右。1.2电石生产工艺1.2.1电石生产的基本原理工业电石是由生石灰和碳素原料（兰炭、焦炭等）在电炉内于1900-2200高温下按方程式：CaO+3CCaC2+CO-466千焦，反应。碳化钙是由石灰和碳化合而成，每生成一个碳化钙分子，需要一个分子的氧化钙和三个原子的碳，每生成一个分子的电石，需要吸收466千焦的热量。1.2.2配料要求炉料配比：石灰焦炭 100：5870（干基）碳素原料粒度325mm90%碳素原料水份 1%石灰粒度540mm90%1.2.3密闭电石炉工艺流程合格的石灰,焦炭进入配料站的料仓，根据设定配比经振动给料机分别进入称

6、量斗， 依据料斗限位，按照先后顺序，经振动给料机、皮带运输机混合后进入环型料仓，石灰、焦炭在高温条件下进行反应生成液体电石，料管内的混合料依靠自重连续进入炉内电极周围。电石炉内熔炼好的液体电石，定期排出，经流料嘴流入出炉小车上的电石锅。用牵引机拉进冷却房，经5吨行车吊下冷却、空锅倒出、由卷扬机拉回炉口待下一炉出炉。电石炉炉气经引气管送入炉气净化系统，经除尘降温后，温度达到220260，含尘量50/m3以下。电石炉的循环冷却软化水回水，经循环水回水管送至热水池，由热水泵将热水池内的热水抽至冷却塔，冷却后的水进入冷水池，然后通过冷水泵将冷水池内的水送至电石炉。在冷却厂房冷却好的电石，用双梁天车吊入

7、破碎平台，经600900鄂式破碎机破碎合格后经皮带输送机进入成品仓，包装后按级别入库。或散装直接装车电石砣售出。流程如下图所示：图1-1电石生产工艺流程图1.3行业节能减排目标清洁生产标准-电石行业（HJ/T430-2008）规定，每生产1吨电石，标煤消耗至少低于1.2吨，电炉电耗至少低于3400千瓦时吨，焦炭单耗至少低于0.63吨，石灰单耗至少低于1.05吨，水的单耗至少低于2吨；每千克电石的平均发气量至少大于280立升；而废物的利用率均要求达到100。而这样的目标,仍然有大量的的电石企业依然无法实现。这也说明电石行业形势严峻,节能减排迫在眉睫。5第二章 电石工业节能减排技术节能减排技术一般

8、包括几个方面分别是电石炉气、电石渣的回收利用和余热利用等方法。首先我们介绍一下关键节能点的来源。2.1关键节能点关键节能点的即为：电石炉气、电石渣。电石的生产过程中，因以焦炭、石灰石为原料，反应后产生电石渣生成以CO为主的电石炉气，并放出大量的热。这些废气、废渣和废热处理和利用就是我们节能减排的主要目的。2.2电石炉气的减排及利用电石炉气的减排关键还是在于电石炉的选择上。开放式电石炉在生产中烟气直接排放,污染严重,能耗高,操作条件恶劣,目前国家已明令淘汰。内燃式电石炉在炉顶上加了烟罩,生产中产生的大量CO 在炉内燃烧后排放,操作环境有所改善,但综合能耗高,环境污染问题仍然存在,为国家限制发展的

9、工艺。由于各方面的原因,目前占产量98 %以上的电石是在这种炉型中生产的。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。但是由于投资、技术和安全的原因,目前在我国还处于起步和摸索阶段。减少炉气污染物排放量的一个根本措施就是改用密闭式电石炉，减少污染物排放的同时实现了污染物的综合利用。炉气主要成分为CO,碳一化工技术的发展,特别是甲醇羰基化技术在工业上实现规模化生产,为电石炉气化工提供了工业化技术基础。所以可以将电石炉气作为其它工业用气。矿热炉除了生产电石外, 还可生产铁合金、工业硅、黄磷、

10、刚玉等。其反应机理都是利用碳作还原剂进行氧化还原反应而得到不同的产品,因此炉气化学成分都是以CO 为主的可燃气体。我国每年的铁合金产量大约450万t , 工业硅产量70万t ,黄磷也数十万t ,其炉气排放量大约是电石炉气的2倍。如果将电石炉气化学利用的成功范例推广到整个矿热炉产业, 将对整个国民经济能源节约、资源利用、环境保护有着重大贡献。2.3电石渣的利用电石渣的用途广泛,下面介绍一些常见的用途。2.3.1生产普通水泥生产水泥是电石渣综合利用的重要途径，与石灰石相比，电石渣的分解热低、钙含量高，单位熟料烧成热耗下降约1/3。每生产1t 熟料可节约1.28t优质石灰石，同时少向大气中排放0.5

11、7tCO2。同时电石渣的掺入有利于低品位石灰石矿的利用。目前利用电石渣生产水泥的主要工艺有如下几种：1、机立窑工艺2、传统湿法窑工艺3、带压滤的湿法窑工艺4、生产微晶玉石等装潢用建材湿磨干烧工艺5、新型干法生产工艺近年来，新型干法生产工艺也开始出现在电石渣制水泥项目上，一般电石渣掺入质量分数在15%以下。2005年8月淄博宝生环保建材有限公司的“干磨干烧”电石渣制水泥生产线投产，熟料热耗3181kj/kg，电石渣掺入质量分数达50%以上。水泥生产工艺、规模的选择，应综合考虑电石渣的化学成分及处理量、当地水泥市场及产能分布、能源价格等情况，分析企业的实际情况，以消化处理电石渣为宗旨，选择最适合的

12、路线，不要盲目追求技术的先进性。2.3.2建筑材料1、直接作为石灰使用2、配制废渣砂浆和生产砌筑水泥3、生产新型环保建筑材料4、生产微晶玉石等装潢用建材5、生产涂料6、用于玻璃生产2.3.3化工原料1、纯碱蒸氨联产氯化钙2、用于氯碱及其后续产品生产3、生产环氧丙烷等产品时用作皂化剂4、生产氯酸钾5、生产草酸及甲酸钙6、生产碳酸钙或用做PVC和橡胶填充料7、用于生产电石2.3.4三废处理1、将电石渣用于三废处理可减少“三废”排放、降低治理费用。目前应用较多的有酸性废水治理、含氟废水治理、含磷废水治理和煤泥水处理等。2、处理酸性废水和重金属离子3、治理矿山固体废渣、废水4、处理含氟、磷、砷和重金属

13、离子废水等5、用于煤炭燃烧中固硫及烟气脱硫2.3.5用作选矿调整剂浙江巨化化工矿业用电石渣代替石灰作调整剂试生产，效果与石灰相比并没有明显的差异。新疆钢铁用电石渣调节浮选作业PH 值，试验表明技术可行，经济合理。昆明钢铁集团使用电石渣代替烧结矿配料中石灰石粉，提高了烧结机的生产率，降低了能耗和成本。2.3.6电石渣的利用建议电石渣的综合利用应因地制宜，选取适合本地本厂的处理工艺，在保证社会效益的前提下取得一定的经济效益，建议如下：1、在电石渣的综合利用中应推行联合治理、综合利用的观念，与电厂、矿山、建材等企业联合，创建如电石渣-纳米碳酸钙-管用PVC专用料、电石渣-纯碱蒸氨-氯化钙等循环经济产

14、业链，实现联合生产。建立电石渣-粉煤灰、电石渣-烟气脱硫等联合治理模式，达到电石渣资源化、无害化利用的目的。2、在电石渣处理过程中，时常需要将电石渣湿料烘干，应尽可能地利用生产中的废热，最大限度地降低治理成本。3、对于电石渣产生量较少的企业(10kt/a以下)，可以选择生产碳酸钙等精细化工产品、涂料、瓷砖等工艺处理电石渣，保证经济效益；对于电石渣产生量中等的企业(100kt/a 以下)，可以选择生产新型建材等产品，降低投资；对于电石渣产生量大的企业(100kt/a 以上)，生产水泥是较好的处理方式，在水泥生产工艺选择时，应对电石渣的组分、本地水泥市场、能源价格等进行必要的调研，并与水泥行业政策

15、相结合，确定真正适合的工艺，避免求新求大的弊端。2.4设备选取及工艺改进建议 2.4.1电石炉的选取电石炉有各种类型，按炉子的密闭状况分成开放炉，半密闭炉和密闭炉三种。密闭炉在技术上较为完善，污染少，是目前主要采用的电石炉。它的机械化和程序控制程度较高，炉料通过料管自动加料，压放电极也是由电钮进行程序压放。 密闭炉的炉膛。炉体外壳由钢板制造，并用钢横梁和钢肋加强。炉膛底内衬炭素砧和捣实的炭素，炉侧壁内衬耐火砖或捣实的耐火材料。放料炉咀，由于温度特别高，可用增强结构或水冷形式。炉盖是以水冷梁为骨架，砌以耐火材料构成。炉盖上有投料口，检查孔，测温孔，防爆孔，炉气排出口和三个电极插入口。三个电极按三

16、相对称布置。炉体内反应空间的大小由电极直径的大小，间距以及电弧作用范围来确定。圆形电极的间距与其直径成正比，而电极直径由炉子容量大小而定。例如容量40000KVA的电石炉，炉内径8210mm，外径9400mm，炉深3110mm，电极直径1350mm。 炭电极把大电流导入电极端头，在炉内进行电弧燃烧而把电能变换成热能。电极本体由把持筒，电极把持器，电极升降装置，电极压放装置和电极水冷系统等组成。把持筒又称电极外筒，用以悬挂电极和电极把持器的。把持器是用来夹紧电极和导入电流。电极在生产过程中不断消耗，需定时压放电极，以满足工艺要求的电极工作长度。大型密闭炉用油压自动压放电极。 所用电极是一种连续自

17、焙电极，它由电极糊与铁壳组成。电极糊在电石炉内经过1000高温焙烧，使它自动炭化成电极，所以又称自动烧结电极。电极糊是用无烟煤，焦炭粉或石油焦为原料，由沥青和煤焦油配制成的粘结剂，经混捏成型而成，要求控制其灰分4%左右，挥发分16左右。 电石炉内生成的电石，定时通过炉咀释放出来，流入铸铁制成的电石盘，由轨道小车送到冷却厂，冷却后破碎。 2.4.2炉气净化设备 生产中炉气的回收量约为400m3/吨电石，炉气的组成是：CO 70-90%；H22-6%；CO2 1-3%；O20.2-1.0%; N2 5-20%.CO用途很广，应加以回收利用。炉气温度400600，含尘量达100g/m3，需净化降温。

18、净化方法常用洗气机法或文丘里法。它们都是湿法，可使炉气先冷到室温，含尘降到50mg/m3以下。 2.4.3电石生产的新技术 机械化出炉 采用出炉机械手，或出炉机操作，使操作人员的安全和环境得到明显的改善。 气烧石灰窑 利用电石厂副产炉气作为燃料来煅烧石灰石，不仅易自动控制，提高生产率，而且制得生石灰比较柔软，反应性较好。 炉气的干法净化，湿法净化带来的主要问题是污水中氰化物含量高，达20mg/l左右，目前尚无经济有效的除氰方法。干法净化是用间冷方法使炉气冷到250以下，然后先用布袋过滤除尘，再用间冷方法冷到室温，气体经脱水脱焦油后送用户。收集的粉尘可加工成苦土石灰肥料。 空心电极技术 本技术的

19、关键，是把电极中心做成空心形式，用作为粉末料直接投入电石炉熔池的管道。焦粉粒度02mm，石灰粒度0-4mm，配比可按需调节。粉末料约占总量的1215%，它不但价廉，而且可以降低电极消耗一半以上，也为提高电炉效率，稳定电石生产的质量和产量创造了条件。 电子计算机集中控制技术 集中控制包括工艺条件，电气参数，电极压放，空心电极和原料及配料的输送等，使电石炉操作经常处于最佳状态，保持稳产高效。新建密闭式电石炉，容量要在1.65万kVA 以上，并且配套炉气余热回收利用装置。高温炉气不要直接排放。改扩建新增电石炉生产规模应小于年产4.5万吨，新建电石炉容量要尽可能在15000千伏安以上。改、扩建项目应采

20、用节能型新工艺和高效设备。杜绝建设敞开式电石炉。1推广炉气干法净化，回收利用电石炉气，大中型电石炉采用配料密闭和自动上料系统，采用空心电极生产技术。第三章 电石行业节能减排的展望目前电石整体市场陷入僵持和观望之中。市场呈现出两种不同的状况：一方面，电石到货较多库存较大，排队卸货较为明显的PVC企业，下压电石接收价的现象仍有出现；另一方面，遭遇限电的部分电石主产地区因产量减少货源供应不足，所以试探性上调出厂价格，或是前期接收价偏低的PVC企业，在到货明显减少后重新上调电石接收价，带来价格反弹。由于我国电石消费对于聚氯乙烯行业的依赖程度较大，金融危机暴发后至今聚氯乙烯行业一直处于低迷状态，导致电石

21、企业的生产经营受到很大影响。因此，电石行业今后急需降低对于聚氯乙烯行业的依存度，拓宽下游应用领域。比如，可以发展电石法1，4-丁二醇、氯丁橡胶、醋酸乙烯、聚乙烯醇及其衍生物等产品，实现电石下游产品的多样化，使电石就地转化为高端产品，实现产品的高性能化、专用化、绿色化和高附加值化，增强企业的竞争能力。2012年对于电石行业来说机遇和挑战并存，是产业优化升级的关键之年。进一步提高电石行业技术装备水平，淘汰落后产能，加快升级改造，避免电石产销失衡造成的价格大幅波动，引导、满足和丰富下游产业的需求，都能使电石行业和企业走上良性发展的轨道。2待添加的隐藏文字内容1总 结随着科技进步,化工行业发展迅速。而

22、化工行业对环境资源的影响越来越被凸现出来,这就不得不引起我们的重视。高耗能的企业主要是电石行业为主的化工行业.所以技能减排是解决问题的关键。一般节能减排有以下几个方面:1. 生产上降低能耗2. 选择环境友好型原料3. 工艺上改进4. 对排放物回收利用这有更好地实施节能减排措施,才能让我们生产更进一步融入当今发展趋势。企业才能在经济资源浪潮中,扬帆远航。参考文献1 孔祥武以节能减排为基点建设节能型环保型电石装置第四届电石行业健康发展论坛暨电石行业技术交流会论文集，2008：2 张和生基于清洁生产的节能减排技术研究与应用太原：太原理工大学，19983 冯西桥中央部署加强节能减排管理原则同意“十二五”节能减排综合性工作方案北京：清华大学核能技术设计研究院，1997：4 蒋维钧化工原理北京：2010：页码90-1035 王方节能减排的重要性J1998，起止页码50-69致 谢本论文是在老师的指导和关怀下完成的。在我遇到问题和困难时，是老师给予了鼓励和帮助，使我最终完成课题任务，老师治学严谨,学识渊博,是我不仅接受了全新的思想观念,领会了经本的思想方式,掌握了通用的研究方法,而起还明白了许多待人处事的道理,在此向老师表示由衷的感谢。