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电石炉净化灰能源综合利用

净化灰焚烧系统

技术方案

一、 项目背景

年产电石33万吨，每台电石炉配套有净化除尘器， 收集的净化灰含有35%的炭粉，热值大约1000kcal/kg，具有一定的利用价值，而目前净化灰通过填埋处理，造成了能源浪费和环境污染。

为了达到节能减排、改善环境的目的，利用净化灰进行焚烧处理，有效利用这部分热量，变废为宝。本项目建成以后，可有效降低沸腾炉的燃煤用量，大大降低生产成本，具有良好的前景。

二、 设计参数

2.1净化灰气力输送系统：

1、 输送介质： 净化灰（炭粉+石灰粉）， 介质密度按 0.3t/m3， 温度≤90 度，最大粒径<3mm；

2、系统设计出力：净化除尘器至集中灰仓 4t/h(净化除尘器校核灰量 24t/d，富裕系数 400%)，集中灰仓至沸腾炉 1~12t/h（可调）；

3、净化灰输送系统：从净化除尘器灰仓至集中灰仓，每台净化除尘器灰仓下设一台仓式泵，每个主车间内设两台仓式泵以串联形式输送净化灰，可任意输送至2个净化灰仓。共4套输送系统；

4、净化灰焚烧系统： 每个净化灰仓共设1个下料口，净化灰经过旋转卸灰阀进入到喷射器，通过罗茨风机提供动力把净化灰输送至沸腾炉内，供沸腾炉燃烧。共2套净化灰焚烧系统。

5、输送距离：净化除尘器至集中灰仓输送距离不超过 600m，集中灰仓至沸腾炉输送距离不超过 150m；

6、输送高度：净化除尘器至集中灰仓 20m，集中灰仓至沸腾炉 10m；

7、弯头数量：净化除尘器至集中灰仓10 个/线，集中灰仓至沸腾炉5个/线；

2.2灰渣负压收集系统：

1、输送介质：石灰渣，介质密度按 0.9t/m3，温度≤90 ℃，最大粒径<3mm；

2、系统设计出力：4t/h；

3、输送管道数量：1 条；

4、输送单元设计数量：1 个；

5、输送距离：水平距离不超过100m；

6、输送高度：10m；

7、弯头数量： 5 个；

2.3能源介质消耗：

1、仪表用压缩空气：

耗气量：1.2Nm3/min

压力：0.6~0.7MPa；

2、压缩氮气：

输送用氮气：1.2Nm3/min×4=4.8 Nm3/min（固气比12kg/kg）

接收仓流化用氮气：1 Nm3/min×2=2 Nm3/min

除尘用氮气：0.6 Nm3/min×2=1.2 Nm3/min

共计：8Nm3/min×1.2=9.6 Nm3/min；

压力：0.6~0.7MPa；

3、冷却循环水：

冷渣机：15t/h×2=30t/h

罗茨风机：1.2t/h×5=6t/h

共计：36t/h

三、 设计原则

1、新建净化灰收集、输送系统尽量减少对原有的厂区设备作变动，以利于生产的安全、稳定运行。

2、新系统在保障运行可靠、操作方便、维护容易的前提下，力求系统设计先进，设备精干适用，布置经济合理，以最大限度地节省项目投资。

3、所有设备的选型必须技术先进，能耗低，在同类产品中具有国内领先水平或达到国际先进水平，以降低生产运行综合费用，特别要减少维修工作量和节约维修费用，以获得最好的经济效益。

4、在整个系统运行中，不得有粉尘外逸避免造成二次污染；厂区也不得有噪声污染，以利于厂区保持文明、清洁的生产环境。

四、 方案说明

4.1 工艺描述

4.1.1净化灰输送系统

每台除尘器侧灰斗下设一套浓相正压气力输送系统，共 4 套，包括仓式泵、输送管道、助吹管道。4个输送单元共用2个集中灰仓，灰仓体积150m3。集中灰仓下设 1个出料口，出料口下方设一套正压稀相输送系统，共 2 套，将净化灰输送至2个沸腾炉内焚烧。具体配置如下：

在各个除尘器侧灰斗下料口设置一台 XZ30 手动检修门，便于下游设备检修隔离用。在各手动检修门下方设置一个金属膨胀节，用于吸收热冷位移。在各金属膨胀节下设置一台套 QPB2 型浓相型仓泵，QPB2 型浓相型仓泵体积2m3，包含进料门、排气阀、出料门、气化阀、仓泵本体全套，使用称重模块检测仓泵内粉尘含量，此方式比料位计更加准确的反映泵内物料含量。每条输送线单独运行，互不干扰。气源采用经处理过的压缩空气，风量及风压、品质满足输送系统需求。

　净化灰通过输灰管道输送至接收仓内。

集中灰仓共设 2 个，钢结构形式，有效容积 150m3。每个集中灰仓下设 1 个出料口。在集中灰仓顶设置一台 DMC-84 型布袋除尘器和一台 508 真空压力释放阀及高低料位计，布袋除尘器主要用于处理各个气力输送单元所产含尘气体和库底流化风，保证库内保持微负压状态。真空压力释放阀主要用于库内压力过大时释放压力用，防止灰库爆炸，保证灰库安全，同时可作为进入库内的检修孔用。料位计设置有高、低料位计，主要用于检测库内料位高和低用，提醒运行操作人员掌握库内料位情况。

通过2根输灰管道将集中灰仓内灰粉输送至2 台沸腾炉。单条管道单独组成一个输送单元，每个单元设置1台罗茨风机，共三台风机（2用1备）。输送单元弯头部位全部采用复合陶瓷耐磨弯头，直管部位为 20#无逢钢管。

　同时在每条输送管道上设置压力变送器，动态检测各管道运行中压力情况。

为防止灰粉受潮、板结、结拱，造成下灰不畅或不下灰，在各个净化除尘器侧的灰斗锥部和集中灰仓锥斗部位设置流化装置。

净化除尘器旁仓斗下料口至地面预留 3m 净空高度，集中灰仓灰斗下料口至地面预留 2m 净空高度，以便设备安装。

4.1.2灰渣负压收集系统

在每个沸腾炉出料口下方各设一台冷渣机和卸料设备，配套负压泵。

具体方案如下：

在各个灰渣落料口设置一台 XZ30 手动插板阀，便于下游设备检修隔离用。在各手动插板阀下方设置一台冷渣机，用于将灰渣由1000℃冷却至200℃以下。

每台冷渣机需要冷却循环水15t/h，2台同时使用需要冷却循环水30t/h。

4.2系统流程（详见系统流程图）

4.2.1净化灰输送系统：

4.2.2净化灰焚烧系统：

4.2.3灰渣收集系统：

4.3 电气控制

采用可编程序控制器（PLC）自动程序控制，具备系统工艺 PC 模拟监视、参数显示、报警等功能。整个系统可实现现地手操、远方手动、全自动运行。

控制系统特点：

气力输灰控制系统采用 PLC 控制，控制范围为整套气力输灰系统。其主要由两大部分组成：

a) 机械执行部分：由各输送系统的阀门和执行机构及系统设备等组成。

b) 自动控制系统： 由压力传感器、料位计、PLC 可编程控制器和控制箱等部件组成。

在自动控制系统中，具有完整的控制功能。并有较高的智能化，能自动地对现场各种情况模拟反映，使操作人员不到现场也能了解现场情况和设备的运行状态。

PLC 预留与远方通信接口，可实现与远方通信并在远方操作控制。

自动控制共分成三部分，PLC 可编程控制器、 就地控制箱及传感器组成。

a) PLC 可编程控制部分

采用一套 PLC 进行控制，直接控制和协调各输送系统，并可监视各设备的运行工况，对灰管压力进行监控。

用数显仪表来显示输灰管道的工作压力。

对各输送设备进行监控。对运行中的各种不正常情况，发出声光进行报警，提醒操作人员注意。在报警时，相应的显示灯亮和闪烁，蜂鸣器发出报警声音，其中声音可以关闭，但关闭后不影响第二次报警。报警如下：

集中灰仓料位计报警

输送设备故障报警

输送超压报警

输送超时报警

b) 就地控制箱

为方便调试和维护，对浓相型仓泵配置了就地气控箱。

就地控制箱采用双层密封门，能在现场的各种恶劣工作环境下正常工作。

当转换开关在就地位置，且 PLC 控制系统允许时，全部可以现场手动操作。以方便调试和维护。

c) 传感器部分

传感器部分为工作中参数测定，如工作压力和灰库料位。其中主要是：

管内测压传感器: 采用压力变送器，4-20mA 输出，装于气源和输送管道上，用于监测浓相型仓泵工作时气源管内和输送灰管内压力。

五、系统特点

该输送系统具有投资省，综合运行费用低，系统稳定，安全可靠，检修操作简单，自动化程度高等特点。具体特点如下：

a) 系统可靠性强。运行方式灵活多变，可连续运行，也可定期运行。

b) 系统输送能耗低。由于采用较高的混合比，降低了气源设备功率。

c) 系统磨损小。采用较低的输送速度，众所周知，气力输送系统的管道磨损与输送流速及混合比成正方比例关系，所以低管道流速及低混合比必然大大降低管道磨损，延长管道使用寿命。

d) 操作简单。由于采用 PLC 控制自动运行，自动化程度高，故操作相对简单。

e) 维护费用低。主要设备均采用特殊材料制作，不易损坏，只需按时更换易磨损件即可，大大降低维护费用。

六、环保与经济效益

6.1 环保效益

目前净化灰一般通过自卸车运至灰场填埋处理。净化灰在斜灰、输送、倾倒等环节均产生较大扬尘，致使作业现场粉尘严重超标，污染周围环境。随着新《环保法》的颁布实施，环境污染为题得不到解决会给企业带来经济处罚的损失。《固体废弃物污染环境防治法》规定“以填埋方式处置危险废弃物不符合国家有关规定的，对危险废弃物排放征收排污费”。

利用气力输送、焚烧处理后，不仅彻底解决了净化灰污染问题，企业现场及周边环境明显改善，实现企业清洁生产，保障企业循环经济可持续发展。

6.2 经济效益

采用净化灰作为炭材烘干的燃料，解决了净化灰后续处理的难题，具有较好的经济效益，取得经济效益情况如下：

（1）运费及人工费

经统计，净化灰产量约为电石产量的5%，本项目年实际生产33万吨电石，年产净化灰约1.65万吨，每吨净化灰运费及人工费按20元计算，年节约运费及人工费33万元。

（2）节约煤炭消耗

炭材烘干车间的沸腾炉使用煤炭作为燃料，为炭材烘干提供热量。

　4台电石炉净化灰产量约为4t/h，净化灰热值为1000kcal/kg，因此净化灰每小时提供热量约4000×103 kcal，若用净化灰作为燃料，相当于每小时节省0.667t煤（煤热值按6000 kcal/kg计算），一年节省约5336kg煤炭，如果煤炭价格按市场价500元/吨计算，年节约煤炭费用267万元。

综上所述，公司每年可实现的直接经济效益达300万元。