1、电石生产的节能减排电石生产是高耗能、高污染的行业，目前中国是全世界最大的电石生产大国，在世界范围内节能减排的大气候下，中国电石行业节能减排的任务是非常艰巨的。电石生产的高耗能和高污染是电石行业长期困扰的问题，涉及的问题比较多，现就有关节能减排的几个主要问题进行探讨。主要探讨问题有：回收电石炉气并加以利用；粉料的利用；使用精料降低电耗等。其他生产操作上的问题本文不进行讨论。1电石企业炉气的综合利用1.1 电石炉气利用的前提条件：炉气的收集和净化。1.1.1 建设密闭电石炉，将炉气全部收集。从电石生产热量分析可知，每吨电石副产炉气约400m3（Nm3） 热值约 11723kJ/m3（2800kca
2、l/Nm3） ，约相当于160kg 标煤，电石生产副产炉气的利用具有很高的节能价值。若想利用炉气，首先要建设密闭电石炉，只有密闭电石炉才能将炉气全部回收，具有节能的明显优势。电石炉气折标准煤量定量分析如下：电石 产 量 万 t/a 炉 气 量 万 Nm3/a 炉气热值折标煤 t/a 备注4.5 1800 7200 9.0 3600 06 年全国产量 14400 1177 470800 1883200 密闭电石炉技术，在国内无论是装备或生产管理已拥有成熟的经验。从六十年代至今，引进过日本、挪威等国家的多种密闭电石炉设计和制造技术。设计和制造均已国产化。25500KVA 的密闭电石炉已拥有多台，把
3、持器的形式已有多种，更大型的密闭电石炉也在筹划建设中。1.1.2 炉气净化技术炉气净化本身不是节能的直接措施，而且要消耗掉一部分动力。由于密闭电石炉炉气含有大量的粉尘，含尘量约80150g/m3（Nm3），不能远距离输送，为利用电石炉气，必须将炉气中的粉尘除去，将炉气进行净化，使炉气能够输送，进而加以利用。炉气净化的工艺方法可采用干法或湿法。湿法净化技术成熟，但由于耗水量大，且净化后的污水中含有CN-造成二次污染，必须进行污水处理，故流程较长，其发展受到限制。炉气干法净化，从八十年代至今，引进过日本、挪威等国家的技术。国内各工厂在使用过程中存在一些问题，分别进行了一些改造和完善，有的工厂改造后
4、已取得良好的成效，已达到正常连续运行。（湿法净化和干法净化的具体方法这里不做介绍）1.2 电石炉气利用净化回收后的炉气利用途径有多种。可作为企业内部的燃料使用，也可输出作为能源或碳一化学生产的原料。下面介绍几种主要炉气利用的方法：1.2.1 气烧石灰窑。在电石企业内，气烧石灰窑所需用的炉气与电石生产副产炉气量理论上基本平衡。炉气作为气烧石灰窑的燃料，既节能又消除了炉气的污染，而且气烧石灰质量均匀，反应活性好，可使电炉电耗下降。气烧石灰窑是一项先进的技术，在电石企业内部，气烧石灰窑以电石生产副产炉气作为燃科是最合理的炉气利用措施。采用气烧窑时应选用热效率高的窑型。现将几种气烧窑能耗参考指标介绍如
5、下：西德维曼斯台尔公司双筒窑 西德维曼斯台尔公司双斜窑 日本金刚石公司中心喷咀窑 意大利费尔卡克斯公司方型双梁窑热耗 J/kg 石灰（kcal/kg 石灰） 3600003777000（860950） 3936004145000（940990） 41870005024000（10001200 ） 3893000（930）气烧石灰窑，在国内已引进过西德、意大利等国家的双套筒窑、方型双梁窑等多种形式的技术。设计和制造均已国产化。使用情况良好。1.2.2 余热锅炉余热锅炉是一项密闭电石炉炉气不经过除尘而直接利用的技术。从七十年代杭州电化厂等工厂开发成功至今，已取得许多经验。余热锅炉的形式也在不断改进
6、和完善，技术已比较成熟。密闭电石炉余热锅炉产生蒸汽量经验数据如下：国内某厂 1 吨电石产生约 2 吨蒸汽（0.8Mp）。密闭电石炉余热锅炉还有良好的环境效益，同时将炉气中氰离子进行了焚烧。1.2.3 利用炉气作燃料干燥炭材。1.2.4 炉气输出作为专用燃料，例如吉林电石厂曾利用电石炉气送化肥厂作专用燃料。1.2.5 炉气输出掺入城市煤气作燃料，例如吴凇电石厂曾利用电石炉气输出掺入城市煤气使用。1.2.6 利用炉气作原料的碳一化学研究例如吴凇电石厂曾开发成功利用电石炉气制造光气。例如吉林电石厂也曾研究开发利用电石炉气制造草酸，但没有实现工业化。2 电石企业粉料的综合利用：空心电极技术。空心电极是
7、一项利用粉料的先进技术。在石灰，炭材加工，运输和贮存过程中，会产生 1015左右的石灰粉、焦粉，无烟煤粉等粉料，若将粉料弃掉则浪费了能源，增加了成本，污染了环境，而采用空心电极技术可将这部分粉料作为生产电石的原料消耗掉，并使电极糊的消耗下降，是一项很好的节能措施。既降低了电石单位产品全焦耗，节省了电极糊，又利于电炉的调节。因此空心电极技术是一项很好的节能措施。采用空心电极后节约能源折标准煤量定量分析如下：电石产量（万 t/a） 4.5 9.0 1177 备 注节约实物（t/a） 耗焦粉 2547 5094 666182 以电石焦耗 566kg 计空心电极耗粉料 10%估算耗灰粉 4208 84
8、15 1100495 以电石灰耗 935kg 计空心电极耗粉料 10%估算节约电极糊 675 1350 176550 采用空心电极前电极糊耗 35kg/t 电石，采用空心电极后电极糊耗 20kg/t 电石计实物折标准煤（t/a） 焦粉折标煤 2473 4946 646827 1kg 焦粉折 0.971kg 标准煤灰粉折标煤 571 1142 149348 3977460J/kg以石灰热耗（950kcal/kg）估算电极糊折标煤 578 1157 151300 1kg 电极糊折 0.857kg 标准煤折标煤总计 3622 7245 947485 空心电极技术，从八十年代至今，引进过日本、西德、挪
9、威等国家的技术。国内工厂在使用过程中又予以改造和完善，设计和制造均已国产化。3 采用精料，以减少杂质副反应耗电损失。3.1 电石生产中杂质副反应耗电损失选用精料，可以减少杂质的副反应的耗电损失。关于电石生产的耗电定量分析，由于原料、设备，操作等方面的差异，国内外密闭电石炉热平衡数据不尽相同，现参考取日本金刚石公司提供热平衡数据如下：注：以输入电能为 100 作基准。从上表可知，杂质副反应耗电占电石生产输入电能的 4.12，其杂质耗电量折标准煤举例如下（电石单位产品电炉电耗以 3300 度/吨计）。电炉产量（万 t/a） 杂质副反应耗电（kWh/ a） 耗电折算标准煤（t/a ） 备 注4.59
10、.01177 6118200122364001600249200 7521504196690 以杂质副反应耗电占输入电能 4.12%估算1kWh 折 0.1229kg 标准煤从上表可知，杂质副反应耗电从宏观看也很可观。因此，电石生产应采用精料，最大限度地降低杂质副反应耗电。3.2 严格控制石灰石原料质量，保证石灰质量。国内电石用石灰石矿工业指标一般要求为：CaCO396MgO1SiO2lR2O3lS0.2P0.06从国外资料可知，西德、日本等国家密闭电石炉用石灰石 CaCO3 含量在 98以上，含泥量在 0.2%以下。密闭电石炉用石灰石除应符合电石用石灰石一般要求外，有条件的地方，宜选择 Ca
11、CO397%，MgO0.6的优质石灰石，石灰石中夹带的泥沙应采取清理措施，以保证生产出优质石灰。生产实践证明，石灰石中杂质增加，或石灰生烧量增加，均使电炉电耗增加，且对电炉带来其它不利影响。因此，要控制石灰石中杂质含量和石灰生烧量等。3.2.1 石灰石中杂质的影响石灰石中的杂质对电耗焦耗都有直接影响，而且对熔炼操作极为不利。因为在反应中金属氧化物还原时要消耗热量，浪费焦炭和电能。关于石灰石中的杂质对电耗影响收集到的参考经验数据差异较大。而杂质的还原率，还和电石质量有关，电石质量越高，还原率也就越大。据物料平衡，它们的还原率 MgO 是 80100%，SiO2 是4060%，Fe2O3 是 30
12、50%，AL2O3 是 510%3.2.2 石灰生烧量的影响在电石炉内，生烧石灰中的碳酸钙要进一步分解生成石灰，再与焦炭反应生成电石。分解碳酸钙要耗电，增加了电石的电耗。同时生烧石灰中有二氧化碳成分计入，生烧率过高，要影响到炉料的配比，打乱电石炉的正常生产秩序。关于石灰生烧对电耗影响收集到的参考数据是，石灰生烧量每增加1%，当石灰投炉量为 900 公斤/吨电石时，将使每吨电石增加电耗8.5 度，并多用焦炭 1 公斤。石灰生烧量：气烧窑4，混烧窑6 （8），并应尽量提高石灰活性。3.2.3 石灰吸水的影响在生产和贮运石灰过程中，因接触空气而生成一部分氢氧化钙，另外，碳材中的水分对石灰的风化也有影
13、响。石灰吸水也是注意的重要问题。除了粉化石灰严重影响生产操作外，消石灰在电石炉内反应的过程中要消耗电能和焦炭。26 千卡39.6 千卡石灰吸水情况是很容易发生的。收集到的可参考的经验数据如下：在干燥仓库中存放四昼夜后，其含水量几乎增加 3 倍；在普通仓库中存放 19 昼夜后，其含水量几乎增加 12 倍，可达到 10%。因此石灰出窑后预防吸潮很重要。3.3 优选焦炭冶金焦是生产电石的主要碳素材料，固定碳应84，灰分15 。国外电石生产用焦炭固定碳高，约在 90以上。鉴于国内实际情况，期望使用固定碳高的焦炭。入电石炉的焦炭必须经过干燥，使水分1%。生产实践证明，焦炭中灰分增加或水分增加，均使电炉电
14、耗增加，因此，要控制焦炭中灰分含量和水分含量。3.3.1 焦炭中的灰分对电耗的影响据西德资料介绍，炭素中的灰分每增加 1%，每吨电石就要多耗电5760 度。日本也有资料说对发气量为 300 升/公斤的电石有如下关系：灰分含量（%） 7 9 10焦炭耗用量（公斤/吨） 540 551 546电耗（度/吨） 3200 3280 3360分析表中数据粗略推算，炭素中的灰分每增加 1%，每吨电石就要多耗电 4080 度。如取平均值，也是在 60 度左右。因此，力求使用灰分少的焦炭是十分必要的。一般要求含 C84%。3.3.2 焦炭中的水分对电耗的影响国内某电石厂曾有过测定结果：焦炭中的水分每公斤要耗电
15、 2 度，投炉量一般是 625 公斤，那么，每增加 1%的水分，每吨电石将增加电耗 12.5 度，生产实耗是 1015 度，同时增加焦炭消耗 2.6 公斤/ 吨。国内另一有机化工厂曾做过十天以上专门性的对比试验，结果表明：当焦炭水分由 9.4%减少到 5.6%时，电耗下降 48 度/ 吨；粗略推算，每增加 1%的水分，每吨电石将增加电耗 12.6 度。同时电石的产量增加 35 公斤；电石发气量提高 1.9 升/公斤。以上两厂测定结果非常相近。因此使用干燥过的焦炭是十分必要的，通常要求应控制水分在 1%以下。3.4 严格入炉原料粒度炉料粒度在适宜的尺寸范围内，可提高产量和降低电耗。炉料粒度对电石生产也是很重要的。粒度过大，接触面积小，反应较慢；粒度过小，炉料透气性不好，影响电石炉的操作。各种碳材在粒度不同时其电阻相差很大。一般是粒度越小，电阻越大。电极易于深入炉内，对电石炉操作有利。但粒度过小，则透气差，容易使炉料结块，反而不利。因此要合理选择炉料粒度。石灰粒度要和电石炉容量大小及焦炭粒度大小配合起来确定。生产实践可供参考经验数据是：电石炉容量 KVA 焦炭粒度（毫米） 石灰粒度（毫米）20000 以上 520 8401000020000 318 535500010000 315 530石灰和焦炭粒度合格率规定，是为了保证炉料的透气性和反应的均匀性。
