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8600電石尾氣在線分析系統(tǒng)
電石爐氣體分析儀一種安全可靠、取樣真實(shí)、響應(yīng)快、分析精度高的密閉電石爐尾氣分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
前言：電石(CaC2)是基本的有機(jī)化工原料，曾被譽(yù)為有機(jī)合成之母。由它制得的乙炔氣可代替石油制品生產(chǎn)醋酸、醋酸乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙炔炭墨等一系列數(shù)千種有機(jī)產(chǎn)品的氣體原料。電石化工作為煤化工的一個(gè)分支，一方面是具有生命力的產(chǎn)業(yè)，另一方面又是高耗能、高污染的產(chǎn)業(yè)。電石生產(chǎn)中，電石爐排放的煙氣是污染源。為了加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)治理和實(shí)現(xiàn)能源回收利用、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)和社會(huì)效益，按照國家發(fā)改委2007 年70 號(hào)文件《電石行業(yè)準(zhǔn)入條件》(2007 年修訂)的意見。新建電石爐須符合以下4 個(gè)要求：(1)建設(shè)大型密閉式電石爐;(2)單臺(tái)爐容量25000KVA 以上;(3)初始總?cè)萘?00000KVA;(4)電石爐氣須綜合利用。電石爐氣的凈化和利用在國內(nèi)外都是難題，要充分、安全、有效地利用電石爐氣，就須對(duì)電石爐尾氣進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。電石爐尾氣分析方法主要有三種：手工(奧氏氣體儀)分析、色譜儀分析、在線分析。本文僅就密閉式電石爐氣的在線監(jiān)測(cè)進(jìn)行簡要分析，對(duì)電石爐尾氣分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡要介紹。希望能拋磚引玉，從而實(shí)現(xiàn)在新建電石爐和老的電石爐改造后的尾氣得到充分利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)保護(hù)以及實(shí)現(xiàn)能源回收利用、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。1. 爐氣的特性
生產(chǎn)過程中的密閉電石爐內(nèi),通電后生成產(chǎn)品的主要反應(yīng)式如(1)所示：
1.1 爐氣量： 電石;
1.2 溫度：正常400--800℃，(瞬時(shí))1000℃。
1.3 爐氣的組分(一般)
1.4 粉塵含量及組分
粉塵含量：
2. 爐氣的特點(diǎn)
密閉電石爐尾氣有以下特點(diǎn)：
(1)電石爐尾氣出爐溫度高且不穩(wěn)定;
(2) 爐氣量波動(dòng)而不平穩(wěn)，尾氣中一氧化碳濃度高，約含74—85%，且溫度高，屬于易燃易爆的氣體;
(3)尾氣粉塵含量大且粒徑小，5～10μm的約占粉塵40%，大于40μm的不足11%，高達(dá)150g/Nm3的煙塵使得尾氣的回收很不利;
(4)尾氣有一定的熱值約2300—2600 Kcal/Nm3;
(5)尾氣中含有微量的焦油，析出后和粉塵粘連，給低溫除塵帶來不便。
3. 密閉電石爐尾氣分析系列一般分析系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為三大部分，即取樣系統(tǒng)，預(yù)處理系統(tǒng)，分析系統(tǒng)。根據(jù)爐氣的以上特點(diǎn)，西安聚能儀器有限公司經(jīng)過多年經(jīng)驗(yàn)積累，將該分析系統(tǒng)從功能上劃分為如圖1所示的幾部分，據(jù)此設(shè)計(jì)制造的成套系統(tǒng)，在新建大型密閉電石爐(5萬t)以及老的電石爐改造的應(yīng)用中都取得了很好的運(yùn)用效果。
以下簡要介紹該分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1 取樣點(diǎn)的選取
取樣點(diǎn)的選取應(yīng)該滿足以下要求：能真實(shí)、及時(shí)地反映用戶所關(guān)注的爐況參數(shù);取樣的點(diǎn)溫度、壓力、流量比較穩(wěn)定;粉塵、焦油量盡可能小。如果取樣點(diǎn)選取不當(dāng)將給后續(xù)系統(tǒng)帶來額外負(fù)擔(dān)，甚至不能真實(shí)地反映出需要的爐況參數(shù)。
3.2 取樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
取樣系統(tǒng)是整個(gè)分析系統(tǒng)的一道關(guān)口，它是否成功，將直接導(dǎo)致整個(gè)分析系統(tǒng)的成敗。電石爐尾氣取樣點(diǎn)的溫度大約在200-300℃，相對(duì)壓力為微正壓到微負(fù)壓之間，由于爐氣的特殊性，取樣系統(tǒng)須具有對(duì)樣品組分進(jìn)行初步的物理分離，將采樣探頭周圍的固體顆粒從氣態(tài)流體中分離出去，因此取樣系統(tǒng)不僅要有探針(取樣管)，還要有過濾系統(tǒng)、探頭清掃系統(tǒng)等，此外，還應(yīng)具有便于維護(hù)的結(jié)構(gòu)。西安聚能儀器公司自主研發(fā)的取樣探頭能將大于0.3μm粉塵的99%濾出。采用PP1190取樣探頭，再配以程控自動(dòng)吹掃裝置，即可擔(dān)此重任。
3.3 預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
預(yù)處理系統(tǒng)主要完成從取樣系統(tǒng)輸送過來的氣樣進(jìn)行安全、及時(shí)、有效地處理，以滿足儀器分析系統(tǒng)的使用條件。首先傳輸管路的設(shè)計(jì)須滿足空氣動(dòng)力學(xué)的要求，使樣氣流路暢通無阻;接下來是將樣氣進(jìn)行除塵、除焦油、調(diào)壓、除水、穩(wěn)流等一系列連慣處理。使處理后的樣品氣干燥、清潔，以便進(jìn)入儀器分析系統(tǒng)中的關(guān)鍵組分得以準(zhǔn)確分析。從而為電石的生產(chǎn)安全以及爐氣的有效利用提供科學(xué)的依據(jù)。
除塵系統(tǒng)包括過濾、清掃、再過濾等，防止管路阻塞;脫焦除油系統(tǒng)包括控溫、洗出、吸附等，有利于管路暢通，保護(hù)分析設(shè)備;除水系統(tǒng)包括汽水分離、冷凝、霧捕集、氣水分離、干燥過濾等，保護(hù)分析儀，保證測(cè)試準(zhǔn)確;壓力調(diào)整系統(tǒng)包括泵、調(diào)節(jié)閥、快速回路等，以保證儀器正常工作條件。可編程控制(PLC)系統(tǒng)，主要包括PLC、程序軟件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、人機(jī)界面等，主要用于對(duì)取樣預(yù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，出現(xiàn)異常情況時(shí)報(bào)警。
