電石生產中的節(jié)能減排技術畢業(yè)論文

1、<p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　二 ○ 一 二 年 六 月</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著經濟的發(fā)展，傳統(tǒng)模式的化工企業(yè)以及一些高能耗高污染的企業(yè)的危機日益嚴重?；どa中的節(jié)能減排問題,尤其是電石行業(yè),既是用能大戶、又是排污大戶的化工行業(yè)，形勢更加嚴峻

2、。所以節(jié)能減排問題應該得到足夠的重視。</p><p>　　我的論文主要內容是簡單介紹了電石的性質、生產設備、生產工藝及電石行業(yè)的節(jié)能減排問題的解決方案、設備選取及工藝改進建議等。希望能夠使節(jié)能減排問題得到好的改善，從而改善電石行業(yè)現(xiàn)狀。</p><p>　　關鍵詞: 生產設備；生產工藝；電石行業(yè)；節(jié)能減排</p><p><b>　　目 錄</b

3、></p><p><b>　　引 言3</b></p><p>　　第一章 電石生產及節(jié)能減排目標4</p><p>　　1.1電石的性質4</p><p>　　1.2電石生產工藝4</p><p>　　1.2.1電石生產的基本原理4</p><p>

4、　　1.2.2配料要求4</p><p>　　1.2.3密閉電石爐工藝流程5</p><p>　　1.3行業(yè)節(jié)能減排目標6</p><p>　　第二章 電石工業(yè)節(jié)能減排技術7</p><p>　　2.1關鍵節(jié)能點7</p><p>　　2.2電石爐氣的減排及利用7</p><p>

5、　　2.3電石渣的利用8</p><p>　　2.3.1生產普通水泥8</p><p>　　2.3.2建筑材料9</p><p>　　2.3.3化工原料9</p><p>　　2.3.4三廢處理9</p><p>　　2.3.5用作選礦調整劑10</p><p>　　2.3.6電石渣

6、的利用建議10</p><p>　　2.4設備選取及工藝改進建議11</p><p>　　2.4.1電石爐的選取11</p><p>　　2.4.2爐氣凈化設備11</p><p>　　2.4.3電石生產的新技術12</p><p>　　第三章 電石行業(yè)節(jié)能減排的展望12</p><p

7、><b>　　總 結13</b></p><p><b>　　參考文獻14</b></p><p><b>　　致 謝15</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　隨著電石工業(yè)的發(fā)展，人類經濟活動對資源環(huán)境

8、的影響越來越大，電石工業(yè)“高能耗,高污染”問題日漸突出，19世紀末20世紀初世界已出現(xiàn)了不可再生資源的日漸枯竭、環(huán)境污染、生態(tài)破壞、人口急劇增加等問題。</p><p>　　電石是高能耗產品之一,也是重要的基本化工原料。我國電石生產能耗水平與國外相比差距很大。國內各生產廠之間的差距也很大。在能源日趨緊張的情況下,找出電石爐工藝參數(shù)之間的關系,對節(jié)約能源,降低產品成本,提高經濟效益是十分重要的。</p>

9、<p>　　電石更是化學工業(yè)的重要原料，也是消耗電力和焦炭等能源較多的產品，每年耗電量約占全國發(fā)電量的1.8％，耗焦約150萬噸。我國的電石生產雖然發(fā)展較快，但電石電耗和綜貨能耗與國外先進企業(yè)相比，差距較大。</p><p>　　當前我國電石企業(yè)面臨的資源和環(huán)境形勢十分嚴峻。這已威脅到電石企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。因此，節(jié)能減排的大力實施是保持可持續(xù)發(fā)展、尋求新的發(fā)展空間的必然選擇。</p>&

10、lt;p>　　第一章 電石生產及節(jié)能減排目標</p><p><b>　　1.1電石的性質</b></p><p>　　電石化學名稱為碳化鈣，分子式為CaC2，化學純的碳化鈣幾乎是無色透明的，極純的碳化鈣是天藍色大晶體和淬火的鋼顏色一樣。工業(yè)品碳化鈣主要成份是碳化鈣其余為游離氧化鈣、碳以及硅、鎂、鐵、鋁的化合物及少量的磷化物、硫化物。工業(yè)用電石純度約為70%-

11、80%，外觀隨碳化鈣的含量不同而呈灰色、棕色、紫色或黑色的固態(tài)物。含碳化鈣較高的呈紫色。其新創(chuàng)斷面有光澤，在空氣中吸收水分呈灰色或灰白色。電石的化學性質非?；顫?。遇水激烈分解產生乙炔氣和氫氧化鈣，并放出大量的熱。</p><p>　　熔點隨電石中碳化鈣含量而改變。純碳化鈣熔點為2300℃；工業(yè)產品電石一般含碳化鈣約80%，其熔點為2000℃左右。</p><p><b>　　1.

12、2電石生產工藝</b></p><p>　　1.2.1電石生產的基本原理</p><p>　　工業(yè)電石是由生石灰和碳素原料（蘭炭、焦炭等）在電爐內于1900--2200℃高溫下按方程式：CaO+3C——>CaC2+CO-466千焦，反應。碳化鈣是由石灰和碳化合而成，每生成一個碳化鈣分子，需要一個分子的氧化鈣和三個原子的碳，每生成一個分子的電石，需要吸收466千焦的熱量。&

13、lt;/p><p><b>　　1.2.2配料要求</b></p><p><b>　　爐料配比：石灰</b></p><p>　　焦炭 100：58～70（干基）</p><p>　　碳素原料粒度3～25mm＞90%</p><p>　　碳素原料水份 ≤1%石灰粒度5～40mm

14、＞90%</p><p>　　1.2.3密閉電石爐工藝流程</p><p>　　合格的石灰,焦炭進入配料站的料倉，根據(jù)設定配比經振動給料機分別進入稱量斗， 依據(jù)料斗限位，按照先后順序，經振動給料機、皮帶運輸機混合后進入環(huán)型料倉，石灰、焦炭在高溫條件下進行反應生成液體電石，料管內的混合料依靠自重連續(xù)進入爐內電極周圍。</p><p>　　電石爐內熔煉好的液體電石，定期

15、排出，經流料嘴流入出爐小車上的電石鍋。用牽引機拉進冷卻房，經5噸行車吊下冷卻、空鍋倒出、由卷揚機拉回爐口待下一爐出爐。</p><p>　　電石爐爐氣經引氣管送入爐氣凈化系統(tǒng)，經除塵降溫后，溫度達到220～260℃，含塵量50㎎/m3以下。電石爐的循環(huán)冷卻軟化水回水，經循環(huán)水回水管送至熱水池，由熱水泵將熱水池內的熱水抽至冷卻塔，冷卻后的水進入冷水池，然后通過冷水泵將冷水池內的水送至電石爐。</p>

16、<p>　　在冷卻廠房冷卻好的電石，用雙梁天車吊入破碎平臺，經600×900鄂式破碎機破碎合格后經皮帶輸送機進入成品倉，包裝后按級別入庫?；蛏⒀b直接裝車電石砣售出。</p><p><b>　　流程如下圖所示：</b></p><p>　　圖1-1電石生產工藝流程圖</p><p>　　1.3行業(yè)節(jié)能減排目標</p&g

17、t;<p>　　《清潔生產標準--電石行業(yè)（HJ/T430-2008）》規(guī)定，每生產1噸電石，標煤消耗至少低于1.2噸，電爐電耗至少低于3400千瓦時／噸，焦炭單耗至少低于0.63噸，石灰單耗至少低于1.05噸，水的單耗至少低于2噸；每千克電石的平均發(fā)氣量至少大于280立升；而廢物的利用率均要求達到100％。</p><p>　　而這樣的目標,仍然有大量的的電石企業(yè)依然無法實現(xiàn)。這也說明電石行業(yè)形勢

18、嚴峻,節(jié)能減排迫在眉睫。[5]</p><p>　　第二章 電石工業(yè)節(jié)能減排技術</p><p>　　節(jié)能減排技術一般包括幾個方面分別是電石爐氣、電石渣的回收利用和余熱利用等方法。首先我們介紹一下關鍵節(jié)能點的來源。</p><p><b>　　2.1關鍵節(jié)能點</b></p><p>　　關鍵節(jié)能點的即為：電石爐氣、電

19、石渣。</p><p>　　電石的生產過程中，因以焦炭、石灰石為原料，反應后產生電石渣生成以CO為主的電石爐氣，并放出大量的熱。這些廢氣、廢渣和廢熱處理和利用就是我們節(jié)能減排的主要目的。</p><p>　　2.2電石爐氣的減排及利用</p><p>　　電石爐氣的減排關鍵還是在于電石爐的選擇上。</p><p>　　開放式電石爐在生產中煙氣

20、直接排放,污染嚴重,能耗高,操作條件惡劣,目前國家已明令淘汰。</p><p>　　內燃式電石爐在爐頂上加了煙罩,生產中產生的大量CO 在爐內燃燒后排放,操作環(huán)境有所改善,但綜合能耗高,環(huán)境污染問題仍然存在,為國家限制發(fā)展的工藝。由于各方面的原因,目前占產量98 %以上的電石是在這種爐型中生產的。</p><p>　　密閉式電石爐適用于大容量爐型,爐氣從爐內引出后可實現(xiàn)綜合利用,既降低了冶

21、煉能耗,又減少了能源的巨大浪費, 同時大幅度減少了煙氣直接排放,有利于環(huán)境保護。</p><p>　　但是由于投資、技術和安全的原因,目前在我國還處于起步和摸索階段。減少爐氣污染物排放量的一個根本措施就是改用密閉式電石爐，減少污染物排放的同時實現(xiàn)了污染物的綜合利用。</p><p>　　爐氣主要成分為CO,碳一化工技術的發(fā)展,特別是甲醇羰基化技術在工業(yè)上實現(xiàn)規(guī)?；a,為電石爐氣化工提供了

22、工業(yè)化技術基礎。所以可以將電石爐氣作為其它工業(yè)用氣。</p><p>　　礦熱爐除了生產電石外, 還可生產鐵合金、工業(yè)硅、黃磷、剛玉等。其反應機理都是利用碳作還原劑進行氧化還原反應而得到不同的產品,因此爐氣化學成分都是以CO 為主的可燃氣體。我國每年的鐵合金產量大約450萬t , 工業(yè)硅產量70萬t ,黃磷也數(shù)十萬t ,其爐氣排放量大約是電石爐氣的2倍。如果將電石爐氣化學利用的成功范例推廣到整個礦熱爐產業(yè), 將對

23、整個國民經濟能源節(jié)約、資源利用、環(huán)境保護有著重大貢獻。</p><p><b>　　2.3電石渣的利用</b></p><p>　　電石渣的用途廣泛,下面介紹一些常見的用途。</p><p>　　2.3.1生產普通水泥</p><p>　　生產水泥是電石渣綜合利用的重要途徑，與石灰石相比，電石渣的分解熱低、鈣含量高，單位

24、熟料燒成熱耗下降約1/3。每生產1t 熟料可節(jié)約1.28t優(yōu)質石灰石，同時少向大氣中排放0.57tCO2。同時電石渣的摻入有利于低品位石灰石礦的利用。目前利用電石渣生產水泥的主要工藝有如下幾種：</p><p><b>　　1、機立窯工藝</b></p><p><b>　　2、傳統(tǒng)濕法窯工藝</b></p><p>　　

25、3、帶壓濾的濕法窯工藝</p><p>　　4、生產微晶玉石等裝潢用建材濕磨干燒工藝</p><p>　　5、新型干法生產工藝</p><p>　　近年來，新型干法生產工藝也開始出現(xiàn)在電石渣制水泥項目上，一般電石渣摻入質量分數(shù)在15%以下。2005年8月淄博寶生環(huán)保建材有限公司的“干磨干燒”電石渣制水泥生產線投產，熟料熱耗≤3181kj/kg，電石渣摻入質量分數(shù)達5

26、0%以上。</p><p>　　水泥生產工藝、規(guī)模的選擇，應綜合考慮電石渣的化學成分及處理量、當?shù)厮嗍袌黾爱a能分布、能源價格等情況，分析企業(yè)的實際情況，以消化處理電石渣為宗旨，選擇最適合的路線，不要盲目追求技術的先進性。</p><p><b>　　2.3.2建筑材料</b></p><p>　　1、直接作為石灰使用</p>&

27、lt;p>　　2、配制廢渣砂漿和生產砌筑水泥</p><p>　　3、生產新型環(huán)保建筑材料</p><p>　　4、生產微晶玉石等裝潢用建材</p><p><b>　　5、生產涂料</b></p><p><b>　　6、用于玻璃生產</b></p><p><

28、b>　　2.3.3化工原料</b></p><p>　　1、純堿蒸氨聯(lián)產氯化鈣</p><p>　　2、用于氯堿及其后續(xù)產品生產</p><p>　　3、生產環(huán)氧丙烷等產品時用作皂化劑</p><p><b>　　4、生產氯酸鉀</b></p><p>　　5、生產草酸及甲酸鈣&

29、lt;/p><p>　　6、生產碳酸鈣或用做PVC和橡膠填充料</p><p><b>　　7、用于生產電石</b></p><p><b>　　2.3.4三廢處理</b></p><p>　　1、將電石渣用于三廢處理可減少“三廢”排放、降低治理費用。目前應用較多的有酸性廢水治理、含氟廢水治理、含磷廢水

30、治理和煤泥水處理等。</p><p>　　2、處理酸性廢水和重金屬離子</p><p>　　3、治理礦山固體廢渣、廢水</p><p>　　4、處理含氟、磷、砷和重金屬離子廢水等</p><p>　　5、用于煤炭燃燒中固硫及煙氣脫硫</p><p>　　2.3.5用作選礦調整劑</p><p>

31、　　浙江巨化化工礦業(yè)用電石渣代替石灰作調整劑試生產，效果與石灰相比并沒有明顯的差異。新疆鋼鐵用電石渣調節(jié)浮選作業(yè)PH 值，試驗表明技術可行，經濟合理。昆明鋼鐵集團使用電石渣代替燒結礦配料中石灰石粉，提高了燒結機的生產率，降低了能耗和成本。</p><p>　　2.3.6電石渣的利用建議</p><p>　　電石渣的綜合利用應因地制宜，選取適合本地本廠的處理工藝，在保證社會效益的前提下取得一

32、定的經濟效益，建議如下：</p><p>　　1、在電石渣的綜合利用中應推行聯(lián)合治理、綜合利用的觀念，與電廠、礦山、建材等企業(yè)聯(lián)合，創(chuàng)建如電石渣-納米碳酸鈣-管用PVC專用料、電石渣-純堿蒸氨-氯化鈣等循環(huán)經濟產業(yè)鏈，實現(xiàn)聯(lián)合生產。建立電石渣-粉煤灰、電石渣-煙氣脫硫等聯(lián)合治理模式，達到電石渣資源化、無害化利用的目的。</p><p>　　2、在電石渣處理過程中，時常需要將電石渣濕料烘干，

33、應盡可能地利用生產中的廢熱，最大限度地降低治理成本。</p><p>　　3、對于電石渣產生量較少的企業(yè)(10kt/a以下)，可以選擇生產碳酸鈣等精細化工產品、涂料、瓷磚等工藝處理電石渣，保證經濟效益；對于電石渣產生量中等的企業(yè)(100kt/a 以下)，可以選擇生產新型建材等產品，降低投資；對于電石渣產生量大的企業(yè)(100kt/a 以上)，生產水泥是較好的處理方式，在水泥生產工藝選擇時，應對電石渣的組分、本地水泥

34、市場、能源價格等進行必要的調研，并與水泥行業(yè)政策相結合，確定真正適合的工藝，避免求新求大的弊端。</p><p>　　2.4設備選取及工藝改進建議 </p><p>　　2.4.1電石爐的選取</p><p>　　電石爐有各種類型，按爐子的密閉狀況分成開放爐，半密閉爐和密閉爐三種。密閉爐在技術上較為完善，污染少，是目前主要采用的電石爐。它的機械化和程序控制程度較高，

35、爐料通過料管自動加料，壓放電極也是由電鈕進行程序壓放。 </p><p>　　密閉爐的爐膛。爐體外殼由鋼板制造，并用鋼橫梁和鋼肋加強。爐膛底內襯炭素砧和搗實的炭素，爐側壁內襯耐火磚或搗實的耐火材料。放料爐咀，由于溫度特別高，可用增強結構或水冷形式。爐蓋是以水冷梁為骨架，砌以耐火材料構成。爐蓋上有投料口，檢查孔，測溫孔，防爆孔，爐氣排出口和三個電極插入口。三個電極按三相對稱布置。爐體內反應空間的大小由電極直徑的大小

36、，間距以及電弧作用范圍來確定。圓形電極的間距與其直徑成正比，而電極直徑由爐子容量大小而定。例如容量40000KVA的電石爐，爐內徑8210mm，外徑9400mm，爐深3110mm，電極直徑1350mm。 </p><p>　　炭電極把大電流導入電極端頭，在爐內進行電弧燃燒而把電能變換成熱能。電極本體由把持筒，電極把持器，電極升降裝置，電極壓放裝置和電極水冷系統(tǒng)等組成。把持筒又稱電極外筒，用以懸掛電極和電極把持器的

37、。把持器是用來夾緊電極和導入電流。電極在生產過程中不斷消耗，需定時壓放電極，以滿足工藝要求的電極工作長度。大型密閉爐用油壓自動壓放電極。 </p><p>　　所用電極是一種連續(xù)自焙電極，它由電極糊與鐵殼組成。電極糊在電石爐內經過1000℃高溫焙燒，使它自動炭化成電極，所以又稱自動燒結電極。電極糊是用無煙煤，焦炭粉或石油焦為原料，由瀝青和煤焦油配制成的粘結劑，經混捏成型而成，要求控制其灰分4%左右，揮發(fā)分16％左

38、右。 </p><p>　　電石爐內生成的電石，定時通過爐咀釋放出來，流入鑄鐵制成的電石盤，由軌道小車送到冷卻廠，冷卻后破碎。 </p><p>　　2.4.2爐氣凈化設備 </p><p>　　生產中爐氣的回收量約為400m3/噸電石，爐氣的組成是：CO 70％-90%；H22％-6%；CO2 1％-3%；O20.2％-1.0%; N2 5％-20%.CO用途很廣

39、，應加以回收利用。爐氣溫度400－600℃，含塵量達100g/m3，需凈化降溫。凈化方法常用洗氣機法或文丘里法。它們都是濕法，可使爐氣先冷到室溫，含塵降到50mg/m3以下。 </p><p>　　2.4.3電石生產的新技術 </p><p>　　機械化出爐 采用出爐機械手，或出爐機操作，使操作人員的安全和環(huán)境得到明顯的改善。 </p><p>　　氣燒石灰窯 利用

40、電石廠副產爐氣作為燃料來煅燒石灰石，不僅易自動控制，提高生產率，而且制得生石灰比較柔軟，反應性較好。 </p><p>　　爐氣的干法凈化，濕法凈化帶來的主要問題是污水中氰化物含量高，達20mg/l左右，目前尚無經濟有效的除氰方法。干法凈化是用間冷方法使爐氣冷到250℃以下，然后先用布袋過濾除塵，再用間冷方法冷到室溫，氣體經脫水脫焦油后送用戶。收集的粉塵可加工成苦土石灰肥料。 </p><p&

41、gt;　　空心電極技術 本技術的關鍵，是把電極中心做成空心形式，用作為粉末料直接投入電石爐熔池的管道。焦粉粒度0－2mm，石灰粒度0-4mm，配比可按需調節(jié)。粉末料約占總量的12－15%，它不但價廉，而且可以降低電極消耗一半以上，也為提高電爐效率，穩(wěn)定電石生產的質量和產量創(chuàng)造了條件。 </p><p>　　電子計算機集中控制技術 集中控制包括工藝條件，電氣參數(shù)，電極壓放，空心電極和原料及配料的輸送等，使電石爐操作

42、經常處于最佳狀態(tài)，保持穩(wěn)產高效。</p><p>　　新建密閉式電石爐，容量要在1.65萬kVA 以上，并且配套爐氣余熱回收利用裝置。高溫爐氣不要直接排放。改擴建新增電石爐生產規(guī)模應小于年產4.5萬噸，新建電石爐容量要盡可能在15000千伏安以上。改、擴建項目應采用節(jié)能型新工藝和高效設備。杜絕建設敞開式電石爐。[1]</p><p>　　推廣爐氣干法凈化，回收利用電石爐氣，大中型電石爐采用

43、配料密閉和自動上料系統(tǒng)，采用空心電極生產技術。</p><p>　　第三章 電石行業(yè)節(jié)能減排的展望</p><p>　　目前電石整體市場陷入僵持和觀望之中。市場呈現(xiàn)出兩種不同的狀況：一方面，電石到貨較多庫存較大，排隊卸貨較為明顯的PVC企業(yè)，下壓電石接收價的現(xiàn)象仍有出現(xiàn)；另一方面，遭遇限電的部分電石主產地區(qū)因產量減少貨源供應不足，所以試探性上調出廠價格，或是前期接收價偏低的PVC企業(yè)，在

44、到貨明顯減少后重新上調電石接收價，帶來價格反彈。</p><p>　　由于我國電石消費對于聚氯乙烯行業(yè)的依賴程度較大，金融危機暴發(fā)后至今聚氯乙烯行業(yè)一直處于低迷狀態(tài)，導致電石企業(yè)的生產經營受到很大影響。因此，電石行業(yè)今后急需降低對于聚氯乙烯行業(yè)的依存度，拓寬下游應用領域。比如，可以發(fā)展電石法1，4-丁二醇、氯丁橡膠、醋酸乙烯、聚乙烯醇及其衍生物等產品，實現(xiàn)電石下游產品的多樣化，使電石就地轉化為高端產品，實現(xiàn)產品的

45、高性能化、專用化、綠色化和高附加值化，增強企業(yè)的競爭能力。</p><p>　　2012年對于電石行業(yè)來說機遇和挑戰(zhàn)并存，是產業(yè)優(yōu)化升級的關鍵之年。進一步提高電石行業(yè)技術裝備水平，淘汰落后產能，加快升級改造，避免電石產銷失衡造成的價格大幅波動，引導、滿足和豐富下游產業(yè)的需求，都能使電石行業(yè)和企業(yè)走上良性發(fā)展的軌道。[2]</p><p><b>　　總 結</b>&

46、lt;/p><p>　　隨著科技進步,化工行業(yè)發(fā)展迅速。而化工行業(yè)對環(huán)境資源的影響越來越被凸現(xiàn)出來,這就不得不引起我們的重視。</p><p>　　高耗能的企業(yè)主要是電石行業(yè)為主的化工行業(yè).所以技能減排是解決問題的關鍵。</p><p>　　一般節(jié)能減排有以下幾個方面:</p><p><b>　　生產上降低能耗</b>&l

47、t;/p><p><b>　　選擇環(huán)境友好型原料</b></p><p><b>　　工藝上改進</b></p><p><b>　　對排放物回收利用</b></p><p>　　這有更好地實施節(jié)能減排措施,才能讓我們生產更進一步融入當今發(fā)展趨勢。企業(yè)才能在經濟資源浪潮中,揚帆遠航

48、。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 孔祥武．以節(jié)能減排為基點建設節(jié)能型環(huán)保型電石裝置［Ｄ］．第四屆電石行業(yè)健康發(fā)展論壇暨電石行業(yè)技術交流會論文集，2008：</p><p>　　[2] 張和生．基于清潔生產的節(jié)能減排技術研究與應用［Ｄ］．太原：太原理工大學，1998</p><p&g

49、t;　　[3] 馮西橋．中央部署加強節(jié)能減排管理原則同意“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案［Ｒ］．北京：清華大學核能技術設計研究院，1997：</p><p>　　[4] 蔣維鈞．化工原理［Ｍ］．北京：2010：頁碼．90-103</p><p>　　[5] 王方．節(jié)能減排的重要性［J］．1998，起止頁碼．50-69</p><p><b>　　致 謝&