浅析电石行业污染物排放现状及治理技术

吕玉琴

【摘  要】电石行业排放量较大的污染物是颗粒物、氮氧化物、二氧化硫等。通过采用电石炉气、石灰窑尾气的高附加值利用，炭粉、石灰粉的资源化回收，行业末端治理技术和可行的无组织排放控制措施，可有效减少污染物排放量。

【Abstract】The pollutants with high emission in calcium carbide industry are particulate matter， nitrogen oxides， sulfur dioxide and so on. By adopting high value-added utilization of calcium carbide furnace gas and lime kiln tail gas， recycling of charcoal powder and lime powder， industry end treatment technology and feasible unorganized emission control measures， the pollutant emission can be effectively reduced.

【关键词】电石;石灰;污染物;治理技术

【Keywords】calcium carbide; lime; pollutants; treatment technology

【中图分类号】X322                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）08-0146-02

1 引言

近年来，我国电石行业发展速度较快，2019年，世界电石产能约4200万吨，而我国的电石产能约占世界总产能的96%，世界其他国家产能基本处于维持状态。2014年至2019年，我国退出落后电石产能1114万吨/年，密闭式电石炉比重提升到85%，但内燃式电石炉仍有600多万吨的产能。

2 生产工艺及原辅材料

电石生产主要工艺原理是以石灰（CaO）和炭材（C）为原料，混合后加入电石炉内，凭借电弧炉和电阻热在1800～2200℃高温下反应而制得碳化钙（CaC2），同时生成副产品一氧化碳（CO）。电石炉炉型主要分为密闭式和内燃式2种，现阶段工业生产中2种电石炉并存，但内燃式电石炉已退出主导地位，密闭式电石炉逐渐成为主流生产设备。

石灰生产主要工艺原理是以石灰石、白云石为原料，经过高温反应、水解消化等工艺生产石灰产品。使用的能源可以是煤炭或焦粉等固体燃料，也可以是电石炉气、焦炉煤气、转炉煤气等气体燃料。主要的窑型有工艺先进的回转窑、套筒窑、双膛窑、梁式窑等，还有大量普通的机械竖窑，也有大量相对落后的其他各类窑型。

炭材干燥窑原料是焦炭或兰炭，干燥用能源可以是煤粉、焦粉、净化灰等固体燃料，也可以是电石炉气或石灰窑余热等。

3 污染物产生情况

电石行业排放量较大的污染物是颗粒物，此外还会排放氮氧化物、二氧化硫等。生產过程从原料进厂到成品电石出厂，始终会经过固体破碎、运输和筛分等工艺过程，均会产生粉尘，石灰窑、干燥窑、电石炉等生产中会产生烟尘、二氧化硫、氮氧化物等。电石炉内高温合成反应会生成副产物一氧化碳及少量煤焦油等，内燃炉燃烧不充分时会排放少量一氧化碳和微量氰化氢;密闭电石炉因炉气用于石灰煅烧，设备自身无排放口。

3.1 原料加工和成品包装

原料石灰石、炭材等加工（破碎、输送、筛分）过程中会产生粉尘，主要成分为C和CaCO3;成品破碎及包装过程中亦会产生粉尘，主要成分为CaO、CaC2。

3.2 石灰生产（石灰窑）

石灰生产过程中有组织排放的废气主要有石灰窑煅烧时产生的烟气，主要污染物为粉尘、二氧化硫和氮氧化物等以及原料加工、窑顶上料/布料、石灰窑出灰、石灰粉磨筛分、石灰库卸料及装车等过程产生的粉尘。生产过程中无组织排放的污染物主要为石灰石和燃煤在堆存和运输过程产生的粉尘及扬尘等。

3.3 炭材干燥（干燥窑）

干燥窑的燃料是炭材（焦炭、兰炭等）筛分的粉末，干燥过程是炭材（焦炭、兰炭等）在烘干窑内与300～1000℃的高温烟气接触，炭材中的水分高温气化随烟气处理后排放，主要污染物是颗粒物（C）、氮氧化物（NOx）和二氧化硫（SO2）。

3.4 电石生产（电石炉）

电石生产主要设施为电石炉，工艺环节包括高温合成过程和电石出炉过程。

①高温合成过程。内燃式电石炉，由于无法完全密封，生产时部分烟气会从观察口、加料口或炉体的缝隙中逸出，以无组织形式从车间门窗、屋顶排至大气;密闭式电石炉采用全密闭炉盖，产生炉气在隔绝空气的状态下抽出后处理再利用，避免了大量无组织烟尘直接排放至大气。

②电石出炉过程。电石出炉过程是电石行业生产过程中无组织排放较为严重的工段。高温合成炽热的电石从出炉口流出时会产生大量的高温烟气。部分生产企业未按要求在出炉口安装烟气集气罩，导致出炉烟气直接在车间内逸散。即使在出炉口安装有集气罩，如果没有设置独立的抽风系统，集气效率很低，仍有大量烟气外逸。内燃式电石炉生产1t电石的烟气量约为9000m3，经处理后烟气通过烟囱排放。密闭式电石炉烟气（炉气）量为400～500m3/t电石，正常生产时炉气净化处理后综合利用不外排。

4 行业排污现状

电石企业大气污染物排放设施主要是石灰窑、电石炉和干燥窑。我国石灰窑特别是一些独立生产建材用的石灰窑污染防治设施相对不足，环境管理水平较低，部分燃煤石灰窑无任何治理设施，环境管理水平较差。相比而言，电石企业的石灰窑污染治理水平较高，普遍使用袋式除尘，颗粒物排放大都能满足现行的污染物排放标准限值要求;因原燃料含硫量相对较低，大部分企业二氧化硫排放浓度相对较低，也有个别企业超标排放;氮氧化物因不同窑型和工艺的差别造成排放浓度相差较大。

5 污染防治技术

5.1 行业清洁生产技术

电石行业清洁生产技术主要包括：石灰窑尾气、电石炉气的高附加值再利用以及石灰粉和炭粉的资源化回收再利用。通过使用低硫燃料、生产工艺改进（密闭电石炉替代内燃电石炉、炭材烘干的固废及余热利用、高效节能石灰窑的使用），能够有效减少有组织排放颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物的产生;通过对原燃料储运、破碎、筛分、物料投加方式的改进等措施，电石炉和石灰窑出炉口废气的有效收集和处理等，可显著减少颗粒物的产生。

5.2 行业末端治理技术

5.2.1 颗粒物治理技术

石灰窑和炭材干燥窑的污染防治主要以控制颗粒物为主，气烧石灰窑污染治理设施主要是加装袋式除尘器，混烧窑污染治理设施采用“袋式除尘器+湿法除尘器”二级净化处理后排放。密闭式电石炉气大多用于气烧石灰窑，炭材干燥、供暖等方面，其治理和利用技术主要是“干法除尘+气烧石灰窑”和“干法除尘+湿法净化”后再利用技术2种。内燃式电石炉废气的治理技术主要是袋式除尘。

5.2.2 二氧化硫和氮氧化物治理技术

石灰窑和炭材干燥窑燃烧温度通常低于1100℃，氮氧化物产生浓度相对较低;个别企业温度控制不好会造成氮氧化物浓度显著升高，目前主要通过在窑内设置低氮燃烧器的方式降低氮氧化物的产生量。部分重点地区城市对氮氧化物排放提出了更高要求，石灰窑脱硝已有成功的案例。某企业对回转窑石灰生产线实施了SCR烟气脱硝处理，氮氧化物进口浓度为300～400mg/m3，出口排放浓度稳定在50～70mg/m3。从不同行业石灰窑采取的措施看，重点地区钢铁行业的石灰窑和部分安装了在线监测设施的独立石灰窑加装了臭氧脱硝、湿式氧化法脱硝设施，个别企业安装了SNCR或SCR脱硝设施。

5.2.3 氰化物治理技术

氰化物可通过水洗吸收或炉气燃烧利用协同处理，但因水洗吸收存在二次污染问题，目前已逐步被替代。

5.3 无组织排放控制措施

5.3.1 原燃料储存与运输无组织排放控制措施

①炭材、石灰石、原煤等应储存于封闭料场（仓、库）中。

②石灰筛分粉末、炭材干燥筛分后的炭粉末等粉狀物料应采取密闭转运输送方式。必要时，应在转运产尘点设置集气罩，并配备除尘设施。

③电石堆场应在四周设置不低于1m的围挡。在电石粉料堆存和转运过程中应采取抑尘措施。

④废电极头暂存于厂区内应封装后在料库贮存。

5.3.2 工艺过程无组织控制措施

①电石炉出炉口烟气应设置集气罩进行收集，并配备除尘设施处理后排放;电石生产车间不应有可见烟尘外逸至大气环境。

②各种物料的破碎、筛分等过程应设置在封闭厂房内进行。石灰、炭材等破碎、筛分设备，在进、出料口等产尘点应设置集气罩收集粉尘，并配备除尘设施处理后排放。

③原料配料、混料等产尘点应设置集气罩收集粉尘，并配备除尘设施处理后排放。

5.3.3 其他无组织排放控制措施

①除尘器应设置密闭灰仓并及时卸灰，除尘灰不得直接卸落到地面。

②除尘灰在厂区内应密闭贮存，电石炉炉气净化除尘灰应采用焚烧或其他方式进行无害化处置。

③除尘灰如果采用车辆外运处置，在装车过程中应采取可行抑尘措施，并对运输车辆进行苫盖，或采用专用运输罐车，运输过程中采取防止遗撒和渗漏等措施。

④电石行业除尘灰贮存、处置场周边应采取防止除尘灰自燃的措施，应设置防止除尘灰流失的堤、坝、挡土墙等设施。

【参考文献】

【1】郭小芳，王长征，王兴峰.电石行业无组织烟粉尘防治[J].环境影响评价，2014（01）：20-21.

【2】戎兰狮.中国电石行业现状及电石法聚氯乙烯发展前景分析[J].中国氯碱，2011（12）：1-5.