摘要：密闭电石炉炉气经干法净化系统除尘后，捕集到粒径非常细的净化灰，与洁能发电分公司发电后的富余兰炭尾气作为燃料代替兰炭末在碳材沸腾炉进行混烧[1]，以达到节能减排、降本增效、优化环境质量的目的。沸腾炉利用电石炉净化灰、富余兰炭尾气混烧烘干兰炭，其装置运行安全可靠，满足工艺要求，具有较高的经济效益和社会意义。
关键词：净化灰；兰炭尾气；沸腾炉；经济效益
进入二十一世纪，随着我国经济高质量快速发展，人们对美好环境的向往日益强烈，同时国家环保高压态势日趋严峻，所以提高密闭电石炉净化灰和富余兰炭尾气综合高效利用，是现阶段亟待解决的问题。
某公司与国内相关高校合作，对净化灰的理化性质进行了分析，经实验研究表明：净化灰可在沸腾流化床内作为燃料替代兰炭末。目前该公司有4台33MW密闭电石炉，电石炉尾气通过净化系统除尘后将净化灰储存在污氮仓，每年产生约20000吨净化灰[2]，因其遇空气易燃，采用密闭输灰罐车对净化灰进行转运，通过输灰系统进入沸腾炉，富余兰炭尾气则通过煤气管网进入沸腾炉与净化灰进行混烧。通过该项技术的改造，净化灰和富余兰炭尾气都得到了高效的利用，不仅节省了兰炭末，还改善了环境质量，为企业提高了经济效益。
1 净化灰与兰炭尾气成分分析
电石炉的生产运行负荷、稳定的工况对净化灰的产生量及其成分含量影响较大，取某一时间段内的净化灰作为分析样品，对其成分进行了检测，以下是净化灰、兰炭末和兰炭尾气成分分析表：
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表2 兰炭尾气成分分析
由上表分析，净化灰挥发份相对较高，固定碳、发热量偏低，实践经验表明，净化灰粘度较大，易粘附在容器壁、沸腾炉墙壁上，因其发热量、燃烧温度偏低，若是单独焚烧，则导致沸腾炉熄灭，造成生产中断，故净化灰只能代替一部分兰炭末，而兰炭尾气则通过煤气管网采用专用的燃烧器在沸腾炉与兰炭尾气进行燃烧。
2 沸腾炉净化灰、兰炭尾气混烧工艺
2.1 净化灰、兰炭尾气混烧工艺流程简图
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图1 净化灰、兰炭尾气在沸腾炉混烧方框图
2.1.1 电石炉净化灰储存与转运系统
密闭电石炉炉气经过干法净化系统三级串联沉降室、并联布袋除尘室后，将净化灰捕集到仓体锥部，由卸灰阀排到链板机，通过链板机输送至污氮仓进行储存，污氮仓内充入惰性氮气并呈微正压状态，防止空气进入发生闪爆。
净化灰在污氮仓温度较高，粒度非常细，呈流体状，遇到空气易发生自燃，影响净化灰成分质量。该公司通过密闭输灰罐车进行转运，罐车用氮气密封，转运至碳材净化灰仓处，利用氮气给输灰罐车充压作为输灰动力气源，将净化灰输送到净化灰仓待用，灰仓顶部配置简易布袋除尘器。
2.1.2 净化灰、兰炭尾气输送系统。
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图2 净化灰、兰炭尾气输灰工艺流程
净化灰仓储存的净化灰通过锥部星型卸灰阀与料封泵相连，再与罗茨风机出口连接，利用罗茨风机作为净化灰输送至沸腾炉的气体动力来源[3]，罗茨风机、料封泵、输灰管道组成输灰系统，净化灰经过流化形成较好的气料分离层，气流通过喷嘴喷射后，形成高速气流，在料封泵体内形成负压，流化态的净化灰进入输灰管，再通过增速减压将净化灰经管道输送至沸腾炉，净化灰焚烧系统采用专用的燃烧器替代原炭材烘干沸腾炉下煤管。
兰炭尾气通过煤气管网从沸腾炉两侧进入，以原鼓风机作为配风动力来源，利用该公司自主设计的燃烧器在沸腾炉与净化灰进行燃烧。
净化灰因其理化特性，挥发份较高，极易在仓体、管道上粘附，造成管道堵塞，影响生产系统的正常运行，实践生产中，在净化灰仓锥部配有氮气吹扫装置，在净化灰输送管道上配置流化风装置，防止粘结的净化灰堵塞管道。
碳材烘干系统在净化灰投运后，沸腾炉内墙壁挂灰较为严重，必须压火清灰，给生产带来了困难，增加了人员劳动强度，同时带来了安全风险。经过后期多次探讨研究、实践尝试，将净化灰燃烧器从原来渣层以上位置，掩埋在渣层以下，同时将兰炭尾气燃烧器从原来平行喷入炉内，改为倾斜向下喷射，既稳定了炉膛温度，又保证了净化灰的充分燃烧，虽不能彻底解决炉壁挂灰的问题，但已能够极大地延长烘干系统的运行周期。
2.1.3 净化灰烧结物回收系统
净化灰在沸腾炉焚烧后，其烧结物为类似尿素状颗粒，从沸腾炉底部排出至敞开式链板机，经链板机输送至烧结物储槽，利用罗茨真空泵进行负压抽吸，经二级旋风除尘后进入灰渣储罐，净化灰烧结物可作为锅炉湿式钙法脱硫的优质脱硫剂，也可作为金属镁原料白云石的替代物[4]。
3 经济效益和社会效益
该公司原有碳材烘干工艺采用兰炭末作沸腾炉燃料，每烘干1吨兰炭，需消耗兰炭末约30kg，每年共需兰炭末约0.72万吨，如果按照兰炭末市场价630元/吨计算，每年仅烘干费用约为453万元。
碳材沸腾炉净化灰、兰炭尾气焚烧技术改造后，每年可节省兰炭末约0.62万吨，按照目前兰炭末市场价630元/吨计算，可为公司增效390万元。
通过净化灰和富余兰炭尾气综合利用，变废为宝，资源得到了有效利用，提升了附加价值，在为公司带来可观的经济效益后，同时彻底消除了净化灰对环境、土壤的危害，也解决了富余兰炭尾气放散后对大气的污染，为企业降本增效，提升了市场竞争力，同时也改善了周边生态环境，促进了环境与经济社会协调，企业可持续健康发展。
4 结论
（1）净化灰、富余兰炭尾气得到高效利用后，不仅为企业带来了经济效益，还避免了对环境、土壤造成的危害。
（2）实现了企业资源整合，固废得到循环利用，变废为宝，体现了附加价值，提升了企业市场竞争力，促进了企业可持续健康发展。
（3）优化了生产工艺，提高了副产品附加值，利于企业更好地向高质量目标发展。
参考文献
[1]《气体净化》2018年第6期63-63，共1页，沸腾炉兰炭尾气-净化灰混烧项目改造成功.
[2]《聚氯乙烯》2017年第4期48-48，共1页，神木煤化能源电石尾气净化灰项目投运.
[3]冯召海.李欢.张佳，《聚氯乙烯》2018年第9期电石炉净化除尘灰作碳材烘干燃料的工艺设计研究.
[4]王露 管窥电石净化灰综合利用研究.中国科技期刊数据库工业A.