張 立

（新疆天業(yè)集團(tuán)有限公司，新疆石河子 832000）

近年來，在電石法聚氯乙烯快速發(fā)展的帶動(dòng)下，電石產(chǎn)能快速擴(kuò)張。但是，隨之也暴露出電石產(chǎn)業(yè)集中度低、企業(yè)布局分散、技術(shù)裝備水平不高、資源利用率較低等一系列問題。目前，隨著對(duì)電石行業(yè)清潔生產(chǎn)要求的提高及行業(yè)節(jié)能減排形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，國家對(duì)于電石行業(yè)的宏觀調(diào)控力度逐漸加大。因此，解決好電石行業(yè)存在的問題和矛盾，提高行業(yè)整體的節(jié)能減排水平，是面臨的艱巨任務(wù)，也是確保電石法聚氯乙烯健康發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

新疆天業(yè) （集團(tuán)）有限公司充分利用新疆的煤炭、石灰石和原鹽等資源優(yōu)勢(shì)，以技術(shù)先進(jìn)、資源高效轉(zhuǎn)化、環(huán)境友好及經(jīng)濟(jì)效益和諧與統(tǒng)一為發(fā)展目標(biāo)，積極打造和完善電石法聚氯乙烯循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，構(gòu)建了電石法聚氯乙烯清潔生產(chǎn)的新模式。目前，天業(yè)集團(tuán)電石產(chǎn)業(yè)電石總生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到200萬t/a，是天業(yè)集團(tuán)電石法聚氯乙烯循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈中承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其裝備處于國內(nèi)先進(jìn)水平，所有的電石爐均符合電石行業(yè)準(zhǔn)入條件要求，是國家發(fā)改委首批通過準(zhǔn)入公告的企業(yè)之一。

1 關(guān)鍵設(shè)備開發(fā)和工藝技術(shù)應(yīng)用

1.1 關(guān)鍵設(shè)備

新疆天業(yè)作為國家首批循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)單位，根據(jù)自身發(fā)展需要，在建設(shè)完成16 500 kVA內(nèi)燃式電石爐、25 000 kVA和30 000 kVA密閉電石爐的基礎(chǔ)上，2008年，與大連重工合作開發(fā)了國內(nèi)第一套40 000 kVA大型密閉電石爐。在總結(jié)已有電石爐運(yùn)行的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，成功解決了電石爐大型化后的電極放大和爐料分布等問題，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制，這也是當(dāng)時(shí)國內(nèi)自主研發(fā)的單臺(tái)爐容量最大、工藝裝備最先進(jìn)的電石爐。改造優(yōu)化后40 000 kVA電石爐的電氣-幾何參數(shù)見表1。

表1 40 000 kVA密閉電石爐優(yōu)化后電氣-幾何參數(shù)

1.2 工藝控制

在40 000 kVA密閉電石爐的生產(chǎn)中，通過操作和控制電流及電阻、功率因素、電極位置和長(zhǎng)度、爐氣溫度和壓力以及出爐情況綜合判斷爐況等問題，相繼解決了電極的焙燒與消耗無法平衡、電石爐爐氣溫度過高、電石產(chǎn)量及質(zhì)量波動(dòng)較大等問題。同時(shí)，進(jìn)一步強(qiáng)化系統(tǒng)的密封，爐壓采用微正壓控制，減少了氧氣混入，提高了電石爐氣的品質(zhì)。在爐氣凈化技術(shù)上，打破傳統(tǒng)的單一干法除塵或濕法凈化模式，采用干法凈化和濕法凈化相結(jié)合的方式，凈化后電石爐氣含塵量小于5×10-6，實(shí)現(xiàn)了濕法凈化廢水的零排放。

1.3 技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用

在40 000 kVA大型密閉電石爐的研發(fā)歷程中，開發(fā)出組合式電極設(shè)計(jì)放大技術(shù)、爐氣氧含量控制技術(shù)、獨(dú)特的爐氣降溫新技術(shù)，并在生產(chǎn)運(yùn)行中得到成功應(yīng)用；優(yōu)化電極筒設(shè)計(jì)，提高了電極筒的機(jī)械強(qiáng)度和自身的載流能力；爐氣降溫采用熱管復(fù)合式空冷器，大大提高了冷卻器的降溫能力；采用型焦技術(shù)焦粉再次返爐利用，提高了原料的利用率。這些新技術(shù)的應(yīng)用，解決了大型密閉式電石爐技術(shù)難題，提升了電石爐生產(chǎn)的技術(shù)水平。

40 000 kVA大型密閉電石爐具有單臺(tái)電石爐產(chǎn)量大、消耗低、投資小、用人和用地省等特點(diǎn)。經(jīng)過二年多的穩(wěn)定運(yùn)行，生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示，噸電石年平均電耗為 3 097 kW·h，年副產(chǎn)爐氣2 774.82萬m3，折合標(biāo)煤為1.05萬t；年節(jié)電1 049.89萬kW·h，折算標(biāo)準(zhǔn)煤為0.42萬t。表2為電石爐正常運(yùn)行期間單位電石產(chǎn)品綜合能耗的檢測(cè)數(shù)據(jù)。

表2 單位電石產(chǎn)品綜合能耗表

此外，年減少廢渣排放量3 600 t，煙塵排放濃度＜50 mg/m3，年減少廢氣排放2 800萬m3，減少電石爐粉塵排放2 800 t，使電石行業(yè)的清潔生產(chǎn)和資源綜合利用的水平大大提高。

2 清潔生產(chǎn)，降低能耗

清潔生產(chǎn)是電石行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本，電石行業(yè)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)逐漸成為電石企業(yè)必須嚴(yán)格執(zhí)行的國家標(biāo)準(zhǔn)之一。不斷提升技術(shù)水平和管理水平，使電石生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)更低的污染排放和能源消耗、更高的生產(chǎn)效率，從源頭減少污染排放，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，是電石企業(yè)發(fā)展的必須高度重視和傾力實(shí)踐的根本戰(zhàn)略。

2.1 改造內(nèi)燃爐，降低能耗

國家對(duì)“十二五”期間電石工業(yè)的發(fā)展提出了具體要求。在電石爐技術(shù)改造方面，要求加快對(duì)內(nèi)燃式電石爐的技術(shù)改造步伐，將產(chǎn)能為16 500 kVA及以上的內(nèi)燃式電石爐改造成20 000 kVA及以上的密閉式電石爐，并對(duì)電石爐氣實(shí)現(xiàn)綜合利用。

加快改造內(nèi)燃式電石爐，是降低電石生產(chǎn)能耗的重要途徑。天業(yè)集團(tuán)依托在大型密閉式電石爐取得的經(jīng)驗(yàn)，完成了對(duì)已有6臺(tái)內(nèi)燃爐進(jìn)行改造。改造后電石生產(chǎn)能耗見表3。

表3 電石生產(chǎn)能耗表

由表3中可以看出，改造后噸電石平均電耗由3 300 kW·h降低至 3 200 kW·h，節(jié)電約 100 kW·h，6臺(tái)電石爐每年可節(jié)電約2 250萬kW·h，折合標(biāo)準(zhǔn)煤0.91萬t；副產(chǎn)電石爐氣9 000萬m3/a，爐氣回收后實(shí)現(xiàn)綜合利用，年節(jié)約標(biāo)煤3.42萬t；年減少廢氣排放約二十億立方米、年減少粉塵排放389 t，大大降低了煙塵排放對(duì)環(huán)境造成的污染，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

2.2 電石爐氣深度凈化，實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用

天業(yè)集團(tuán)密閉電石爐副產(chǎn)爐氣量每年約八億立方米，爐氣經(jīng)干濕法組合工藝進(jìn)行深度凈化后，輸送至上下游工段作清潔燃料使用。爐氣組分見表4。

目前，天業(yè)集團(tuán)爐氣利用的途徑有：送至本企業(yè)自備電廠代替煤炭進(jìn)行發(fā)電；送至化工廠粒堿工段，將燃燒產(chǎn)生的熱能用來烘干粒堿和片堿；送至本廠原料石灰生產(chǎn)基地，煅燒石灰。在這些利用過程中，電石爐氣作為清潔燃料，大大減少了生產(chǎn)過程中對(duì)環(huán)境的污染。

表4 爐氣組分表

因電石爐氣中含有大量CO和H2等成分，是一種很好的化工原料，可以生產(chǎn)甲醇、甲酸、甲酸甲酯、碳酸二甲酯、乙二醇、甲醛和聚甲醛等重要的一碳化工產(chǎn)品。2011年，天業(yè)集團(tuán)進(jìn)一步啟動(dòng)了利用電石爐氣生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品項(xiàng)目，5萬t/a電石爐氣制乙二醇項(xiàng)目正在抓緊建設(shè)中，預(yù)計(jì)2012年投產(chǎn)試運(yùn)行。從發(fā)展趨勢(shì)看，電石裝置的大型化、集聚化發(fā)展為電石爐氣的綜合利用提供了更加廣闊的空間，電石爐氣的化工利用將進(jìn)一步增加電石行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，也為實(shí)現(xiàn)和推動(dòng)中國電石法聚氯乙烯產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品多元化奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

3 充分利用廢棄資源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排

天業(yè)集團(tuán)通過循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式解決電石生產(chǎn)過程中污染問題，形成了上游產(chǎn)業(yè)的廢棄物變?yōu)橄掠萎a(chǎn)業(yè)的資源，上游產(chǎn)業(yè)環(huán)境處理的過程，變成了下游產(chǎn)業(yè)原料搜集的過程。電石生產(chǎn)過程中主要廢渣有電石爐凈化收塵灰、各散點(diǎn)收塵灰，烘干窯窯尾收塵灰和凈化收塵灰。各散點(diǎn)收塵灰主要成分為氧化鈣，為解決收塵灰的使用難題，經(jīng)過大量分析化驗(yàn)，將不同的收塵灰以一定配比混合拉運(yùn)至集團(tuán)下屬水泥產(chǎn)業(yè)作為水泥生產(chǎn)原材料使用，使用率達(dá)到100%。

在廢棄資源利用方面，天業(yè)集團(tuán)始終堅(jiān)持以最少的資源換取最大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。對(duì)于烘干窯的收塵灰，其主要成分以炭為主，在運(yùn)輸過程中也極易造成環(huán)境污染，各組分見表5。

表5 烘干窯收塵灰組分表 %

經(jīng)反復(fù)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了將烘干窯的收塵灰拉運(yùn)至電廠代替部分煤粉做燃料使用，且使用效果良好，每年可為電廠節(jié)約大量的煤炭，這項(xiàng)舉措使電石裝置中的炭材收塵灰實(shí)現(xiàn)了資源化利用。目前，天業(yè)電石裝置產(chǎn)生的石灰粉、焦粉和電石粉全部實(shí)現(xiàn)資源化利用，不僅取得了良好經(jīng)濟(jì)效益，還有效避免了對(duì)環(huán)境的二次污染。

未來電石行業(yè)，不但需要節(jié)能降耗，提升能源利用率，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，而且需要盡快實(shí)現(xiàn)電石爐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)，努力拓展上下游產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展，這是電石行業(yè)調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式的核心環(huán)節(jié)。作為大型電石企業(yè)，更要積極適應(yīng)這種新的變化，未雨綢繆，為確保電石行業(yè)的健康發(fā)展率先垂范。