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摘要：目前国内外碳素厂一套尾气系统可连接1～6台石墨化炉，但尾气处理时均属于一对一处理（未运行的石墨化炉在产品冷却和装出炉），尚未能实现在开口系统中，工艺送气期间同时处理多台石墨化炉排放的氯气的尾气系统。本系统之所以能够同时处理多台石墨化炉排放的氯气，关键因素之一是能够通过控制炉顶的微负压，最大限度延长氯气在炉内的停留时间，减少过剩氯气的排放，减轻尾气处理系统去除氯气等酸性气体的压力。保障了产品纯化质量的均匀性、缩短了产品纯化周期、节省了工艺气体用量。
关键词：尾气处理；石墨化炉；氯气；微负压
一、石墨化炉的尾气及处理系统简介
石墨化炉加热到纯化温度时通入卤素气体（如氯气），卤素气体在高温条件下与石墨材料内的杂质元素如Fe、Ca、Ba、K、B等发生反应，生成卤化物。这些新的化合物在纯化温度时为气态，从石墨化炉的排气口释放出来，一部分没有参与纯化化学反应的卤素气体和原料在高温下溢出的二氧化硫和粉尘也从石墨化炉的排气口释放出来。这些尾气经冷却后，在碱液湍流吸收处理装置中处理，经过检测达到尾气排放的国家标准、《大气污染物综合排放标准》和本技术规格书的要求后，经尾气处理系统排出。
经净化后的尾气中残留氯气浓度小于10 mg/Nm3，二氧化硫浓度小于200 mg/Nm3，达标尾气在引风机作用下通过排气筒排放。
本系统（如图1所示）在炉盖和管道中添加新风口，采用新风冷却的方式替代了传统的冷却装置；通过管道和炉盖端口的压力变送器在线监测尾气压力，通过调节新风口的开度、风机频率和自动风阀的开度将管道和炉内风压控制在工艺压力范围之内。尾气系统通过对每台炉子的风压和尾气温度的精准调控，实现了一拖多的功能。
二、一拖多尾气系统设计理念
一拖多尾气系统设计严格执行国家环境保护法律，废气处理后达到GB16297－1996《大气污染物综合排放标准》中相应二级标准。采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺，并具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。工艺设计与设备选型，能够在生产运行过程中，具有较大的灵活性和调节余地。设备布局设计形象美观、造型艺术。关键设备一用一备，达到一用一备并不停产检修的目的。
为实现尾气处理系统一拖多功能，设备参数需按如下公式进行设计
湍流吸收塔塔径D=2×[Q/（3600×V×3.14）]1/2
风管半径R=2×[Q/（3600×3.14×U）]1/2
单位长度摩擦阻力pm1=（R/U2/1.2）/（2×9.8Q）
动压pm2=（U/4.3）2
系统静压P系统静压=P设备静压+P管路静压
风机功率M=Q×P系统静压/（6120×η）
局部阻力系数=弯头个数×0.26
8、泵流量
其中：Q=系统处理风量m3/h
V=塔内流速m/s
U=风速m/s
R=管径m
D=塔径m
三、一拖多尾气系统制作与安装
尾气系统一托多技术通过调节变频风机频率、自动风阀和新风口的进风量来控制每台炉子的负压和温度，达到单台尾气系统同时处理多台石墨化炉尾气的目的。炉盖、尾气管道中设立新风口替代传统的冷却装置，不仅达到了调节尾气温度的目的，同时对炉内和管道中的负压调节起着至关重要的作用。
石墨化炉炉盖增设新风口；炉盖出口、风管内部都需安装温度和压力变送器实现温度和压力的在线监控；尾气系统湍流吸收装置需采用新型的填料（纯PP特拉瑞带刺花环）增加气液接触面积，增强尾气吸收效果；尾气系统需安装远程在线仪表如PH计、液位计、氯气检测仪等，实现远程数据监控和操作；尾气设备还需有配套的PLC程序，减少操作人员的工作量。尾气系统电气控制装置由电源柜等组成，通过PLC给出的指令控制碱液酸碱度、引风机风量风压、循环泵的启停，调整整个系统的处理能力和处理要求，确保排入大气的尾气达到要求，可以实现手动/自动运行启动和停止。现场每台泵均需设置独立的操作柱，操作柱要求有电源、运行指示、手/自动切换、启动、停止功能，本体要求防水防腐。
图1 石墨化炉尾气处理现场布置俯视图
四、运行结论
1、尾气系统一拖多功能，单台尾气系统可同时处理多台石墨化炉释放的尾气，在达标处理尾气的同时减少了尾气系统的建造数量，大幅节省了设备建造成本（单台尾气系统建造成本约300万）。
2、一拖多功能，减少了一半以上的操作人员和设备用电量（通过本发明每年减少50%的操作员工和50%的尾气设备耗电量，约454tce/a）。
3、采用新风系统替代传统的冷却装置，在冷却尾气的同时还可精准调控石墨化炉的炉内风压，改善了石墨化炉送气工艺。
参考文献：
[1]、《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）。
论文作者:黄鹤,郁昱,蒋新良
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/17
标签：尾气论文; 石墨论文; 系统论文; 氯气论文; 静压论文; 设备论文; 风口论文; 《电力设备》2018年第13期论文;