白泥回收轉(zhuǎn)窯性能的影響因素及其改進(jìn)技術(shù)

劉超鋒 胡興杰 高利霞 周子幫 蘇衛(wèi)彩

(1．鄭州輕工業(yè)學(xué)院河南省表界面科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州，450002;2．中國石化集團(tuán)南京化學(xué)工業(yè)有限公司化工機(jī)械廠，江蘇南京，210048;3．南京德邦金屬裝備工程有限公司，江蘇南京，211155;4．洛陽三隆安裝檢修有限公司海南項(xiàng)目部，海南洋浦，578101;5．河南晉開投資控股集團(tuán)，河南開封，475002)

白泥回收轉(zhuǎn)窯性能的影響因素及其改進(jìn)技術(shù)

劉超鋒1胡興杰2高利霞3周子幫4蘇衛(wèi)彩5

(1．鄭州輕工業(yè)學(xué)院河南省表界面科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州，450002;2．中國石化集團(tuán)南京化學(xué)工業(yè)有限公司化工機(jī)械廠，江蘇南京，210048;3．南京德邦金屬裝備工程有限公司，江蘇南京，211155;4．洛陽三隆安裝檢修有限公司海南項(xiàng)目部，海南洋浦，578101;5．河南晉開投資控股集團(tuán)，河南開封，475002)

簡要介紹了白泥回收轉(zhuǎn)窯性能的要求，分析了白泥回收轉(zhuǎn)窯運(yùn)行性能所涉及的燃料、入窯白泥和轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)因素。分別從白泥回收轉(zhuǎn)窯的運(yùn)行操作改進(jìn)和技術(shù)改進(jìn)角度討論了滿足白泥回收轉(zhuǎn)窯性能要求的方法、措施及其效果。對白泥回收轉(zhuǎn)窯的設(shè)計(jì)、制造安裝、日常維護(hù)及技術(shù)改造提出了建議。

白泥回收轉(zhuǎn)窯;白泥;燃料;技術(shù)改造

制漿工藝產(chǎn)生的白泥回收成本高，故僅大型木漿造紙企業(yè)對白泥進(jìn)行回收［1］。國際上普遍認(rèn)為白泥回收轉(zhuǎn)窯是大型紙漿廠堿回收車間較穩(wěn)妥可靠的石灰回收技術(shù)。石灰轉(zhuǎn)窯將苛化工段產(chǎn)生的白泥煅燒以生產(chǎn)苛化工段所需的石灰，減少石灰的外購。為了能回收90%～94%的石灰，煅燒溫度控制在1100～1250℃，由于白泥回收轉(zhuǎn)窯為大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，投資大、操作不易控制，所以要求白泥回收轉(zhuǎn)窯具有較高的性能。具體要求是：長期平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng);在白泥回收轉(zhuǎn)窯燃燒濃臭氣 (CNCG)、氣提臭氣等燃料時(shí)要確保充分燃燒而不發(fā)生有害氣體排空;熱效率高、燃料消耗低;噪音低;有防止結(jié)圈的措施;保證石灰質(zhì)量等。

1 白泥回收轉(zhuǎn)窯的設(shè)計(jì)因素

白泥回收轉(zhuǎn)窯的性能與其工作原理有很大關(guān)系。在傳統(tǒng)的長窯系統(tǒng)中高的一端 (頭部)即窯尾，與熱空氣逆流的濕白泥由螺旋送料器喂入窯內(nèi)。因筒體的傾斜和緩慢的回轉(zhuǎn)作用，筒體內(nèi)的白泥既沿圓周方向翻滾，又沿軸向從高端向低端移動(dòng)，完成干燥、預(yù)熱、分解、燒成和冷卻等過程。白泥進(jìn)入第一段——掛鏈區(qū)，位于窯尾內(nèi)殼上的金屬鏈條吸收煙氣中的熱量，使白泥的干度達(dá)到95%。第二段窯殼上裝的揚(yáng)料板翻轉(zhuǎn)和攪拌干白泥，使之與熱煙氣充分接觸。在第三段白泥煅燒區(qū)，白泥煅燒產(chǎn)生CO2和CaO顆粒。在冷卻段，熱石灰顆粒逐漸冷卻 (冷卻后溫度≤230℃)并移向出料端，經(jīng)破碎后送至石灰倉。與傳統(tǒng)的長窯相比，由短窯 (比常規(guī)短30%)及氣流干燥系統(tǒng)組成的白泥回收轉(zhuǎn)窯可節(jié)油5%，且設(shè)備造價(jià)降低15%。短窯系統(tǒng)示意圖見圖1［2］，它多了一套由窯尾進(jìn)料室、煙道和旋風(fēng)分離器組成的白泥閃急干燥系統(tǒng)，使干度 ＞70%的白泥在幾秒內(nèi)干度達(dá)到100%，再經(jīng)過旋風(fēng)分離和電除塵捕集，經(jīng)一根直插窯內(nèi)的斜管進(jìn)入轉(zhuǎn)窯，靠窯尾螺旋推進(jìn)區(qū)的螺旋葉片阻止白泥被煙氣帶出。

圖1 短窯系統(tǒng)示意圖

在石灰煅燒過程中，由于需要原油等燃料，燒結(jié)后的石灰成本甚至高于外購石灰。例如，Elk Falls漿廠曾出現(xiàn)白泥回收轉(zhuǎn)窯的燃料消耗每年額外增加近30萬美元的問題［3］。其原因是：過濾后的石灰泥中非過程元素 (NPE)的含量較高;燃料油中含P、Fe和Zn元素。

1.1 燃料的選擇

為了滿足白泥干燥煅燒所需要的熱量要求，白泥回收轉(zhuǎn)窯可以采用重油、天然氣、甲醇、松節(jié)油、煤氣、煤粉等作為燃料，以重油和天然氣較常用。漿廠電解氯酸鈉，即R8法生產(chǎn)ClO2的工藝中，產(chǎn)生的氫氣可作為白泥回收轉(zhuǎn)窯的燃料。在麥草、蔗渣和廢紙等作為造紙主要原料 (占2/3)的印度，Tamil Nadu新聞紙有限公司將蔗渣儲(chǔ)存場和制備車間廢水處理產(chǎn)生的沼氣［4］作為白泥回收轉(zhuǎn)窯的燃料。

烏拉圭Fray Bentos漿廠的年產(chǎn)100萬t(風(fēng)干)全漂桉木漿 (目標(biāo)白度89% ～92%)生產(chǎn)線，采用由Andritz提供的硫酸鹽制漿工藝和無元素氯 (ECF)漂白工藝，白泥回收轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)CaO的設(shè)計(jì)能力為830 t/d，采用的燃料［5］是重油、黑液蒸發(fā)段的副產(chǎn)品甲醇以及化學(xué)品車間氯酸鈉工段的副產(chǎn)品——?dú)錃狻{廠運(yùn)行8個(gè)月來，重油消耗非常接近設(shè)計(jì)值(149 kg/t CaO)，大氣排放始終保持在DINAMA的允許范圍內(nèi)。但是，運(yùn)行初期，白泥回收轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量(平均值570 t/d)比設(shè)計(jì)值低，因?yàn)榧状己蜌錃獠荒苓B續(xù)使用，否則其燃燒造成的溫度超過耐火磚所能承受的溫度，將導(dǎo)致停機(jī)。此外，美國National Council for Air and Stream Improvement對美國和加拿大硫酸鹽漿廠的統(tǒng)計(jì)表明，白泥回收轉(zhuǎn)窯的有害大氣污染物——甲醇散發(fā)量［6］為0．044 ～0．52 g/t(風(fēng)干漿)。降低甲醇散發(fā)量是以甲醇為燃料的白泥回收轉(zhuǎn)窯設(shè)計(jì)要考慮的問題。

為降低成本，硫酸鹽法制漿造紙廠的白泥回收轉(zhuǎn)窯可以采用高硫燃料［7-8］。在窯中，白泥可以吸收50%的SO2。但是產(chǎn)品中Na2SO4的增加導(dǎo)致石灰活性降低，加速白泥回收轉(zhuǎn)窯的結(jié)圈。白泥回收轉(zhuǎn)窯的廢氣［9］含有硫化物等腐蝕氣體，濕度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過90%，外排臭氣的總還原硫 (TRS)超標(biāo)［10］導(dǎo)致苛化系統(tǒng)腐蝕。因此，白泥回收轉(zhuǎn)窯燃燒蒸煮工段和蒸發(fā)工段排出的不凝氣體和氣提塔送來的臭氣應(yīng)采取措施使其在進(jìn)窯之前稀釋［11］，以確保安全。高濃臭氣進(jìn)窯燃燒之前，用白液洗滌，將其中含硫成分除去。白泥回收轉(zhuǎn)窯排出的煙氣先經(jīng)過堿液洗滌塔后排到大氣中，以靜電除塵器代替濕淋洗滌塔。量小、濃度大的臭氣［12］送白泥回收轉(zhuǎn)窯燃燒，反之送堿爐。但是，新投產(chǎn)的漿廠多把制漿堿回收臭氣送堿爐燃燒。

1.2 入窯白泥質(zhì)量的控制

石灰回收系統(tǒng)的 NPE［13］有 Cl、K、Al、Si、Mg、P、Mn及其他重金屬元素。以CaCO3為主的白泥成分，還含有苛化中加入的過量石灰 (以Ca(OH)2形式存在)、CaSiO3、殘余 NaOH、Na2S、Al2O3、Fe2O3、MgO、MgCO3及塵埃等，對轉(zhuǎn)窯運(yùn)行的影響［14］見表1。

以麥草漿為主可以生產(chǎn)書寫紙、印刷紙等。但是，草類原料本身和夾帶的泥砂含硅量高。硅在蒸煮的過程中生成Na2SiO3，黑液的pH值下降時(shí)則水解為H4SiO4，并在一定條件下又聚集成多硅酸形成硅膠。當(dāng)SiO2質(zhì)量濃度大于5 g/L時(shí)，白泥沉降速度減慢。白泥的硅含量高將降低石灰回轉(zhuǎn)窯煅燒產(chǎn)品中活性灰的可用性［15］。當(dāng) SiO2質(zhì)量濃度大于6 g/L時(shí)，白泥煅燒時(shí)CaSiO3易于窯中結(jié)圈［16］。麥草原料以麥節(jié)、麥葉含硅量最高。含硅量高的麥草，與含硅量低的竹、木或其他原料搭配使用，可使白泥的硅水平達(dá)到石灰回收系統(tǒng)的正常運(yùn)行狀態(tài)。為此，可以采取以下做法：竹子比例［17］≤50%，闊葉木比例≥50%。此外，最好使苛化生成的白泥［18］不含有硅化物。例如，印度Amerit造紙公司推出Modified Kraft Chemical Recovery方案先對濃度8% ～10%稀黑液進(jìn)行多效蒸發(fā)，濃度提高到40% ～45%，與稻殼以質(zhì)量比1∶4混合，再燃燒，爐膛溫度維持在約800℃;灰分以清水經(jīng)3～5段逆向浸提萃取無機(jī)物，再經(jīng)過濾后，綠液質(zhì)量濃度約為80 g/L(以Na2O計(jì));被白泥回收轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生的含CO2的煙道氣混合吸收后，當(dāng)pH值達(dá)到9．5～10．0時(shí)，黑液的溶解硅轉(zhuǎn)化為沉淀物，達(dá)到除硅的目的。在備料時(shí)，對原料廠的竹子充分洗滌，可去除30%～50%的硅。印度克拉拉邦的Hindustan蔗渣漿紙廠將黑液［19］沉積的高硅廢渣作為水泥廠原料，但除硅后需加堿恢復(fù)殘堿，使成本增加。

表1 白泥中雜質(zhì)對石灰轉(zhuǎn)窯運(yùn)行的危害

表2 過濾系統(tǒng)中助濾劑的使用

回轉(zhuǎn)窯中，長窯和短窯的白泥適宜含水量分別為30%～45%和30%以下。預(yù)掛式過濾機(jī)過濾白泥，可以降低白泥殘堿，提高白泥干度，對白泥回收轉(zhuǎn)窯節(jié)約油耗極為重要。白泥回收轉(zhuǎn)窯尾氣經(jīng)電除塵后的粉塵加到白泥回收轉(zhuǎn)窯尾部的喂料螺旋，而不是加到白泥預(yù)掛式過濾機(jī)的白泥供料攪拌槽，這可以避免由于白泥中Ca(OH)2導(dǎo)致的預(yù)掛式過濾機(jī)上網(wǎng)白泥的過濾性能下降。Ahlstrom公司［20］的Continuous Precoat Renewing System過濾機(jī)，在正常運(yùn)行時(shí)能清洗預(yù)掛層、更新預(yù)掛層并清洗轉(zhuǎn)鼓網(wǎng)面，使白泥干度達(dá)到75%以上。在過濾系統(tǒng)中可加入表2的助濾劑，以提高白泥干度并降低殘堿含量。

進(jìn)窯白泥的固含量和鈉含量、窯進(jìn)料端溫度和前段溫度以及床體物質(zhì)在白泥回收轉(zhuǎn)窯中的停留時(shí)間對生產(chǎn)的石灰球的粒徑有影響。石灰球過小，會(huì)導(dǎo)致顆粒夾帶和灰塵循環(huán)。直徑小于20～30 mm的石灰球的殘留碳酸鹽含量較低。直徑大于80 mm的大石灰球具有未經(jīng)煅燒的球核，CaCO3含量高于50%，需篩出、碾碎［23］并回用到白泥回收轉(zhuǎn)窯，以保證苛化效率。

1.3 石灰回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)確定

白泥回收轉(zhuǎn)窯的主要部件包括筒體、熱交換裝置、支承裝置、傳動(dòng)裝置、液壓擋輪、窯頭罩、窯尾密封裝置、多筒冷卻器、喂料螺旋、燃燒系統(tǒng)等。在窯內(nèi)，鑲砌耐火材料、保溫材料，并設(shè)置換熱裝置。合適的儀表與控制裝置可防止白泥回收轉(zhuǎn)窯發(fā)生事故，減少運(yùn)行費(fèi)用。

筒體質(zhì)量約占整個(gè)白泥回收轉(zhuǎn)窯質(zhì)量的40%～50%。合適的筒體厚度可以提高耐火磚的壽命、減少機(jī)械事故、合理利用鋼材。窯的長度合適，使?fàn)t氣從出料端到進(jìn)料端有機(jī)會(huì)釋放足夠的熱量，以致爐氣進(jìn)入鏈條系統(tǒng)時(shí)，它的溫度已降低到不致縮短鏈條壽命的水平。隨著轉(zhuǎn)窯的長度與直徑之比的增加，運(yùn)行性能得到改善，而且以30∶1時(shí)為最好。Ahlstrom公司白泥回收轉(zhuǎn)窯的規(guī)格和基本尺寸見表3。

窯殼強(qiáng)度、圓整度和平直度的提高，可以延長輪箍、托輪和軸承的壽命。對運(yùn)轉(zhuǎn)中的白泥回收轉(zhuǎn)窯窯體軸向多點(diǎn)的變形量［24］進(jìn)行精確測量，可避免因停機(jī)檢測可能造成的設(shè)備損害。越南安化120 t/d石灰白泥回收轉(zhuǎn)窯［25］的規(guī)格為 Φ3．0 m ×88．6 m，筒節(jié)采用Q235-C鋼板卷制，自動(dòng)焊接而成，現(xiàn)場組焊采用手工焊接。白泥回收轉(zhuǎn)窯出料端裝有耐高溫、耐磨損的窯口護(hù)板。佳木斯造紙集團(tuán)白泥回收轉(zhuǎn)窯筒體的組焊情況見表4。

表3 Ahlstrom白泥回收轉(zhuǎn)窯的規(guī)格和基本尺寸

表4 佳木斯造紙集團(tuán)白泥回收轉(zhuǎn)窯筒體的組焊情況

白泥回收轉(zhuǎn)窯煅燒石灰時(shí)要承受物料的摩擦、堿蝕、燒蝕，還要承受熱應(yīng)力、機(jī)械和熱機(jī)械應(yīng)力、振動(dòng)等。根據(jù)窯體內(nèi)功能區(qū)的不同，窯體內(nèi)常用優(yōu)質(zhì)耐火磚、高鋁磚、耐堿隔熱磚、優(yōu)質(zhì)耐火泥、澆注料、多晶莫來石纖維板等耐火材料。磚的質(zhì)量減輕，可降低支承裝置的負(fù)荷，延長窯部件壽命。襯磚過度磨薄或掉磚且窯殼嚴(yán)重脹泡后，必須更換窯殼。為避免窯頭損壞引起的高額損失，在泰格林紙集團(tuán)湖南駿泰漿紙有限公司年產(chǎn)40萬t漂白硫酸鹽木漿項(xiàng)目中，選用Raytek公司CS200系列白泥回收轉(zhuǎn)窯窯體溫度掃描系統(tǒng)［27］，包括3個(gè)帶環(huán)境保護(hù)箱的紅外掃描儀、位置編碼器、輪帶滑移監(jiān)測模塊、陰影部分監(jiān)測模塊以及一套軟件包，能精確檢測耐火磚脫落的位置。

配置有白泥干燥器 (LMD)的短窯進(jìn)口濕石灰泥隨廢氣閃蒸而被干燥，此時(shí)通常不設(shè)計(jì)鏈?zhǔn)捷斔投?。但是，對長窯來說，掛鏈條的白泥回收轉(zhuǎn)窯［28］較不掛鏈條的白泥回收轉(zhuǎn)窯燃料消耗低。鏈條的表面積占白泥回收轉(zhuǎn)窯全部傳熱面積的2/3。太多的鏈條會(huì)使進(jìn)料過熱而在鏈條上結(jié)球，以致妨礙轉(zhuǎn)窯工作或拉斷鏈條和拉垮襯磚。在鏈條系統(tǒng)較熱的一端，掛耐熱不銹鋼鏈條。在窯尾緊接鏈區(qū)的揚(yáng)料板，使白泥在加熱干燥階段得到攪拌，提高換熱能力。但太多的揚(yáng)料板會(huì)揚(yáng)塵。揚(yáng)料元件：新窯用耐熱鋼，老窯用凸出的耐火磚，或澆注耐熱鋼筋混凝土。

石灰回轉(zhuǎn)窯的支承裝置使白泥回收轉(zhuǎn)窯筒體、輪帶能在托輪上平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。滾動(dòng)軸承托輪組維修方便、減少電耗。但是，在檢修中，不得在軸承座上搭接地線。白泥回收轉(zhuǎn)窯主傳動(dòng)的大齒輪和小齒輪間一定要對準(zhǔn)。如果發(fā)生沖擊和電蝕，則小齒輪的齒根比大齒輪磨損得更厲害。白泥回收轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速［29］過高，會(huì)造成石灰質(zhì)量不穩(wěn)定，設(shè)備維修難。液壓擋輪系統(tǒng)循環(huán)往復(fù)工作，使白泥回收轉(zhuǎn)窯輪帶和托輪磨損均勻。

白泥回收轉(zhuǎn)窯燒成的約1100℃的活性石灰迅速冷卻將提高石灰的活性度和氣孔率;冷卻風(fēng)經(jīng)過熱交換后溫度升高，作為二次風(fēng)入窯參與燃燒。國內(nèi)某新建紙廠［30］活性石灰采用由美國KENNEDY VAN SAUN公司研發(fā)的KVS型豎式冷卻器冷卻。此種冷卻器的大料清出門多用電液推桿實(shí)現(xiàn)開啟和關(guān)閉，砌筑保溫隔熱材料，但因?yàn)楦邷卮罅系亩逊e使電液推桿周圍溫度偏高，所以液壓缸電液推桿的密封圈需采用特殊材質(zhì)。另外，此種冷卻器的焊接質(zhì)量要求嚴(yán)格。

白泥回收轉(zhuǎn)窯的燃燒系統(tǒng)由燃燒器、供油系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、火焰監(jiān)測系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)等組成。優(yōu)良的燃燒器，能使空氣、蒸汽與燃料充分混合，霧化充分，火焰可優(yōu)化控制。白泥回收轉(zhuǎn)窯的燃燒器多為復(fù)合式，既能燒重油，也能燒天然氣，甚至燃燒蒸煮及蒸發(fā)氣提污冷凝水而得到的臭氣。燃燒器由一個(gè)同心多層套筒組成，燃油及霧化蒸汽或燃?xì)庥勺顑?nèi)層套筒進(jìn)入，一次風(fēng)的一部分進(jìn)入第二層套筒，其余進(jìn)入最外層套筒，由風(fēng)門擋板來控制燃燒狀況及火焰的形狀?；鹧鏈囟忍?，對回轉(zhuǎn)窯的窯襯層不利，容易產(chǎn)生石灰過燒。采用能產(chǎn)生長而柔和火焰的、易調(diào)節(jié)的燃燒器，及二次風(fēng)機(jī)和風(fēng)箱型密封裝置，可以防止火焰畸變并提高耐火磚的壽命。Ahlstrom公司的百寶槍燃燒器可形成短而高溫的火焰到長而均熱的火焰，能有效降低含硫化合物和氮氧化合物的排放。

卡瓦納公司售給印尼Riau Andalan漿廠的FLS型Φ5 m×115 m白泥回收轉(zhuǎn)窯［31］(石灰產(chǎn)量1050 t/d)，帶氣流干燥、復(fù)式冷卻筒 (Complex Cooler)、三電場靜電除塵器及Fuzzy Expert自控系統(tǒng)。與傳統(tǒng)白泥回收轉(zhuǎn)窯相比，其SOx、總還原性硫化物 (TRS)、粉塵量分別降低80%、50%、80%。該窯產(chǎn)生煙氣中的CO2用于生產(chǎn)涂布紙所需要的沉淀碳酸鈣(PCC)。芬蘭一家紙廠的Φ3．60 m×106 m白泥回收轉(zhuǎn)窯，日產(chǎn)石灰290 t，采用 PDP11-34計(jì)算機(jī)控制［32］。該白泥回收轉(zhuǎn)窯的控制參數(shù)為：轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)量，白泥流量及密度，白泥干固體量，殘堿含量，洗滌水流量，過濾器轉(zhuǎn)速，白泥回收轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速，功率消耗，溫度 (白泥回收轉(zhuǎn)窯的喂料端溫度、窯中溫度和燒成帶溫度)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，燃油流量，一次風(fēng)流量，對CO、過剩氧 (O2)的檢測和控制。采用此控制系統(tǒng)后，石灰產(chǎn)量提高7%。

澳大利亞新南威爾士的Tumut Visy Paper［33］每年以80萬t的鋸木廠邊角料、松木、枝丫材生產(chǎn)硫酸鹽漿以及5萬t廢紙漿，生產(chǎn)30萬t的高質(zhì)量牛皮掛面紙。其苛化工段壓力盤式過濾機(jī)PDWTM提高了進(jìn)窯白泥的質(zhì)量，保證配有閃急干燥器的117 t/d白泥回收轉(zhuǎn)窯的穩(wěn)定操作和煙囪的低污染排放。其流程是：窯排出的煙氣進(jìn)入閃急干燥器底部的狹窄入口把螺旋喂料器來的白泥干燥;干燥后的白泥與煙氣旋風(fēng)分離，以150～200℃的干粉狀態(tài)進(jìn)窯;堿回收爐、動(dòng)力鍋爐和白泥回收轉(zhuǎn)窯排出的煙氣通過共用的主煙囪排至大氣。南非Richards Bay廠［34］(年產(chǎn)堿法/硫酸鹽法72萬t風(fēng)干漿)用圓盤過濾機(jī)干燥白液和石灰泥，由FFE Minerals提供白泥回收轉(zhuǎn)窯技術(shù) (專利的氣體循環(huán)閃急干燥技術(shù))，燃燒天然氣、甲醇、松節(jié)油和LVHC臭氣，通過Compax冷卻器回收余熱，靜電除塵器的最終塵灰再進(jìn)入到過程中。

APP投資100億元人民幣建設(shè)的海南金海漿紙業(yè)有限公司［35-36］，年產(chǎn)100萬t漂白硫酸鹽桉木漿，是世界上最大的單條漿線，用盤式過濾機(jī)處理白液，使白泥干度高達(dá)70%～75%、白液得率高達(dá)94%、白液的TSS＜20 mg/kg，白泥殘堿低 (0．428%)、稀釋水用量少，用丹麥FFE公司的兩根平行長窯以天然氣燃燒白泥、日產(chǎn)回收石灰1400 t。青山紙業(yè)股份有限公司從Ahlstrom Sayohlina公司引進(jìn)節(jié)能型白泥回收轉(zhuǎn)窯，成品石灰中 CaCO3殘留率≤20%，熱耗6000 MJ/t石灰 (每噸灰消耗重油145 kg)。其白泥回收轉(zhuǎn)窯尾氣采用靜電機(jī)組處理，出口煙氣含塵量≤15 mg/m3，日回收石灰175 t，CaO有效含量88%以上。

吉林造紙廠采用硫酸鹽法制漿，1987年由Ahlstrom公司引進(jìn)1臺(tái)Φ2．8 m×74 m白泥回收轉(zhuǎn)窯［37］及附屬設(shè)備，用200#重油，通過蒸汽加熱器串聯(lián)電加熱器使燃燒器油溫達(dá)到170℃，在鏈區(qū)出口裝設(shè)長10 m、共8排、每排有8塊板的揚(yáng)料板區(qū)。此窯排煙溫度150～180℃。其石灰中有效CaO含量達(dá)85%以上，在額定生產(chǎn)能力120 t/d下能量消耗低于7500 MJ/t石灰 (每噸石灰消耗重油180 kg)。青州造紙廠年產(chǎn)15萬t硫酸鹽木漿系統(tǒng)Ahlstom白泥回收轉(zhuǎn)窯［38］，CaO 生產(chǎn) 能 力 175 t/d; 規(guī) 格 Φ3．00 m ×88 m;入白泥回收轉(zhuǎn)窯的白泥干度75%;每噸石灰消耗熱能6000 MJ;鏈條區(qū)11 m，棒條區(qū)12 m，升降棒6 m，干燥區(qū)15 m，中間區(qū)22 m，燃燒區(qū)22 m。佳木斯造紙股份有限公司堿回收白泥處理系統(tǒng)［39］中，Ahlstrom預(yù)掛機(jī)可使濾后白泥干度達(dá)70%～80%。其Φ3．5 m×115 m白泥回收轉(zhuǎn)窯 (生產(chǎn)能力250 t/d)主體及其傳動(dòng)系統(tǒng)由洛陽礦山機(jī)械廠提供，其余輔機(jī)包括白泥回收轉(zhuǎn)窯的窯頭、窯尾密封罩，重油、臭氣、供風(fēng)混合燃燒器，窯內(nèi)絕熱耐火材料，換熱設(shè)施，油泵及加熱器，鼓風(fēng)機(jī)，白泥供料、濾液泵，自控儀表等，均從Ahlstrom引進(jìn)。此白泥回收轉(zhuǎn)窯的傾斜率3．5，應(yīng)用洛陽礦山機(jī)械廠提供的液壓傳動(dòng)。此白泥回收轉(zhuǎn)窯的窯體分為蒸發(fā)區(qū) (鏈區(qū))、干燥區(qū)(揚(yáng)料棒區(qū))、加熱區(qū) (中間區(qū))、焙燒區(qū)、高壩擋料區(qū)和成品冷卻區(qū)，干燥區(qū)長57．5 m。該系統(tǒng)運(yùn)行良好。

2 運(yùn)行控制

白泥回收轉(zhuǎn)窯的操作異常包括結(jié)圈、內(nèi)襯脫落、臭氣外排、被動(dòng)停窯、堵塞結(jié)垢、石灰產(chǎn)品質(zhì)量不佳和窯體運(yùn)行不穩(wěn)。有資料統(tǒng)計(jì)，因結(jié)圈問題而造成的停機(jī)占整個(gè)白泥回收轉(zhuǎn)窯停機(jī)事故的20%。發(fā)生過結(jié)圈問題的企業(yè)占90%。白泥回收轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的位置可分為升溫區(qū) (窯中)結(jié)圈和冷卻區(qū) (窯頭)結(jié)圈。窯直徑越小結(jié)圈越厲害。直徑2．8 m以下的窯最為突出，常常5～7天就把窯結(jié)死，最短的時(shí)間只有3天。Teresa D'Souza等［40］把結(jié)圈的3個(gè)白泥回收轉(zhuǎn)窯運(yùn)行數(shù)據(jù)用多元分析程序SIMCA-P研究的結(jié)果證實(shí)，結(jié)圈不僅僅與火焰溫度相關(guān)的參數(shù)有關(guān)，而這些參數(shù)的變動(dòng)影響更大。H．N．Tran等總結(jié)了以下預(yù)防結(jié)圈的措施［41］：①提高白泥洗滌水平，最大限度減少白泥中的殘堿含量;②用較高固形物含量的白泥;③盡量避免在窯中燃燒不凝氣 (NCG)，可將NCG送至堿爐或動(dòng)力爐;④在窯前安裝脫硫裝置;⑤優(yōu)化燃燒器，避免高溫火焰在較窄的區(qū)域內(nèi)沖擊高溫表面;⑥提高進(jìn)料端溫度，確保鏈條端后的白泥干度;⑦穩(wěn)定回收窯操作運(yùn)行，尤其是喂料速率;⑧調(diào)整一次風(fēng)及二次風(fēng)的比例，使火焰為理想狀態(tài)。白泥回收轉(zhuǎn)窯結(jié)圈后［42］，一般用較長的鐵棒等工具從白泥回收轉(zhuǎn)窯外將窯頭及窯尾的內(nèi)部結(jié)圈除掉。對于在窯中形成的較難去除的結(jié)圈，可通過下列方式去除：①白泥及其成品的滑動(dòng)及翻滾引起的摩擦;②增加白泥回收轉(zhuǎn)窯的停機(jī)頻率;③機(jī)械噴槍。Skutskar紙廠減少結(jié)圈的辦法［43］有：在窯中連續(xù)加入碎石灰石，以摩擦窯內(nèi)壁;用紅外線掃描儀控制窯溫;停機(jī)時(shí)，自動(dòng)勁射系統(tǒng)引爆物質(zhì)釋放出氣態(tài)的CO2除去結(jié)圈。對于白泥回收轉(zhuǎn)窯運(yùn)行過程中出現(xiàn)的操作異常，芬蘭最先進(jìn)的硫酸鹽漿廠的措施［44］和南寧鳳凰紙業(yè)有限公司的處理操作方法分別見表5和表6。

表5 芬蘭的硫酸鹽漿廠改善白泥回收轉(zhuǎn)窯運(yùn)行性能的措施

表6 南寧鳳凰紙業(yè)有限公司白泥回收轉(zhuǎn)窯運(yùn)行異常的合適處理操作方法

3 技術(shù)改造

為了從根本上解決白泥回收轉(zhuǎn)窯運(yùn)行過程中出現(xiàn)的操作異常，南寧鳳凰紙業(yè)有限公司、山東亞太森博漿紙有限公司、云景林紙股份有限公司和青山紙廠的技術(shù)改造情況分別列于表7～表10。與僅進(jìn)行操作調(diào)整相比，技術(shù)改造需要一定的資金支持，但技術(shù)改造的效果更顯著。

表7 南寧鳳凰紙業(yè)有限公司白泥回收轉(zhuǎn)窯的技改情況

表8 山東亞太森博漿紙有限公司白泥回收轉(zhuǎn)窯的技改情況

表9 云景林紙股份有限公司采用國產(chǎn)白泥預(yù)掛過濾機(jī)的情況和效果

表10 青山紙廠白泥回收轉(zhuǎn)窯的技改情況

4結(jié)語

進(jìn)一步提高石灰回收轉(zhuǎn)窯的性能離不開節(jié)能、環(huán)保和長周期運(yùn)行的主題，從設(shè)計(jì)、選型、安裝、技術(shù)改造角度入手，主要通過幾個(gè)方面提高白泥回收轉(zhuǎn)窯的性能。

4.1 盡量選擇自產(chǎn)的燃料作為白泥回收轉(zhuǎn)窯的燃料，例如污水工段產(chǎn)生的沼氣、電解制備ClO2工段副產(chǎn)的氫氣、蒸煮及蒸發(fā)工段產(chǎn)生的臭氣，減少對重油、天然氣等燃料的依賴。但是自產(chǎn)燃料的流量不穩(wěn)定，燃燒技術(shù)尚過關(guān)。有必要吸收國外在燃燒此類燃料方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。由于多種原因，在國內(nèi)新設(shè)計(jì)的項(xiàng)目中，臭氣入白泥回收轉(zhuǎn)窯燃燒的做法幾乎被放棄。

4.2 入窯白泥的質(zhì)量取決于非過程元素控制技術(shù)和過濾技術(shù)的改進(jìn)。預(yù)掛過濾機(jī)國產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟。通過助濾劑提高白泥干度的技術(shù)也有應(yīng)用。加快先進(jìn)的助濾劑的開發(fā)可以進(jìn)一步降低成本。

4.3 白泥回收轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、運(yùn)行操作調(diào)整、安裝方面有必要借鑒類似行業(yè)在回轉(zhuǎn)窯方面的先進(jìn)技術(shù)。例如水泥工業(yè)的窯外預(yù)分解技術(shù)的目的是節(jié)能，白泥回收的短窯氣流干燥技術(shù)有相似之處。此外，窯本體采用高效絕熱材料、窯內(nèi)揚(yáng)料板的設(shè)置可以進(jìn)一步降低白泥回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)行能耗。

致謝：中輕國際工程有限公司俞正千教授級(jí)高工為本文提供了部分參考資料和修改建議，特此致謝!

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(責(zé)任編輯：郭彩云)

Factors Effecting Operation Performance of Rotary Kiln for Recovering Lime

LIU Chao-feng1，*HU Xing-jie2GAO Li-Xia3ZHOU Zi-bang4SU Wei-cai5
(1．Zhengzhou University of Light Industry，Henan Provincial Key Laboratory of Surface ＆ Interface Science，Zhengzhou，Henan Province，450002;2．Nanjing Chemical Industry Co．Ltd．Chemical Machinery Plant of China Petrochemical Group，Nanjing，Jiangsu Province，210048;3．Metal Equipment Engineering Co．Ltd．of Nanjing duble，Nanjing，Jiangsu Province，211155;4．Installation Maintenance Co．Ltd．Luoyang Sanlong，yangpu，Hainan Province，578101;5．Henan Jinkai Investment Holdings Group，Kaifeng，Henan Province，475002)
(*E-mail：zhryng@yahoo．com．cn)

Technical and economic requirements of a rotary kiln for recovering lime were introduced．Factors including fuel，lime mud from chemical recovery plant and structure of rotary kiln were analyzed．Suggestions about design，installation，routine maintenance and rebuild of lime kiln were proposed．

lime kiln;performance;control

TS33+．9

B

0254-508X(2011)03-0037-09

劉超鋒先生，碩士，副教授;主要從事過程裝備及控制的研究工作。

2010-10-15(修改稿)