石灰窯窯頂粉塵治理探索

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇 淮安 223200)

技 術(shù) 討 論

石灰窯窯頂粉塵治理探索

祁東彬

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇 淮安 223200)

主要介紹了江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠石灰窯窯頂粉塵治理的基本情況，主要從設(shè)備改造、日常管理、工藝管理等方面闡述了本次改造取得的成果。

石灰窯； 除塵改造； 粉塵治理；布袋除塵器

2011年，淮安堿廠一期30萬t/a項(xiàng)目順利投產(chǎn)。石灰工序作為氨堿法和井下循環(huán)鹽堿鈣聯(lián)產(chǎn)制堿工藝純堿制造的頭道工序，它的運(yùn)行穩(wěn)定與否直接關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定，石灰窯作為石灰工序的關(guān)鍵設(shè)備， 在純堿生產(chǎn)中對裝置產(chǎn)能起決定性作用。

純堿企業(yè)生產(chǎn)一般都是按照“以灰定產(chǎn)”的原則組織生產(chǎn)，較大的生產(chǎn)負(fù)荷給石灰窯的控制帶來的巨大挑戰(zhàn)，一直是行業(yè)難題的窯頂粉塵治理更是嚴(yán)峻，給企業(yè)帶來了較大的環(huán)保壓力。近年來，淮安堿廠石灰車間通過一系列技術(shù)改造，對石灰窯窯頂粉塵污染進(jìn)行綜合治理，取得了十分明顯的成果。

1 問題現(xiàn)狀

石灰石煅燒的生產(chǎn)過程為窯底通過鼓風(fēng)機(jī)將空氣送入石灰窯，石灰窯中的焦炭與空氣中的氧氣反應(yīng)燃燒，燃燒放出的熱量對石灰石進(jìn)行煅燒，反應(yīng)后生成的混合氣體稱為窯氣，其有效成分為CO2氣體，最終經(jīng)過降溫除塵后送至下道工序使用。

石灰窯作為純堿生產(chǎn)的主要設(shè)備，因?yàn)槠涓G頂轉(zhuǎn)鍋承擔(dān)著石灰窯進(jìn)料功能。在這一過程中，鐘帽必須打開 ，造成了窯氣夾帶粉塵外泄，使窯頂粉塵外泄成為石灰車間一大粉塵污染源，同時也是困擾行業(yè)的一大難題。

因?yàn)楦G氣CO2濃度直接關(guān)系整個純堿生產(chǎn)的工況，因此正常的操作過程必須盡可能的提高CO2濃度，這就要求整個石灰窯生產(chǎn)中，系統(tǒng)盡量不要漏入空氣。因此整個石灰窯倒料過程中，窯頂轉(zhuǎn)鍋的鐘帽打開時，一般采取微正壓操作，整個窯頂壓力正常指標(biāo)為150～500 Pa。

2017年隨著全廠系統(tǒng)擴(kuò)能，石灰工序的4臺石灰窯需要滿足60萬t/a的能力，超出其生產(chǎn)能力。其窯頂正壓值更大，有時達(dá)1 200 Pa左右，當(dāng)石灰石上料期間鐘帽打開系統(tǒng)正壓外泄，大量粉塵外溢，經(jīng)測算，窯頂平面每個月的粉塵量達(dá)50 mm厚。

2 改造基本情況

2.1 改造原則和總體思路

對窯頂粉塵外泄通道的封堵是解決問題的一個方法，如有不少堿廠采取雙鐘帽、插板聯(lián)鎖等，但是效果不佳，仍造成周邊環(huán)境污染?；窗矇A廠根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際，利用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行低成本設(shè)備改造和工藝優(yōu)化。

2.2 工藝控制優(yōu)化

石灰窯窯頂?shù)姆蹓m問題長期以來主要的控制方式是工藝操作控制，通過控制送風(fēng)量和頂壓的方式盡可能減少粉塵外溢。人工的監(jiān)盤方式往往不能及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)變化，造成工藝操作的延時。

淮安堿廠石灰窯系統(tǒng)引入了先進(jìn)控制系統(tǒng)，通過對石灰窯頂壓和上料量的實(shí)時跟蹤，在一定范圍內(nèi)對石灰窯的送風(fēng)量進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，盡可能穩(wěn)定頂壓，避免頂壓的大幅度波動。但往往為了控制石灰窯的出灰溫度而人為加大系統(tǒng)的送風(fēng)量，造成石灰窯窯氣富余而外排，帶出大量的粉塵，造成周邊環(huán)境的污染。

2.3 轉(zhuǎn)鍋結(jié)構(gòu)改造

前期針對石灰窯窯頂粉塵最主要的外泄途徑轉(zhuǎn)鍋進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造，通過增加轉(zhuǎn)鍋蓋板和進(jìn)料擋板的方式對轉(zhuǎn)鍋進(jìn)行動態(tài)封堵，降低了約70%的粉塵。

如圖1往轉(zhuǎn)鍋倒料示意圖，其進(jìn)料擋板自動打開進(jìn)料，此時因?yàn)殓娒笔顷P(guān)閉的，粉塵外溢幾乎沒有。料倒盡后，進(jìn)料擋板自動關(guān)閉，封閉了整個轉(zhuǎn)鍋。

圖1 往轉(zhuǎn)鍋倒料過程

如圖2示轉(zhuǎn)鍋往石灰窯進(jìn)料示意圖，此時為鐘帽打開，原料進(jìn)入石灰窯，因整個過程中，進(jìn)料擋板是關(guān)閉的，密封的轉(zhuǎn)鍋只有少量粉塵外溢。

圖2 轉(zhuǎn)鍋往石灰窯進(jìn)料過程

實(shí)際改造過程中不能做到100%密封整個轉(zhuǎn)鍋，因此還須通過其他途徑徹底杜絕粉塵外溢。

2.4 脈沖布袋除塵器引入

脈沖布袋除塵器由灰斗、上箱體、中箱體、下箱體等部分組成。工作時，含塵窯氣由進(jìn)風(fēng)道進(jìn)入灰斗，粗塵粒直接落入灰斗底部，細(xì)塵粒隨氣流轉(zhuǎn)折向上進(jìn)入中、下箱體，粉塵積附在濾袋外表面，過濾后的氣體進(jìn)入上箱體至凈氣集合管-排風(fēng)道，經(jīng)排風(fēng)機(jī)排至大氣。 清灰過程是先切斷該室的凈氣出口風(fēng)道，使該室的布袋處于無氣流通過的狀態(tài)。然后開啟脈沖閥用壓縮空氣進(jìn)行脈沖噴吹清灰，切斷閥關(guān)閉時間足以保證在噴吹后從濾袋上剝離的粉塵沉降至灰斗，避免了粉塵在脫離濾袋表面后又隨氣流附集到相鄰濾袋表面的現(xiàn)象，使濾袋清灰徹底，并由可編程序控制儀對排氣閥、脈沖閥及卸灰閥等進(jìn)行全自動控制。

根據(jù)窯頂含塵氣體的溫度較高、粉塵粒度較大、雨水天含水量大等特性，將布袋除塵器的過濾速度選擇為1.0～1.2 m/min。過濾材質(zhì)上為了車間備件的通用性，選擇了共計(jì)576條的φ133×2500聚酯加壓耐磨針刺氈。 脈沖除塵器清灰控制采用PLC微電腦程控儀，分6個室定時自動依次噴吹除塵。

根據(jù)4臺石灰窯正常送風(fēng)量10 000～12 000 m3/h計(jì)算，引風(fēng)機(jī)選用G4-73-10D配55 kW電機(jī)，處理風(fēng)量達(dá)36 000～43 200 m3/h。

如圖3所示，在原封閉的轉(zhuǎn)鍋頂蓋上，增加了布袋除塵器的引風(fēng)口，利用石灰窯窯體原有清掃管線作風(fēng)管，對石灰窯頂除塵進(jìn)行了進(jìn)一步改造。在石灰窯不上料期間，管線內(nèi)有負(fù)壓，轉(zhuǎn)鍋內(nèi)氣體流向除塵風(fēng)管，轉(zhuǎn)鍋形成負(fù)壓；在石灰窯進(jìn)料期間，轉(zhuǎn)鍋同石灰窯形成同一空腔，除塵風(fēng)管利用負(fù)壓抽石灰窯正壓外溢出的窯氣，使轉(zhuǎn)鍋產(chǎn)生平壓或微負(fù)壓， 這就大大降低了這部分粉塵。經(jīng)過這一改造，系統(tǒng)外泄粉塵得到治理。

在系統(tǒng)風(fēng)管設(shè)計(jì)中需采取有效的除水設(shè)施，以提高布袋使用壽命。風(fēng)管直徑、風(fēng)機(jī)的型號根據(jù)不同的設(shè)備、工藝布置計(jì)算系統(tǒng)阻力降獲得。

圖3 布袋除塵風(fēng)管

3 改造后期管理

1)經(jīng)過系統(tǒng)改造和工藝操作改造后，石灰窯窯頂?shù)姆蹓m問題大大改善，在日常管理上，要求操作人員密切關(guān)注頂壓變化，時刻關(guān)注生產(chǎn)負(fù)荷的變化。在石灰窯頂壓較大時及時人為干預(yù)調(diào)整系統(tǒng)送風(fēng)量，控制合理的頂壓，尤其是在碳化工序倒塔的過程中；

2)窯氣密封槽也是日常管理的關(guān)鍵點(diǎn)，其密封油的管理也直接關(guān)系到窯頂粉塵的外泄；

3)頂溫的控制至關(guān)重要，確保窯頂設(shè)備、潤滑正常運(yùn)轉(zhuǎn)；

4)加強(qiáng)布袋運(yùn)行電流監(jiān)控，根據(jù)電流變化來調(diào)整布袋清理周期。

4 幾點(diǎn)設(shè)想

窯頂布袋除塵器在濕度較大天氣，特別是雨水天氣和寒冬季節(jié)，冷凝水易析出，窯氣中含焦油，易造成布袋結(jié)灰堵塞。增加檢維修工作量。

目前考慮根據(jù)風(fēng)量采取濕法除塵，即增加泡沫塔和引風(fēng)機(jī)，除塵水并入原石灰窯泡沫塔地溝。

石灰二樓配料系統(tǒng)上料時亦有大量粉塵外泄，在設(shè)計(jì)泡沫塔時可以考慮設(shè)置加料器稱量斗引除塵分管入口，降低二樓粉塵量。

不同企業(yè)可以根據(jù)石灰窯生產(chǎn)運(yùn)行狀況，綜合考慮采取何種除塵方式。

5 結(jié) 語

通過一系列的技術(shù)改造和方法改進(jìn)，目前系統(tǒng)運(yùn)行很好，解決了石灰窯窯頂粉塵外溢。據(jù)檢測，含塵量在22 mg/m3，大大降低了工人的勞動量，更為重要的是減少了石灰窯系統(tǒng)因粉塵問題造成的環(huán)保壓力。目前布袋運(yùn)行良好，使用周期已超過6個月。

[1] 陳學(xué)勤.氨堿法純堿工藝[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1989

TQ114.161

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1005-8370(2017)05-23-03

2017-07-30

祁東彬(1972—)，揚(yáng)州化工學(xué)校畢業(yè)，工程師。江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠石灰車間主任。