混燒立式石灰窯結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)改造

馬玉清*，景占福，王正愉，李其富

（青海鹽湖鎂業(yè)有限公司純堿廠，青海格爾木，816000）

混燒立式石灰窯結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)改造

馬玉清*，景占福，王正愉，李其富

（青海鹽湖鎂業(yè)有限公司純堿廠，青海格爾木，816000）

在氨堿法生產(chǎn)純堿過(guò)程中，在石灰窯內(nèi)煅燒石灰石和焦炭為碳化提供二氧化碳。本文介紹混燒立式石灰窯的改造過(guò)程，以及在試車(chē)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決改進(jìn)措施，為純堿行業(yè)石灰窯改造提供一種新思路。

混燒立式石灰窯；原料篩分；上料；密封；出灰；系統(tǒng)改造

引言

青海鹽湖鎂業(yè)純堿項(xiàng)目的初始可行性研究計(jì)劃中，純堿的生產(chǎn)用原料二氧化碳和輔助物料氧化鈣分別來(lái)源于鹽湖金屬鎂一體化項(xiàng)目中的甲醇裝置、電石裝置和 PVC裝置，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品鏈。從裝置配套方面，原有計(jì)劃中PVC裝置的電石渣提供的氧化鈣對(duì)于配套100萬(wàn)噸的純堿裝置有缺口，故在純堿裝置增設(shè)兩座混燒窯，混燒立式石灰窯具有清潔、節(jié)能降耗、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。金屬鎂純堿廠在石灰窯裝置建設(shè)投用過(guò)程中，與西北幾家成熟生產(chǎn)純堿的同行業(yè)間進(jìn)行了較為頻繁的溝通、學(xué)習(xí)、交流，針對(duì)鹽湖鎂業(yè)前期生產(chǎn)中以石灰窯定產(chǎn)定量的特點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)石灰窯進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)性總結(jié)和技術(shù)改造。由于石灰在煅燒時(shí)排放的煙塵中含有大量的有害氣體和10微米以下的粉塵，粉塵中又包含SO2; F2O3; AIO3等。如果人們長(zhǎng)期吸入會(huì)引起支氣管和肺部等呼吸性疾病，飄浮在空中的粉塵中還含有致癌物質(zhì)，若長(zhǎng)期呼吸對(duì)人體會(huì)造成致命危害。窯內(nèi)結(jié)瘤子嚴(yán)重，導(dǎo)致出灰機(jī)和斗提機(jī)經(jīng)?？ㄍ?，清理、檢修時(shí)間較長(zhǎng)，影響連續(xù)生產(chǎn)。

混燒立式石灰窯主要結(jié)構(gòu)有上料機(jī)構(gòu)，布料器，供風(fēng)裝置、燃燒裝置,卸灰裝置等，燃料和石灰石同時(shí)裝入窯內(nèi)時(shí)，通過(guò)布料實(shí)現(xiàn)爐料在窯內(nèi)的合理分布，消除爐壁效應(yīng)，均衡爐內(nèi)阻力，力求整個(gè)爐截面“上火”均勻一致和解決石灰窯存在的缺陷。鹽湖鎂業(yè)純堿廠立足石灰窯的本體結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)有石灰窯設(shè)備基礎(chǔ)上，對(duì)石灰窯進(jìn)行了技術(shù)改造，將窯頂出氣裝置加裝了襯板、滾珠及油封，保證整個(gè)裝置的密封性；并對(duì)上料系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，新增加大容量控制回路，將回路當(dāng)中的接觸器放大，并在塑殼斷路器加裝脫扣裝置，當(dāng)發(fā)生接觸器燒毀故障時(shí)，直接觸發(fā)塑殼斷路器斷電，保護(hù)設(shè)備；出灰裝置加裝篩格條，極大減少了由于出瘤子導(dǎo)致的設(shè)備卡殼現(xiàn)象，在現(xiàn)有原料不足、供應(yīng)石材不穩(wěn)定的情況下，加裝原料篩分系統(tǒng)，碎石回收利用，極大改善了石灰窯的工況；自動(dòng)化控制是新技術(shù)石灰窯的重要特點(diǎn)，它的上料，配料、供風(fēng)、供氣、卸灰都是通過(guò)電腦自動(dòng)化控制完成。鹽湖純堿廠將布料器加油裝置、出灰機(jī)、出灰轉(zhuǎn)盤(pán)加油裝置也均改為自動(dòng)加油，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化控制。

改造后的石灰窯除能耗低、產(chǎn)量高、質(zhì)量好外，最大的好處是便于除塵。因?yàn)樗麄€(gè)煅燒過(guò)程是相當(dāng)于在一個(gè)密封容器中進(jìn)行，它的煙氣可從窯頂煙氣管道排出，通過(guò)除塵凈化，然后達(dá)到無(wú)害、無(wú)污染的達(dá)標(biāo)排放，純堿廠經(jīng)濟(jì)效益有了明顯增加?，F(xiàn)就相關(guān)改造情況論述如下：

1 具體改造內(nèi)容

1.1 原料篩分系統(tǒng)的改造

改造前：純堿生產(chǎn)要求石灰石粒度為∮60-120mm，純堿廠周?chē)沂瘡S家分布較多，但礦源質(zhì)量波動(dòng)較大,在石灰石的原料中有8%左右的小于∮60的碎石，特別含有一些塵土，這部分碎石及土塵不分離出來(lái)，此類(lèi)石灰石進(jìn)入石灰窯在煅燒過(guò)程中由于溫度過(guò)高導(dǎo)致部分碎石及粉塵形成結(jié)瘤，導(dǎo)致出灰?guī)Щ?，瘤子卡出灰機(jī)及斗提機(jī)，處理時(shí)間較長(zhǎng)且對(duì)設(shè)備磨損較大，影響生產(chǎn)，存在安全隱患。

改造后：針對(duì)純堿廠周?chē)沂瘡S家分布較多，但礦源質(zhì)量波動(dòng)較大的情況，純堿廠新增石灰石篩分裝置，并加裝振動(dòng)篩，通過(guò)對(duì)傾斜角度的設(shè)計(jì)到實(shí)踐應(yīng)用的不斷調(diào)整。目前，可將原料質(zhì)量控制在合理范圍內(nèi)，并對(duì)相關(guān)碎石進(jìn)行回收再利用，達(dá)到了以控制原料提高混燒窯窯況的目的。

1.2 石灰石及焦炭上料系統(tǒng)的改造

改造前：石灰窯上料系統(tǒng)卷?yè)P(yáng)機(jī)行程是由人工調(diào)整，在此期間由于行程未調(diào)試準(zhǔn)確或行程開(kāi)關(guān)故障等原因?qū)е率腋G上料小車(chē)多次墜底，此類(lèi)事故檢修周期約為8-12小時(shí)，對(duì)石灰窯窯況及純堿廠正常生產(chǎn)造成較大影響，而且此類(lèi)事故存在極大安全隱患。

改造后：新增加大容量控制回路，將回路當(dāng)中的接觸器放大，并在塑殼斷路器加裝脫扣裝置，當(dāng)發(fā)生接觸器燒毀故障時(shí)，直接觸發(fā)塑殼斷路器斷電，保護(hù)設(shè)備。

1.3 窯頂密封系統(tǒng)的改造

改造前：石灰窯在生產(chǎn)過(guò)程中由于窯況的變化窯頂會(huì)出現(xiàn)正壓及負(fù)壓現(xiàn)象，由于窯頂布料器及放空帽密封性不好，窯頂正壓大時(shí)，大量灰塵從布料器的空隙中吹出隨風(fēng)飄散，嚴(yán)重影響環(huán)境；窯頂負(fù)壓大時(shí)，大量空氣從布料器的空隙中吸入窯內(nèi)，降低CO2濃度，影響純堿生產(chǎn)。

改造后：針對(duì)窯頂負(fù)壓小，上料時(shí)灰塵隨風(fēng)飄散，嚴(yán)重影響環(huán)境，操作環(huán)境極度惡劣的情況，對(duì)窯頂?shù)牟剂掀鞑课辉O(shè)置了鋼襯板，并加裝滾珠，以油封形式進(jìn)行石灰窯的密閉改造，從而達(dá)到改善操作環(huán)境的目的，并提高了工藝操作水平，使CO2濃度從設(shè)計(jì)值的38%提升至40%左右，極大提高了單臺(tái)石灰窯的煅燒品質(zhì)。

1.4 出灰系統(tǒng)的改造

改造前：經(jīng)常發(fā)生卡料現(xiàn)象，有的一個(gè)班發(fā)生20多次，每次卡料清理少則20分鐘，多則一個(gè)小時(shí)，嚴(yán)重影響石灰窯的生產(chǎn)。有時(shí)石灰的出灰溫度高時(shí)，卡料后導(dǎo)致出灰皮帶燒毀。

改造后：由于原材料的不同，與周?chē)h(huán)境的關(guān)系，不同時(shí)期需對(duì)石灰窯進(jìn)行窯況的合理調(diào)整，調(diào)節(jié)一定的焦石比，以保證CO2濃度及出灰的品質(zhì)，在季節(jié)變化及原材料更換的過(guò)程中，窯況改變，使得窯內(nèi)有時(shí)會(huì)結(jié)瘤，瘤塊會(huì)隨出灰皮帶至出灰系統(tǒng)，導(dǎo)致出灰系統(tǒng)堵塞，造成全線癱瘓，針對(duì)這一問(wèn)題，純堿廠立足本體設(shè)備，在出灰皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)部位設(shè)計(jì)加裝了篩條，不需人工處理，自動(dòng)通過(guò)篩條將出灰系統(tǒng)的瘤塊甩出系統(tǒng)，保證了石灰窯的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

1.5 出灰機(jī)及出灰轉(zhuǎn)盤(pán)加油系統(tǒng)的改造

改造前：石灰運(yùn)灰皮帶除塵系統(tǒng)置于零平面上，分離的粉塵撒落在地面，需要人工清理且無(wú)法回收，嚴(yán)重影響現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。石灰出灰系統(tǒng)加油為人工加油，人需進(jìn)入窯底加油，既不安全，也不能保證設(shè)備運(yùn)行。

改造后：石灰工序現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境相對(duì)其他工序粉塵較大，通過(guò)自動(dòng)化的系統(tǒng)改造，減少了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并減少了由于人為原因缺油造成的設(shè)備故障。

2 改造后的經(jīng)濟(jì)效果評(píng)價(jià)

經(jīng)過(guò)上述各項(xiàng)的改造后，2015年6月生產(chǎn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，焦炭消耗為：0.09t/t純堿，石灰石消耗為1.45t/t純堿，均已在設(shè)計(jì)消耗范圍之內(nèi)。6月份產(chǎn)量為31480t，平均日產(chǎn)1049t。已超出了兩座石灰窯設(shè)計(jì)產(chǎn)能960t/天的能力。石灰窯系統(tǒng)方面成果如下：

1）石灰窯能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，事故率減少。

2）CO2濃度從原來(lái)的36-38%，提高到40%，為碳化生產(chǎn)創(chuàng)造了良好條件，改造前純堿產(chǎn)量850噸-900噸/天，改造后純堿產(chǎn)量在980噸-1050噸/天之間。

3）石耗、焦耗指標(biāo)由原來(lái)高于設(shè)計(jì)指標(biāo)，現(xiàn)已低于設(shè)計(jì)指標(biāo)。

項(xiàng)目 設(shè)計(jì) 1月 2月 3月 4月 5月 6月石灰石單耗 1.45 2.57 2.2 1.80 2.47 1.705 1.45焦炭單耗 0.11 0.1370.1260.1260.1850.114 0.09

純堿產(chǎn)量 13401t 22189t 15133t 17693t 20842t 31480t CO2濃度 ≥38% 37.2% 35.6% 36.8% 37.5% 38.1% 39.6%

4）改造后增加了純堿產(chǎn)量，增加了產(chǎn)值，按日增加純堿100噸/天，生產(chǎn)實(shí)際340天，純堿價(jià)格964元/噸，增加產(chǎn)值為100*340*964=3277.6萬(wàn)元。每天回收石灰（CaO）500kg，按石灰價(jià)格 300元/噸計(jì)算，直接效益500*10-3*340*300=5.1萬(wàn)元，增收效益共計(jì)3282.7萬(wàn)元。

5）環(huán)保效益：改造前窯頂部是發(fā)生窯氣、石灰粉塵飛揚(yáng)。改造后大大減少。除塵皮帶分離的粉塵得以回收，解決了這部分粉塵。

6）社會(huì)效益：通過(guò)現(xiàn)代新技術(shù)石灰窯推廣應(yīng)用，在新技術(shù)石灰窯原有的設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行可行性工藝技術(shù)的改造，提高石灰窯工藝操作水平，改善石灰窯工藝操作環(huán)境，提升石灰窯自動(dòng)化操作控制水平，減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，有效提高生產(chǎn)率，保護(hù)環(huán)境，帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，對(duì)保障國(guó)家農(nóng)業(yè)安全、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、樹(shù)立科學(xué)發(fā)展觀具有重要的戰(zhàn)略意義。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上一系列改造，不僅極大的減少了人工操作清理的難度，更提高了石灰窯的工藝控制水平，改造后窯氣濃度由初步設(shè)計(jì)38%提升至40%左右，灰乳濃度達(dá)到170tt以上進(jìn)一步更好的分解廢液中的結(jié)合氨，純堿廠生產(chǎn)能力由原設(shè)計(jì)的960噸/天的產(chǎn)量提升至1000噸/天。

在技術(shù)先進(jìn)可靠的基礎(chǔ)上，充分利用國(guó)內(nèi)多年來(lái)純堿行業(yè)的生產(chǎn)成功經(jīng)驗(yàn)，提高機(jī)械化和自動(dòng)化水平，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；突出環(huán)境保護(hù)，選用清潔生產(chǎn)工藝，采用行之有效的“三廢”治理措施，達(dá)到“三廢”治理資源化、減量化、無(wú)害化的目的。

[1]關(guān)宸祥.石灰窯[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1986.

[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第五版)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2013.

[3]王楚.純堿生產(chǎn)工藝與設(shè)備計(jì)算[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1995.

[4]周展民.將豎式氣燒窯改造成混燒石灰窯[J].現(xiàn)代化工,1999,(02):25-26.

[5]毛國(guó)高,黃曉蘭,王敏霞.石灰窯節(jié)能環(huán)保技術(shù)改造及效果分析[J].江西能源,2005,(02):32-34.

System Modification of Blended Vertical Lime Kiln Structure

MA Yuqing*,JING Zhanfu,WANG Zhengyu,LI Qifu
(Qinghai Salt Lake Magnesium Co.,Ltd.soda ash plant Qinghai Golmud 816000,China)

Calcined limestone and coke in lime kilns provide carbon dioxide for carbonation during the production of soda ash by ammonia.This paper introduces the transformation process of the mixed lime kiln and the problems in the process of the test and the improvement measures to provide a new idea for the transformation of the lime kiln in the soda ash industry.

mixed vertical lime kiln; raw material screening; feeding; sealing; ash; system transformation

TP996

A

1672-9129(2017)04-0193-03

馬玉清,景占福,王正愉,等.混燒立式石灰窯結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)改造[J].數(shù)碼設(shè)計(jì),2017,6(4):193-195.

Cite：MA Yuqing,JING Zhanfu,WANG Zhengyu,et al.System Modification of Blended Vertical Lime Kiln Structure[J].Peak Data Science,2017,6(4):193-195.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.04.049