淺談降低石灰車間物料消耗的途徑及措施

(青海發(fā)投堿業(yè)有限公司，青海德令哈 817000)

我公司石灰車間現(xiàn)有7座φ7200/5300×3750石灰窯，設(shè)計(jì)能力為18 t/h純堿。通過對工藝設(shè)備的一系列改造，石灰車間物料消耗大副降低，生產(chǎn)穩(wěn)定性顯著改觀。

1 灰乳獨(dú)立供應(yīng)

我公司制備石灰乳主要用于氨的回收、精制鹽水除Ca2+和Mg2+及鍋爐煙氣脫硫，原利用2臺Q=200 m3/h、H=65 m灰乳泵將灰乳送入一條總管，再經(jīng)過支管分配，送重堿車間的管線為φ300，送鹽水車間灰乳管線φ125，熱電車間的灰乳管線φ80。當(dāng)灰乳濃度過高造成灰乳粘稠時(shí)或石灰石過燒造成灰乳泵負(fù)荷大，鹽水和熱電車間灰乳管線易堵塞，鹽水車間灰乳管線頻繁沖洗(工況惡化時(shí)2 h沖洗1次)，因沖洗水進(jìn)入灰乳灌，造成灰乳濃度波動大。

鑒于此情況，石灰車間新增一座43 m3灰乳罐、兩臺灰乳泵(55 kW)，專用于鹽水車間和熱電車間灰乳輸送。根據(jù)需要向新增灰乳罐添加化灰水，稀釋粘稠灰乳，濃度控制在100～130 tt，改造后能確保重堿車間所需灰乳濃度，并能保證鹽水車間、熱電車間連續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)。

2 返石返砂回收

公司自投產(chǎn)以來，由于石灰石在煅燒過程中存在過燒或生燒等現(xiàn)象，生石灰消化后產(chǎn)生大量返石、返砂約26萬t，需汽運(yùn)送至40 km以外的固廢渣場，不僅造成浪費(fèi)，而且增加固廢排放量，又增加了運(yùn)輸費(fèi)用。返砂含CaO約40%，返石含碳酸鈣約為87%左右，對返砂返石回收再利用，對降低消耗、減少排放具有重要意義。

我公司化灰機(jī)排出返石及灰乳轉(zhuǎn)篩排出的返砂同時(shí)排放至同一條返砂皮帶，為了將大塊返石篩分出來，在返石皮帶機(jī)尾加裝返石篩，篩分后進(jìn)入返石倉，再送至石灰窯重新煅燒；在返石篩下料口安裝5條輸送皮帶，接力輸送返砂至石灰倉，經(jīng)灰倉送入化灰機(jī)進(jìn)行消化反應(yīng)。

經(jīng)改造后返石、返砂全部回收，現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)返砂零排放，返砂中所含CaO得到再次利用，同時(shí)因返砂中CaO的再次利用，每天生產(chǎn)系統(tǒng)能節(jié)約240 t石灰用于銷售，節(jié)約倒運(yùn)產(chǎn)生的費(fèi)用并減少資源浪費(fèi)。

3 提升化灰水溫度

化灰水溫度高可使石灰粒子爆發(fā)分散程度大，能增加生石灰的消化速度，提高化灰機(jī)的生產(chǎn)能力，同時(shí)石灰乳中Ca(OH)2粒子細(xì)膩，粘稠均勻，不易沉淀。石灰消化為放熱反應(yīng)，當(dāng)化灰水溫度為60～65 ℃時(shí)，石灰乳溫度應(yīng)為120 ℃以上，實(shí)際石灰乳為88～96 ℃。這是因?yàn)槭蚁a(chǎn)生的部分熱量隨大量水汽化帶走，排汽溫度90～95 ℃，排汽中含水蒸汽60%～80%。可利用熱回收裝置回收石灰消化放出的熱，來提高化灰水溫度。

改造方案：熱回收裝置DN2200筒體，長5.2 m，內(nèi)安裝φ51×4的碳鋼換熱管3層，每層4排，層與層之間距離800 mm，φ51×4換熱管之間距離200 mm，每層高度約為850 mm。管內(nèi)的化灰水與殼程蒸汽進(jìn)行換熱。

每層換熱管分上下兩排，中間用折流板分開，下兩排換熱管進(jìn)水(32根換熱管進(jìn)水)，換熱器進(jìn)水為蒸吸工段來的二次水(新鮮水經(jīng)泵加壓后經(jīng)蒸吸工段氨氣冷卻器換熱后出水)，另外一端通過彎頭與上兩排一端連接，從上兩排管另一端出水，換熱后的化灰水通過DN200的管線送至化灰機(jī)使用。產(chǎn)生的冷凝水自流回化灰機(jī)。

石灰車間1#、2#化灰機(jī)熱回收塔技改后，提高化灰水溫度約24 ℃。

1.筒體 2.水箱 3.換熱管 4.進(jìn)水閥 5.進(jìn)水管 6.水箱蓋 7.出水管圖1 熱回收塔結(jié)構(gòu)圖

4 選擇適宜焦炭

公司投產(chǎn)以來，石灰窯分別使用焦炭、無煙煤進(jìn)行石灰石煅燒。經(jīng)過多年實(shí)踐，使用新疆(北疆)焦炭，消耗明顯下降，有利于節(jié)省成本。

石灰車間原焦炭消耗高，焦比平均8.1?，F(xiàn)在使用北疆焦炭，焦比平均7.2，窯頂溫度及出灰溫度穩(wěn)定適中，易于控制；窯況平穩(wěn)，窯氣濃度較高；生石灰煅燒適中，返石返砂量少。

表1 焦炭成分表

表2 石灰窯工藝指標(biāo)對比

5 設(shè)備技改

5.1 石灰石篩分裝置

原石灰石篩分裝置為靜態(tài)斜置溜篩，斜置鋼板上開孔，為簡易的篩分裝置，碎石篩分效果差，碎石及夾帶灰土進(jìn)入石灰窯內(nèi)，造成石灰窯風(fēng)壓增大，窯況調(diào)整困難；同時(shí)石灰窯窯頂揚(yáng)塵現(xiàn)象突出，污染周邊環(huán)境，嚴(yán)重影響環(huán)保工作。對此公司采用YAHF1848振動篩，從源頭將碎石及夾帶灰土分離，減少窯頂揚(yáng)塵，自2017年10月投用以來，篩分效果明顯，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

YAHF1848振動篩的技術(shù)參數(shù)：

篩面面積：8.6 m2

篩孔尺寸：30～150 mm

篩面傾角：20°

給料粒度：≤400 mm

處理量：350 t/h (按篩孔50 mm計(jì)算)

振動頻率：12.58 Hz

雙振幅：9～10 mm

篩分效率：≈85%

外形尺寸：4902×3105×3298 mm

每支點(diǎn)動負(fù)荷：874 N;每支點(diǎn)最大動負(fù)荷：4 370 N

電機(jī)型號：Y160L—4；功率：15 kW；轉(zhuǎn)數(shù)：1 460 r/min

5.2 旋分分離器

石灰車間原有7臺旋風(fēng)分離器，采用材質(zhì)為Q235B、厚度為12 mm的鋼板制作，分離器內(nèi)壁未做任何耐磨處理。在運(yùn)行過程中，分離器內(nèi)部因含粉塵高溫氣流沖刷，內(nèi)壁磨損、變薄，產(chǎn)生漏點(diǎn)較多，漏氣嚴(yán)重。每8個(gè)月要更換一次下部錐體部分，檢修工作量大。

在分離器內(nèi)壁粘貼耐高溫耐磨陶瓷片，可有效減少含粉塵高溫氣流對分離器內(nèi)壁的沖刷磨損。

表3 石灰窯旋風(fēng)分離器錐體部分運(yùn)行成本對比

(續(xù)表)

石灰車間窯氣分離器的內(nèi)壁換成耐磨陶瓷材料，無漏氣現(xiàn)象，有效降低了含粉塵高溫氣流對分離器的沖刷磨損，提高了分離器的使用壽命，由8個(gè)月更換一次，延長至4年更換一次；降低了年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，維護(hù)費(fèi)用由7臺85.4萬元/年降低為25.2萬元/年。

5.3 石灰窯上料控制系統(tǒng)

原石灰窯上料系統(tǒng)以PLC控制+CRT顯示、管理、操作為主，并在石灰窯窯頂、卷揚(yáng)機(jī)現(xiàn)場、二樓和主控室分別設(shè)置有系統(tǒng)停車開關(guān)作為緊急停機(jī)的后備手操為輔，以滿足全方位的方便和安全運(yùn)行要求。

石灰窯的上料小車電機(jī)控制由真空接觸器實(shí)現(xiàn)換相，每年所有接觸器需更換3.5次左右，輔助觸點(diǎn)易壞，每次真空交流接觸器檢修更換空間小，耽誤時(shí)間長。石灰窯上料小車控制均采用鏈條連接的絲杠滑塊主令控制故障率高，出現(xiàn)故障時(shí)無故障報(bào)警保護(hù)，控制精度低，調(diào)整不直觀，容易造成料車沖頂脫軌、料車蹲底、亂繩等事故，使用壽命短。每年維護(hù)用電氣備品備件成本約15萬元。

改造方案：上料系統(tǒng)電氣部分由現(xiàn)有控制方式改為變頻器控制，需要新增變頻器控制柜4面，每個(gè)柜安裝2臺55 kW施耐德品牌變頻器電氣主控元件(考慮負(fù)荷情況采用重載性變頻器，為消除諧波影響，采用內(nèi)置電抗器變頻器)，7用1備。原有機(jī)械主令改為程控智能主令控制器。程控智能主令控制器PLC控制箱內(nèi)配西門子S7-2000smart、西門子觸摸屏smart700lan 7吋，傳動箱內(nèi)配歐姆龍E6CP-AG5C絕對值編碼器。

改造實(shí)施后卷揚(yáng)機(jī)上料小車主令控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，沒有發(fā)生過松繩、過頂、重車返回事故；上料小車電機(jī)起動更平穩(wěn)，電壓更穩(wěn)定，對系統(tǒng)沖擊較??；故障率較低，大幅延長主令使用壽命；實(shí)現(xiàn)對上料小車的精確控制； 調(diào)整主令控制點(diǎn)時(shí)，限位調(diào)整精度達(dá)到4.3 mm/碼，直觀簡捷、省時(shí)省力；一旦出現(xiàn)齒輪脫落、聯(lián)軸器斷軸等故障，及時(shí)報(bào)出采集故障停車，避免重大事故；主令加配模擬量模塊，可實(shí)現(xiàn)主控室實(shí)時(shí)顯示料車位置。

5.4 窯頂除塵系統(tǒng)

石灰車間有7座石灰窯(1座在建)，每4座石灰窯共用一套布袋除塵和引風(fēng)機(jī)。由于窯頂自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在石灰石、焦炭在上料時(shí)粉塵飛揚(yáng)。

改造方案：對每座石灰窯頂?shù)闹衙表敳窟M(jìn)行加蓋密封，然后在密封蓋上加裝一個(gè)除塵罩，該除塵罩在上料小車卸料方向留出必要的進(jìn)料口外，其它部位進(jìn)行密封，通過罩頂新增的引風(fēng)機(jī)管道將盅帽內(nèi)的粉塵抽出，引至旋風(fēng)分離器中。

窯頂原有放空管DN400抽塵管線與石灰窯頂?shù)闹衙表敳緿N400抽塵管線并入DN700抽塵直管。

4座窯的4條DN700管道，合并到1條DN1200的總管后，進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)行一次除塵，一次除塵后進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)行全過濾。過濾掉夾帶的粉塵后，由引風(fēng)機(jī)拉出進(jìn)行放空。旋風(fēng)除塵器收集下來的粉塵通過翻板閥直接落入灰倉內(nèi)，布袋除塵器收集下的粉塵經(jīng)螺旋輸送機(jī)送入灰倉。

2臺布袋除塵器及其配套的引風(fēng)機(jī)全部安裝于石灰窯廠房南側(cè)地坪上，為了便于外排灰，灰倉下部凈空高度為4.5 m，以便于運(yùn)灰汽車進(jìn)出。

6 結(jié) 語

通過一系列技術(shù)創(chuàng)新、設(shè)備革新，石灰車間效益顯著，促使石灰車間物料消耗及工藝指標(biāo)得到顯著改觀，設(shè)備運(yùn)行周期得到保障，生產(chǎn)穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)，環(huán)境面貌大幅改善。

表4 2017年與2018年消耗對比

2018年6月13日開始使用北疆焦炭后，2018年上半年焦炭實(shí)際消耗為105.45 kg/t(實(shí)物量108.55 kg/t)，2018年下半年焦炭實(shí)際消耗為98.9 kg/t(實(shí)物量101.81 kg/t)，降低約6.55 kg/t堿，焦炭1720元/t，按2018年純堿產(chǎn)量計(jì)算，此項(xiàng)消耗指標(biāo)可為公司節(jié)省約1420.8萬元/a。通過石灰石篩分、選用疆北焦炭、旋分分離器改造等幾項(xiàng)措施的應(yīng)用促使窯氣CO2濃度穩(wěn)定在42.0%左右，2018年清洗氣濃度較2017年同比上升0.80%。

表5 廢料運(yùn)輸量統(tǒng)計(jì)

2015年～2018年四年平均固廢料為24.03萬t/a，每噸固廢料運(yùn)費(fèi)按22.1元計(jì)算，每年可為企業(yè)節(jié)約530萬元。2019年3月份石灰車間固廢料實(shí)現(xiàn)零排放，第一季度外賣灰約208萬元，此技術(shù)直接為企業(yè)創(chuàng)收1 500～2 000萬元，最大的經(jīng)濟(jì)效益是對環(huán)保的貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)綠水青山就是金山銀山的環(huán)保要求。