浅谈降低石灰车间物料消耗的途径及措施

(青海发投碱业有限公司，青海德令哈 817000)

我公司石灰车间现有7座φ7200/5300×3750石灰窑，设计能力为18 t/h纯碱。通过对工艺设备的一系列改造，石灰车间物料消耗大副降低，生产稳定性显著改观。

1 灰乳独立供应

我公司制备石灰乳主要用于氨的回收、精制盐水除Ca2+和Mg2+及锅炉烟气脱硫，原利用2台Q=200 m3/h、H=65 m灰乳泵将灰乳送入一条总管，再经过支管分配，送重碱车间的管线为φ300，送盐水车间灰乳管线φ125，热电车间的灰乳管线φ80。当灰乳浓度过高造成灰乳粘稠时或石灰石过烧造成灰乳泵负荷大，盐水和热电车间灰乳管线易堵塞，盐水车间灰乳管线频繁冲洗(工况恶化时2 h冲洗1次)，因冲洗水进入灰乳灌，造成灰乳浓度波动大。

鉴于此情况，石灰车间新增一座43 m3灰乳罐、两台灰乳泵(55 kW)，专用于盐水车间和热电车间灰乳输送。根据需要向新增灰乳罐添加化灰水，稀释粘稠灰乳，浓度控制在100～130 tt，改造后能确保重碱车间所需灰乳浓度，并能保证盐水车间、热电车间连续稳定供应。

2 返石返砂回收

公司自投产以来，由于石灰石在煅烧过程中存在过烧或生烧等现象，生石灰消化后产生大量返石、返砂约26万t，需汽运送至40 km以外的固废渣场，不仅造成浪费，而且增加固废排放量，又增加了运输费用。返砂含CaO约40%，返石含碳酸钙约为87%左右，对返砂返石回收再利用，对降低消耗、减少排放具有重要意义。

我公司化灰机排出返石及灰乳转筛排出的返砂同时排放至同一条返砂皮带，为了将大块返石筛分出来，在返石皮带机尾加装返石筛，筛分后进入返石仓，再送至石灰窑重新煅烧；在返石筛下料口安装5条输送皮带，接力输送返砂至石灰仓，经灰仓送入化灰机进行消化反应。

经改造后返石、返砂全部回收，现场实现返砂零排放，返砂中所含CaO得到再次利用，同时因返砂中CaO的再次利用，每天生产系统能节约240 t石灰用于销售，节约倒运产生的费用并减少资源浪费。

3 提升化灰水温度

化灰水温度高可使石灰粒子爆发分散程度大，能增加生石灰的消化速度，提高化灰机的生产能力，同时石灰乳中Ca(OH)2粒子细腻，粘稠均匀，不易沉淀。石灰消化为放热反应，当化灰水温度为60～65 ℃时，石灰乳温度应为120 ℃以上，实际石灰乳为88～96 ℃。这是因为石灰消化所产生的部分热量随大量水汽化带走，排汽温度90～95 ℃，排汽中含水蒸汽60%～80%。可利用热回收装置回收石灰消化放出的热，来提高化灰水温度。

改造方案：热回收装置DN2200筒体，长5.2 m，内安装φ51×4的碳钢换热管3层，每层4排，层与层之间距离800 mm，φ51×4换热管之间距离200 mm，每层高度约为850 mm。管内的化灰水与壳程蒸汽进行换热。

每层换热管分上下两排，中间用折流板分开，下两排换热管进水(32根换热管进水)，换热器进水为蒸吸工段来的二次水(新鲜水经泵加压后经蒸吸工段氨气冷却器换热后出水)，另外一端通过弯头与上两排一端连接，从上两排管另一端出水，换热后的化灰水通过DN200的管线送至化灰机使用。产生的冷凝水自流回化灰机。

石灰车间1#、2#化灰机热回收塔技改后，提高化灰水温度约24 ℃。

1.筒体 2.水箱 3.换热管 4.进水阀 5.进水管 6.水箱盖 7.出水管图1 热回收塔结构图

4 选择适宜焦炭

公司投产以来，石灰窑分别使用焦炭、无烟煤进行石灰石煅烧。经过多年实践，使用新疆(北疆)焦炭，消耗明显下降，有利于节省成本。

石灰车间原焦炭消耗高，焦比平均8.1。现在使用北疆焦炭，焦比平均7.2，窑顶温度及出灰温度稳定适中，易于控制；窑况平稳，窑气浓度较高；生石灰煅烧适中，返石返砂量少。

表1 焦炭成分表

表2 石灰窑工艺指标对比

5 设备技改

5.1 石灰石筛分装置

原石灰石筛分装置为静态斜置溜筛，斜置钢板上开孔，为简易的筛分装置，碎石筛分效果差，碎石及夹带灰土进入石灰窑内，造成石灰窑风压增大，窑况调整困难；同时石灰窑窑顶扬尘现象突出，污染周边环境，严重影响环保工作。对此公司采用YAHF1848振动筛，从源头将碎石及夹带灰土分离，减少窑顶扬尘，自2017年10月投用以来，筛分效果明显，达到预期目标。

YAHF1848振动筛的技术参数：

筛面面积：8.6 m2

筛孔尺寸：30～150 mm

筛面倾角：20°

给料粒度：≤400 mm

处理量：350 t/h (按筛孔50 mm计算)

振动频率：12.58 Hz

双振幅：9～10 mm

筛分效率：≈85%

外形尺寸：4902×3105×3298 mm

每支点动负荷：874 N;每支点最大动负荷：4 370 N

电机型号：Y160L—4；功率：15 kW；转数：1 460 r/min

5.2 旋分分离器

石灰车间原有7台旋风分离器，采用材质为Q235B、厚度为12 mm的钢板制作，分离器内壁未做任何耐磨处理。在运行过程中，分离器内部因含粉尘高温气流冲刷，内壁磨损、变薄，产生漏点较多，漏气严重。每8个月要更换一次下部锥体部分，检修工作量大。

在分离器内壁粘贴耐高温耐磨陶瓷片，可有效减少含粉尘高温气流对分离器内壁的冲刷磨损。

表3 石灰窑旋风分离器锥体部分运行成本对比

(续表)

石灰车间窑气分离器的内壁换成耐磨陶瓷材料，无漏气现象，有效降低了含粉尘高温气流对分离器的冲刷磨损，提高了分离器的使用寿命，由8个月更换一次，延长至4年更换一次；降低了年运行维护费用，维护费用由7台85.4万元/年降低为25.2万元/年。

5.3 石灰窑上料控制系统

原石灰窑上料系统以PLC控制+CRT显示、管理、操作为主，并在石灰窑窑顶、卷扬机现场、二楼和主控室分别设置有系统停车开关作为紧急停机的后备手操为辅，以满足全方位的方便和安全运行要求。

石灰窑的上料小车电机控制由真空接触器实现换相，每年所有接触器需更换3.5次左右，辅助触点易坏，每次真空交流接触器检修更换空间小，耽误时间长。石灰窑上料小车控制均采用链条连接的丝杠滑块主令控制故障率高，出现故障时无故障报警保护，控制精度低，调整不直观，容易造成料车冲顶脱轨、料车蹲底、乱绳等事故，使用寿命短。每年维护用电气备品备件成本约15万元。

改造方案：上料系统电气部分由现有控制方式改为变频器控制，需要新增变频器控制柜4面，每个柜安装2台55 kW施耐德品牌变频器电气主控元件(考虑负荷情况采用重载性变频器，为消除谐波影响，采用内置电抗器变频器)，7用1备。原有机械主令改为程控智能主令控制器。程控智能主令控制器PLC控制箱内配西门子S7-2000smart、西门子触摸屏smart700lan 7吋，传动箱内配欧姆龙E6CP-AG5C绝对值编码器。

改造实施后卷扬机上料小车主令控制系统运行稳定，没有发生过松绳、过顶、重车返回事故；上料小车电机起动更平稳，电压更稳定，对系统冲击较小；故障率较低，大幅延长主令使用寿命；实现对上料小车的精确控制； 调整主令控制点时，限位调整精度达到4.3 mm/码，直观简捷、省时省力；一旦出现齿轮脱落、联轴器断轴等故障，及时报出采集故障停车，避免重大事故；主令加配模拟量模块，可实现主控室实时显示料车位置。

5.4 窑顶除尘系统

石灰车间有7座石灰窑(1座在建)，每4座石灰窑共用一套布袋除尘和引风机。由于窑顶自身结构特点，在石灰石、焦炭在上料时粉尘飞扬。

改造方案：对每座石灰窑顶的盅帽顶部进行加盖密封，然后在密封盖上加装一个除尘罩，该除尘罩在上料小车卸料方向留出必要的进料口外，其它部位进行密封，通过罩顶新增的引风机管道将盅帽内的粉尘抽出，引至旋风分离器中。

窑顶原有放空管DN400抽尘管线与石灰窑顶的盅帽顶部DN400抽尘管线并入DN700抽尘直管。

4座窑的4条DN700管道，合并到1条DN1200的总管后，进入旋风分离器进行一次除尘，一次除尘后进入布袋除尘器进行全过滤。过滤掉夹带的粉尘后，由引风机拉出进行放空。旋风除尘器收集下来的粉尘通过翻板阀直接落入灰仓内，布袋除尘器收集下的粉尘经螺旋输送机送入灰仓。

2台布袋除尘器及其配套的引风机全部安装于石灰窑厂房南侧地坪上，为了便于外排灰，灰仓下部净空高度为4.5 m，以便于运灰汽车进出。

6 结 语

通过一系列技术创新、设备革新，石灰车间效益显著，促使石灰车间物料消耗及工艺指标得到显著改观，设备运行周期得到保障，生产稳定性显著增强，环境面貌大幅改善。

表4 2017年与2018年消耗对比

2018年6月13日开始使用北疆焦炭后，2018年上半年焦炭实际消耗为105.45 kg/t(实物量108.55 kg/t)，2018年下半年焦炭实际消耗为98.9 kg/t(实物量101.81 kg/t)，降低约6.55 kg/t碱，焦炭1720元/t，按2018年纯碱产量计算，此项消耗指标可为公司节省约1420.8万元/a。通过石灰石筛分、选用疆北焦炭、旋分分离器改造等几项措施的应用促使窑气CO2浓度稳定在42.0%左右，2018年清洗气浓度较2017年同比上升0.80%。

表5 废料运输量统计

2015年～2018年四年平均固废料为24.03万t/a，每吨固废料运费按22.1元计算，每年可为企业节约530万元。2019年3月份石灰车间固废料实现零排放，第一季度外卖灰约208万元，此技术直接为企业创收1 500～2 000万元，最大的经济效益是对环保的贡献，实现绿水青山就是金山银山的环保要求。