循環(huán)經(jīng)濟模式下的石灰窯操作探討

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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

循環(huán)經(jīng)濟模式下的石灰窯操作探討

馬寶軍，安永

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

通過對三友集團純堿公司石灰工序石灰窯傳統(tǒng)操作模式與循環(huán)經(jīng)濟操作模式的對比闡述，深入探討在新的循環(huán)經(jīng)濟模式下，石灰窯操作調(diào)整的一些新的思路以及新的操作控制理念。

石灰窯；操作；傳統(tǒng)模式；循環(huán)經(jīng)濟模式；電石渣漿

我集團多年來致力于產(chǎn)業(yè)技術(shù)突破，有效整合集團內(nèi)部產(chǎn)業(yè)鏈，對各公司的產(chǎn)品進(jìn)行有序的合理鏈接，使多種生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物得到很好的綜合利用，各公司的產(chǎn)業(yè)鏈接更緊密，目前集團內(nèi)部“兩堿一化”的循環(huán)經(jīng)濟模式已經(jīng)形成。堿渣脫硫、制氮尾氣回收等生產(chǎn)廢棄物料循環(huán)利用項目相繼投入生產(chǎn)，而氯堿渣漿在石灰工序的應(yīng)用只是循環(huán)經(jīng)濟環(huán)節(jié)中的亮點之一，通過它的使用改變了石灰工序石灰窯的傳統(tǒng)操作模式，有效降低了石灰工序的生產(chǎn)消耗，實現(xiàn)變廢為寶。

1 傳統(tǒng)操作模式的改變

1.1 傳統(tǒng)操作模式

石灰窯的傳統(tǒng)操作模式遵循“以灰定產(chǎn)”的理念，以灰定產(chǎn)即根據(jù)系統(tǒng)生石灰的用量來平衡石灰窯的生產(chǎn)負(fù)荷。在石灰窯生產(chǎn)過程中需要為制堿系統(tǒng)提供足量的生石灰以及窯氣兩種中間產(chǎn)品，在此生產(chǎn)過程中，限制生產(chǎn)的主要因素是生石灰的產(chǎn)量，窯氣在此種操作模式下嚴(yán)重過剩。

1.1.1 工藝計算數(shù)據(jù)

石灰石：CaCO388%、MgCO35%、SiO2+R2O35%。

焦炭：固定碳73.43% ,灰分19% ,揮發(fā)物<1.5%,發(fā)熱量24 000 kJ/kg，水分6.5%，配焦率7.208%石灰石總分解率90%，生石灰中焦核2%，窯氣CO2濃度41.0%，生產(chǎn)1 t純堿平均耗用石灰石實物量約為1.45 t，按日產(chǎn)6 000 t堿進(jìn)行計算。

1.1.2 上石量及窯氣產(chǎn)量的計算

1 t石灰石產(chǎn)生的窯氣量：

焦炭產(chǎn)生的CO2氣量1000×7.208%×(1-2%)×73.43%×44/12=190.19 kg，即96.82 Nm3。

1 t石灰石共產(chǎn)生CO2氣=177.4 +1.32 + 96.82=275.54 Nm3。

1 t石灰石共產(chǎn)生的窯氣量=275.54÷41.0%=672.05 Nm3。

1.45 t石灰石共產(chǎn)生窯氣量=672.05×1.45=974.47 Nm3。

1 t純堿需用的窯氣量理論上為210 Nm3，實際生產(chǎn)中約為280 Nm3，折41%的窯氣為280÷41%=682.93 Nm3。

窯氣過剩量=974.47-682.93=291.54 Nm3，即72 885 Nm3/h。

1.2 循環(huán)經(jīng)濟操作模式

在新的循環(huán)經(jīng)濟模式下，石灰工序補充了氯堿公司生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的電石渣漿(電石渣漿的有效成分為氫氧化鈣)，電石渣漿直接用作化灰工序的消化用水，充分利用其有效成分以及自身約50 ℃的溫度，使消化反應(yīng)進(jìn)行的更加徹底，噸堿石灰石用量降低至0.96 t，石灰窯的生產(chǎn)負(fù)荷降低，石灰窯的操作模式變?yōu)椤耙詺舛óa(chǎn)”，以氣定產(chǎn)即根據(jù)系統(tǒng)窯氣量的需求來平衡石灰窯的生產(chǎn)負(fù)荷。

0.96 t石灰石共產(chǎn)生的窯氣量=0.96×672.05=645.19 Nm3

窯氣過剩量=645.19-682.93=-37.76 Nm3，即-9440 Nm3/h。

此時石灰窯處于微負(fù)壓狀態(tài)。

2 新操作模式石灰窯的控制要素

2.1 上石量

在相同純堿產(chǎn)量的條件下，循環(huán)經(jīng)濟模式因電石渣漿的補充，石灰窯處于低負(fù)荷運行狀態(tài)，單窯上石量基本控制在24～27 t/h，對比傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式下降了約8 t/h，生產(chǎn)負(fù)荷的下降，更加有利于石灰窯的各項工藝指標(biāo)的優(yōu)化。

2.2 出氣、出灰溫度

進(jìn)入循環(huán)經(jīng)濟的操作模式后，石灰窯生產(chǎn)控制低負(fù)荷經(jīng)濟運行狀態(tài)，上石量降低。因物料在石灰窯內(nèi)的停留時間延長，可充分調(diào)整石灰窯的熱工體系，控制適宜低的出氣出灰溫度， 提高石灰窯的熱效率。

2.3 配焦率

石灰石窯上石量減少，出氣出灰溫度的降低，可使配焦率下降約0.1%～0.2%，焦炭消耗下降，窯氣CO2濃度得以提高。

2.4 出氣壓力

上石量的降低，生產(chǎn)的窯氣量減少甚至略有不足，因此石灰窯必須要維持一定的正壓，避免系統(tǒng)漏入空氣而沖淡窯氣濃度。在這種生產(chǎn)模式下的頂壓更加接近于微正壓的控制模式，實際頂壓在0～300 Pa左右，窯頂幾乎沒有多余的外溢氣體，對窯頂?shù)沫h(huán)?？刂破鸬搅艘欢ǖ拇龠M(jìn)作用。

2.5 石灰石的粒度

正常情況下石灰石粒度應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)而且應(yīng)該均勻，經(jīng)驗證明：石灰石的最小粒度不得小于0.01D(D是窯體直徑)。最小塊石灰石與最大石灰石的比例極限為1∶3。石灰窯的低負(fù)荷生產(chǎn)，物料在石灰窯內(nèi)的停留時間延長，石灰石的粒度指標(biāo)可適當(dāng)?shù)姆艑?，尤其是小粒度石灰石可以適當(dāng)?shù)脑龆?，這樣就增加了石灰窯的操作彈性。

2.6 返石量

正常生產(chǎn)過程中，返石量在6.5%左右，在循環(huán)經(jīng)濟模式下，石灰窯低負(fù)荷運行，石灰石的燒成率得到提高，返石量大幅下降，在實際運行過程中，返石量基本可控制在6%以內(nèi)。

3 結(jié) 語

循環(huán)經(jīng)濟模式的生產(chǎn)，更加適應(yīng)了新形勢下純堿生產(chǎn)對提質(zhì)、降耗、減排等生產(chǎn)指標(biāo)要求，它不僅優(yōu)化了石灰窯的生產(chǎn)工藝操作指標(biāo)、降低了生產(chǎn)原材料的消耗，還因為低頂壓的控制，使石灰窯窯頂外溢氣體得到了有效的控制。

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

[2] 中國純堿工業(yè)協(xié)會.純堿工學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990

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1005-8370(2017)06-31-02

2017-09-08

馬寶軍(1971—)，大學(xué)本科，唐山三友集團純堿公司生產(chǎn)技術(shù)部副部長。