碳酸鋇回轉窯大型化改造實現節能減排

趙增軍,婁玉英,陳英軍

(河北辛集化工集團有限責任公司,河北辛集 052360)

碳酸鋇回轉窯大型化改造實現節能減排

趙增軍,婁玉英,陳英軍

(河北辛集化工集團有限責任公司,河北辛集 052360)

碳酸鋇生產中,粗鋇回轉窯是碳酸鋇原料與燃料消耗的關鍵設備。為了降低產品生產成本,提高產品生產的能效水平和企業的經濟效益及改善工作環境,拆除原有 4座小型粗鋇回轉窯,新建 1座大型粗鋇回轉窯,回轉窯尾部配套高效濕式除塵器和余熱鍋爐。通過設備大型化改造及余熱鍋爐的選型和配套改造,優化工藝裝備結構,減少系統裝機容量,提高了設備能源利用效率,減少了回轉窯尾氣的污染物排放量。經過實際運行,原料、燃料消耗明顯降低,碳酸鋇生產系統蒸汽實現自平衡,廢水實現了閉路循環利用,達到了節能減排、降低生產成本的目的。

碳酸鋇;回轉窯;余熱鍋爐

碳酸鋇廣泛用于顯像管玻殼、玻璃、建筑材料、磁性材料、電子陶瓷、凈化水等行業。碳酸鋇生產中的主要設備回轉窯對節能降耗、提高產量質量、提高運轉率、擴大資源利用、降低有害氣體 NOx的排放等有著舉足輕重的作用。河北辛集化工集團有限責任公司原有粗鋇回轉窯 4臺,生產能力為 5萬 t/a,單臺設備生產能力 1.25萬 t/a,存在著尾氣處理效果差,生產用煤未能充分利用等問題,導致該系統能效利用率非常低。采用一臺大型回轉爐,規格為φ3.2 m×52 m,替代原有 4臺 φ2.1 m×32 m回轉爐,通過碳酸鋇轉爐大型化改造,實現了節能降耗的目的。大型回轉爐生產能力為 5萬 t/a,電機功率55 kW,與原有 4臺回轉爐相比,具有占地面積小、能耗低、投資小等特點,通過爐體加長使尾氣的余熱得以充分利用,尤其是降溫后的尾氣便于除塵且有利于尾氣處理。

1 改造方案

工程改造內容為:用 1臺 φ3.2 m×52 m大型回轉窯替代原有 4臺 φ2.1 m×32 m小型回轉窯,同時對粉碎系統、雷蒙系統、余熱鍋爐、水膜除塵進行相應改造。將重點放在節能降耗和環境保護上。

2 工藝技術方案

2.1 粗硫化鋇生產工藝流程簡述

原料破碎工段的重晶石與煤粉按一定比例混和,連續均勻地由粗硫化鋇轉窯尾部進入轉窯中,隨著轉窯的旋轉物料不斷向前移動,升溫至 900～ 1 200℃進行還原反應,制得粗硫化鋇熔體。來自雷蒙工段的燃料煤粉和空氣由粗鋇轉窯頭部噴入,并燃燒以維持反應所需溫度。粗硫化鋇從窯頭部落到鏈板輸送機上,并用電動小車運至浸取工段。

2.2 尾氣處理工藝流程

燃燒后的煙氣從轉窯尾部經過沉降室,進入余熱鍋爐回收熱量和初步除塵后,進入水膜除塵器除塵,再經過引風機、煙囪排入大氣。除塵后的污水進入灰水箱,經泥漿泵打入套筒澄清罐,其頂部溢流清水進入廢水罐,經水泵打入水膜除塵器循環用,底部泥漿進入泥漿罐,經泥漿泵、過濾機固液分離,廢渣運出廠外。沉降室下部落下的粉塵送至料倉再次利用。圖 1為碳酸鋇回轉窯除塵工藝流程圖。

圖 1 碳酸鋇回轉窯除塵工藝流程圖

3 余熱鍋爐的選擇

選用 QC型余熱鍋爐,采用雙鍋筒縱置式 3回程自然循環結構型式,鍋爐配置過熱器。QC型余熱鍋爐由蒸發器 (包括鍋筒、上升管和下降管)、過熱器、省煤器、清灰器、上水裝置等部件組成。

3.1 QC型余熱鍋爐蒸發器

QC型余熱鍋爐蒸發器包括鍋筒、上升管和下降管。自然循環 3回程煙道式余熱鍋爐有鍋筒、對流管束與過熱器等,為雙鍋筒縱置式水管蒸汽鍋爐,鍋爐水循環用給水泵加壓進行,爐水經對流管束受熱面吸收,所產生的汽水混合物回到上鍋筒進行汽水分離,分離出來的飽和蒸汽再進入過熱器吸熱,蒸汽達到所需溫度后輸出,此種形式的余熱鍋爐煙氣流通常采用 3回程,煙氣在爐子里流程長,吸熱效果好,受熱面布置合理,熱效率高,產汽量大,采用 3回程使進出煙口分別設計在爐子的兩端,比較方便除塵器和煙道等其他設備的安裝布置。

3.2 QC型余熱鍋爐過熱器

為了滿足鋇鹽生產的需求,QC型余熱鍋爐還設計有蒸汽過熱器,在設計過程中充分考慮了過熱器金屬管壁超溫、受熱面金屬管的磨損、受熱面金屬管的腐蝕、焊接質量等容易引起過熱管爆裂的因素,制定了可靠的措施,為生產提供0.7～1.0MPa的過熱蒸汽。

3.3 QC型余熱鍋爐省煤器

QC型余熱鍋爐安裝了省煤器,使煙氣溫度進一步降低,熱量得到充分利用。設計制造 QC型余熱鍋爐省煤器時,為了防止鍋爐尾部受熱面腐蝕和堵灰,標準狀態排煙溫度一般不低于170℃,防止排放高溫煙氣造成大量熱能浪費,同時污染環境。

3.4 QC型余熱鍋爐清灰器

粗鋇回轉窯的煙氣中含有大量半熔狀態的粉塵顆粒,進入余熱鍋爐后容易在鍋爐高溫區水冷壁上結料、結灰或結焦,如果不及時除塵就會堵塞煙道,進而影響煙氣流通及熱吸收,QC型余熱鍋爐設計時設置了完善的除灰清焦裝置,使余熱鍋爐爐膛內的煙灰能及時排出,不積灰,水冷壁上不會結料、結灰或結焦,鍋爐的使用壽命顯著提高。

在余熱鍋爐的下部安裝有星型下料器、鏈式輸送機、斗式提升機等設備,使鍋爐積灰能及時返回到回轉窯中,積灰得到充分利用。

3.5 QC型余熱鍋爐上水裝置

設備采用超壓報警、高低水位報警及自動控制等保障鍋爐安全生產的裝置及儀表。

汽包水位采用 3參數控制:以汽包水位作為主調,以主蒸汽流量和給水量為參考的 3參數液位調節系統。在 3參數液位調節時,如果產汽量或給水量發生變化,在液位未變化前就調整給水量,以保證汽包液位穩定,特別是能克服產汽量突然增加造成汽包假液位現象。

4 能源使用及環保情況

4.1 電

用 1臺 φ3.2 m×52 m大型回轉窯替代原有4臺 φ2.1 m×32 m小型回轉窯,用電負荷由原來的 504 kW/h降低為 300 kW/h。

4.2 水

項目所用水大部分為循環水;改造前用量為86.4萬 t/a,改造后用量為 57.6萬 t/a,年可節約用水 28.8萬 t。改造后余熱鍋爐用軟化水 10 t/h,1臺余熱鍋爐用水量為 7.2萬 t/a。

4.3 蒸汽

項目淘汰舊的燃煤鏈條爐,在生產線后設置余熱鍋爐,窯爐煙氣通入余熱鍋爐,生產蒸汽,供生產系統自熱平衡,實現生產系統蒸汽利用余熱自給,用以取代使碳酸鋇產品能耗和運行費用高的鏈條爐。

4.4 粗鋇轉窯尾氣

粗鋇轉窯排出的尾氣量約 38 300 Nm3/h,含粉塵 10～15 g/Nm3,SO2約 2 391 mg/Nm3,經過沉降室、廢熱鍋爐兩級除塵后,粉塵含量降至 300～400 mg/Nm3,再進入水膜除塵器,經水膜除塵器凈化后的煙氣含塵量達 150 mg/Nm3以下,SO2約為850 mg/Nm3,然后經 45 m高煙囪排放,水膜除塵器用水經澄清后循環使用,所收集的粉塵返回粗鋇轉窯作為原料使用。

4.5 粉塵

在原料破碎工段和雷蒙工段的破碎機下料口、料倉、振動篩處均會產生粉塵,其主要成分是重晶石粉、煤粉,在此均設置了抽氣罩,含塵氣體經吸塵管路進入雙層袋式除塵器進行除塵,凈化后的氣體再經離心風機排入大氣,凈化效率可達 95%以上。

5 項目效益

5.1 余熱利用效益

原余熱鍋爐為 4 t/h,4臺鍋爐產蒸汽 16 t/h(鍋爐效率以 45%計),4臺產蒸汽 16×0.45=7.2 t/h,新上 10 t余熱鍋爐產蒸汽 10 t/h(鍋爐效率以 95%計),10 t余熱鍋爐產蒸汽 10×0.95=9.5 t/h。每小時可多產蒸汽 2.3 t。按 1 t煤產蒸汽 4 t計,每小時節煤:2.3/4=0.575 t。年可節煤:0.575×24× 300=4 140 t。煤價按 300元/t計,年可節約資金4 140×300/10 000=124.2萬元。

5.2 除塵系統節電效益

改造后裝機容量為 300 kW,改造前裝機容量為504 kW,年節電 204×24×300=1 468 800 kW·h;電標煤折算系數 =0.35 kg標煤/(kW·h);折合標煤為 514 t。電價按 0.5元/度計,年節省資金1 468 800×0.5/10 000=73.44萬元。

5.3 粗鋇除塵系統

改造前:煙氣量為 1 440 000 Nm3/d,含塵量15 g/Nm3。改造后:煙氣量為 919 200 Nm3/d,排放煙氣含塵量 <300 mg/Nm3。

年回收重晶石粉:經計算年回收重晶石粉價格約為 45.02萬元。

5.4 人員效益

項目建成后,生產定員減少 20人,按年人均工資 2萬元計算,年節約資金 40萬元。

5.5 維修效益

項目建成后,年節約維修費 60萬元左右。總計年可節約資金 45.02+124.2+73.44+40+60= 322.66萬元。

6 結論

通過該建設項目的實施,不但企業的技術裝備水平得到進一步提高,也大大降低公司主要污染物轉爐尾氣的排放量,對改善環境、減少污染起到明顯的作用,同時又可降低公司碳酸鋇生產的能源消耗,為企業的進一步持續發展創造了良好條件。因此,碳酸鋇回轉窯大型化是實現碳酸鋇行業節能減排的一條切實可行的途徑。

Reconstruction of large-scale barium carbonate rotary kiln realized energy-sav ing and em ission-reduction

Zhao Zengjun,Lou Yuying,Chen Yingjun
(Hebei Xinji Chem ical Group Co.,Ltd.,Xinji052360,China)

In barium carbonate production,crude barium rotary kiln is the key consumption equipment for raw material and fuel.In order to reduce product manufacturing cost,enhance manufacturing efficiency,increase enterprise′s economic benefit,and to improve working condition,four original small-scale crude barium rotary kilnswere knocked down and a new large-scale rotary kiln was built.Besides that,a high-efficientwet dust remover and a waste heat boilerwere installed at the tail of the new kiln.Through reconstruction of large-scale equipment,waste heat boiler selection and supporting part transformation,structure of process equipment was optimized,system installed capacity was reduced,and kiln exhaust pollutants were decreased.After the actual running,consumption of raw material and fuel was declined obviously,barium carbonate production system steam realized the self balance and wastewater achieved closed-circuit recycling.Therefore,reconstruction realized the purpose of energy-saving,emission-reduction and cost-lowering.

barium carbonate;rotary kiln;waste heat boiler

TQ132.35

A

1006-4990(2010)05-0059-03

2009-12-17

趙增軍(1963— ),男,學士,工程師,主要從事化工設備管理工作,已公開發表文章1篇。

聯系方式:wwwhhh5@163.com