試論電石生產過程中石灰窯上吸氣梁技改成效

俞慧軍，葉少春，姚 彬，劉大剛

(1.中鹽吉蘭泰鹽化集團有限公司，內蒙古阿拉善 750336；2.中國鹽業集團有限公司，北京 100055;3.阿拉善經濟開發區管委會發改局，內蒙古阿拉善 750336)

1 前言

目前，中鹽吉蘭泰鹽化集團有限公司氯堿廠采用電石—乙炔濕法工藝生產PVC樹脂，一期、二期兩條生產線能力各為20萬t/a PVC，總生產能力為40萬t/a PVC，一期、二期發生系統共采用14臺直徑為3.2 m的濕式發生器，滿負荷運行時，可達到20 000 m3/h。降本增效成為增加企業競爭力的重要手段，電石廠通過多方面的電石消耗查定和計算，發現電石單耗的問題主要在乙炔工段上。

電石廠原設計6座300 t/d雙梁豎式石灰窯，石料入窯后需經過三個區域分別是預熱區(高度6 050 mm)、煅燒區(高度7 850 mm)、冷卻區(高度5 120 mm)，由于原料石灰石形狀不規則，很難達到煅燒的要求；粒度分布廣，難以保證煅燒的質量；雜質含量高，影響產品的質量，因此需要對不達標的石灰石進行預熱處理。預熱區在窯上部，其作用是使煅燒區升上來的廢氣與新投入的石灰石相遇并進行熱交換，對要進入煅燒區的石灰石進行預熱，因為石灰石的分解溫度為898 ℃左右，預熱區與煅燒區溫度分界點定位900 ℃。電石廠雙梁豎式石灰窯設計高度為21.75 m，較同行業同類型石灰窯設計高度低2 m,廢氣溫度居高不下，造成熱量損失及上吸氣梁使用壽命縮短。在日常生產過程中，上吸氣梁在抽出窯內廢氣時處于密封不嚴，吸氣孔逐漸被石灰石在窯內預熱過程中，所產生的水氣及石灰石粉末、碎石堵塞，直至被完全堵死，上吸氣梁將會出現不同程度變形彎曲，同時發生碳化反應，最終上吸氣梁不暢通嚴重影響到窯內負壓，導致主引風機負荷增加，同時出窯東西廢氣風量不均勻，造成東西廢氣溫差較大。

2 改造試驗方案

通過單窯試驗，關閉上吸氣梁出口翻板閥，打開窯頂兩側旁通閥，經過一個月反復試燒，最終確定為旁通管直徑小，通風量不足，無法滿足石灰窯滿負荷生產。發現問題后，立即成立石灰窯技改攻關小組，通過小組多次討論攻關，研究試燒過程中存在的問題，并制定技改措施、現場反復測量，最終通過討論研究及測量結果確定，可通過改造上吸氣梁位置以提升預熱帶高度為2 780 mm。在旁通管線兩側各增加兩根Φ426 mm×1 180 mm廢氣管線，用以代替上吸氣梁，從而徹底解決了廢氣系統阻力大的問題。根據窯頂布料高度和廢氣管線位置，需將布料器高度下移500 mm，防止把碎石吸入廢氣管線內。

施工技術改造工作安排如下：

(1)螺旋焊管Φ426 mm×1 180 mm共計四根，高鋁磚T3(114 mm×230 mm×65 mm)共計800塊左右，鋼板δ=10 mm(600 mm×1 000 mm)共計6塊，δ=10 mm(Φ460 mm)共計6塊。200T吊車一臺，10T手拉葫蘆4個、5T手拉葫蘆2個、電焊機4臺、氣割2套，其余工具若干。

(2)準備工作完畢后，根據石灰窯大修時間安排，進行停窯后，主引風機保持500 r/min，同時打開上吸氣梁南北兩側四個觀察孔進行降溫，窯頂溫度由120 ℃降至40 ℃。降溫過程中，出灰系統繼續運行，將窯頂料位拉至與上吸氣梁平行處。

(3)拆出上吸氣梁兩側風室、護板、彎頭、排灰口。拆除完畢后，使用兩組10T手拉葫蘆及2組5T手拉葫蘆對上吸氣梁進行平拉，拉出后利用200T吊車進行吊卸。

(4)三根上吸氣梁全部拆除后，將上吸氣梁兩側窯壁與廢氣集氣箱處開孔Φ426 mm，并拆除此部位保溫磚及耐火磚。用手拉葫蘆吊裝四根螺旋焊管(Φ426 mm×1 180 mm)安裝至窯壁與廢氣集氣箱處定位焊接。

(5)對原安裝上吸氣梁設計孔處，利用T3高鋁磚進行砌筑，并用鋼板δ=10 mm(600 mm×1 000 mm)進行密封。

(6)前期實驗過程中，由于頂溫較高，為防止窯頂翻板、料盅氣缸密封墊及壓縮空氣管破損，對窯頂部制作隔熱并加固，同時，將窯內布料器高度下移500 mm。

(7)預熱帶提高后，隨著預熱帶石料有所增加使得窯頂壓力增大，為保證廢氣除塵器高效運行，脈沖噴吹管與箱體連接處固定不牢固，存在漏氣現象，利用油壬式快速接頭取代膠管進行技改。

3 改造成效(表1、表2)

技改拆除上吸氣梁投產后，通過現場摸索調整，合理利用上吸氣梁上部的旁通管線，有效地增加窯內氣流上升高度，提高窯內預熱帶2 780 mm，同時提高了廢氣與石灰石的換熱效果，減少熱量損耗。

表1 5#窯調整前數據Tab.1 The data before adjustment of No.5 kiln

表2 5#窯調整后數據Tab.2 The adjusted data of No.5 kiln

通過5#窯上吸氣梁技改投產后，使用生產效果顯著，根據計劃檢修時間，相繼又對1#、4#、6#、3#、2#石灰窯的上吸氣梁進行技術改造，取得了良好效果。

石灰窯大修技術改造完畢后，經過一個月穩定運行，根據報表統計數據可以看出，窯頂壓力由4 017 Pa上升至6 657 Pa，窯頂溫度由53.29 ℃上升至274.97 ℃，并且在主引風機轉數相同的情況下，主引風機電流較技改前降低了22.94 A，石灰窯爐氣配比降低50 m3/t，產量由14.5 t/h提高至14.8 t/h，如表3。

表3 石灰窯技術改造前后主要工藝參數對比表Tab.3 Comparison table of main technological parameters of lime kiln before and after technological reform

4 經濟效益分析

(1)根據單根上吸氣梁價格76 923元，3根上吸氣梁共計：

76 923元/根×3根=23.08萬元

(2)根據全年外購灰單價 306.88元/t，自產灰成本148.13元/t；更換一根上吸氣梁用時15 h計算：

14.5 t/h×15 h×158.75元/t×3根=10.36萬元

(3)技改后，石灰可節省爐氣30 m3/t，全年可節省爐氣。

30 m3×14.5 t/h×24 h×330 d=344.5萬m3

按照450 m3/t配比計算，全年節省爐氣可生產石灰344.5萬m3÷ 450 m3/t=7 656 t

7 656 t×158.75元/t=121.54萬元

總計：23.08萬元+10.36萬元+ 121.54萬元=154.98萬元。

六座石灰窯共計：154.98萬元×6=929.88萬元。

5 結語

為解決以上制約生產問題，拆除原設計的旋風除塵器改為耐高溫離線清灰布袋除塵器，為避免除塵器故障影響石灰窯運行安裝旁路；實現冷卻風回收后小助燃風換熱器已經沒有作用，為避免走除塵器旁路堵塞小換熱器列管，拆除小換熱器。將小助燃風機出口與主助燃風機出口連通，兩臺風機并聯互為備用，在風量不足時做補充。

通過對石灰窯產量的提升及節省的動力電進行經濟計算，六座石灰窯改造后全年可節省費用為929.88萬元。