淺談電石廠石灰窯下吸氣梁改造的必要性

俞慧軍，葉少春,姚 彬，劉大剛

(1.中鹽吉蘭泰鹽化集團(tuán)有限公司，內(nèi)蒙古阿拉善 750336；2.中國鹽業(yè)集團(tuán)有限公司，北京 100055；3.阿拉善經(jīng)濟開發(fā)區(qū)管委會發(fā)改局，內(nèi)蒙古阿拉善 750336)

1 前言

中鹽吉蘭泰鹽化集團(tuán)有限公司(以下簡稱“公司”)現(xiàn)擁有40萬t/a聚氯乙烯生產(chǎn)線、36萬t/a燒堿生產(chǎn)線、60萬t/a電石生產(chǎn)線、2×135 MW自備電廠、106萬t/水泥生產(chǎn)線、32萬t/a純堿生產(chǎn)線、10萬t/a氯化鈣生產(chǎn)線，正在規(guī)劃建設(shè)全國最大的20萬t/a糊狀樹脂生產(chǎn)線。生產(chǎn)裝置引進(jìn)吸收了日本離子膜電解技術(shù)、德國空冷技術(shù)、國內(nèi)領(lǐng)先的密閉式電石、微懸浮糊狀PVC等生產(chǎn)技術(shù)，具備很強的核心競爭能力，產(chǎn)品暢銷全國各地。

公司60萬t/a電石項目為40萬t/a聚氯乙烯裝置配套項目之一。主體裝置為12臺0.27億VA大型密閉電石爐及配套爐氣凈化裝置和6臺300 t/d雙梁氣燒石灰窯。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的爐氣經(jīng)過干法除、水洗塔水洗、進(jìn)入氣柜，通過變頻風(fēng)機輸送到石灰窯煅燒石灰石。

目前公司電石廠石灰窯爐氣經(jīng)過水洗塔洗滌后，大量水汽混合在電石爐氣進(jìn)入石灰窯后，影響爐氣熱值造成電石爐氣熱量損失，影響石灰窯產(chǎn)能及爐氣消耗。文章著重分析電石爐氣水洗后含水量狀況及影響含水量高低的主要因素，針對公司電石爐氣水洗后現(xiàn)有除水裝置運行狀況提出改進(jìn)措施。

2 下吸氣粱改造的必要性

公司電石廠共計建造6座雙梁豎式石灰窯，單窯滿負(fù)荷為12.5 t/h。由于窯體本身設(shè)計熱回收效率較低，石灰窯所產(chǎn)生的廢氣由窯頂部的上吸氣梁抽出后，與入窯助燃風(fēng)(常溫空氣)在石灰窯大換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱，由于大換熱器本身設(shè)計換熱面積不足，導(dǎo)致入窯助燃風(fēng)溫度與石灰窯廢氣換熱后僅能達(dá)到180 ℃左右，影響石灰窯熱耗。同時，原設(shè)計石灰窯底部的窯下鼓風(fēng)機吹入窯內(nèi)，冷卻窯內(nèi)高溫石灰后，冷卻風(fēng)溫度增加至180 ℃左右，這部分高溫尾氣由下吸氣梁抽出與上吸氣梁所抽出的廢氣匯總到同一管路，由主引風(fēng)機排空，造成這部分的熱量損失。并且石灰窯生產(chǎn)工藝條件中要求，窯內(nèi)必須保證負(fù)壓操作。而石灰窯控制負(fù)壓的主要設(shè)備為主引風(fēng)機。目前影響石灰窯產(chǎn)能的主要因素是石灰窯在滿負(fù)荷生產(chǎn)時，主引風(fēng)機電流460 A左右(額定電流484.7 A)已達(dá)到了最大工作能力，無提升空間。

通過反復(fù)試驗及現(xiàn)場測量，為了降低窯內(nèi)熱量損耗，增加入窯助燃風(fēng)溫度，最終將原設(shè)計下吸氣梁冷卻風(fēng)通過Φ 450管道經(jīng)旋風(fēng)除塵、換熱器后與窯頂廢氣匯集到一條Φ1 000管線，再經(jīng)過廢氣除塵器由主引風(fēng)機排至大氣。主助燃風(fēng)則是直接從大氣中抽取冷風(fēng)經(jīng)與窯頂廢氣換熱后進(jìn)入燃燒梁助燃。

3 技術(shù)改造目的及方案

回收利用冷卻石灰的熱量。改造后可以加大下吸氣梁的冷卻風(fēng)量，窯下鼓風(fēng)機與下吸氣梁之間形成一個基本閉合的循環(huán)，使冷卻風(fēng)不干擾煅燒帶，發(fā)揮后置煅燒帶的作用，改變窯內(nèi)熱量分布延長石灰窯煅燒帶，提高石灰窯的熱利用率降低石灰窯熱耗。

通過以上改造，可以直接減少主引風(fēng)機風(fēng)量達(dá)到降低負(fù)荷為進(jìn)一步提升石灰窯負(fù)荷創(chuàng)造條件。技術(shù)改造流程對比圖如圖1、圖2。

圖1 改造前工藝流程圖Fig.1 Process flow chart before modification

圖2 改造后工藝流程圖Fig.2 Process flow chart after modification

4 技術(shù)改造后使用效果(如表1)

1#石灰窯助燃風(fēng)經(jīng)改造后2017-05-10開始試驗，截止2017-06-03統(tǒng)計數(shù)據(jù)：主引風(fēng)機電流較改造前平均降低了124.8 A，尾氣溫度降低了70 ℃，1 t石灰節(jié)約150 m3爐氣，石灰窯產(chǎn)量提升了2 t。

表1 改造前后對比Tab.1 Contrast before and after modification

但在試驗過程中也出現(xiàn)了一些問題：(1)改造后的助燃風(fēng)系統(tǒng)中含塵量大，導(dǎo)致小換熱器管程及助燃風(fēng)管道堵灰較嚴(yán)重。從旋風(fēng)除塵器卸灰口觀察灰量很小，旋風(fēng)除塵器能發(fā)揮的作用不大。(2)使用熱風(fēng)后大換熱器的換熱效率降低，導(dǎo)致進(jìn)入主除塵器的廢氣溫度升高約20 ℃，最高達(dá)到220 ℃。但在試驗期間未發(fā)現(xiàn)除塵器布袋有因溫度高加劇損壞的情況。

5 下吸氣梁技術(shù)改造經(jīng)濟效益情況說明

產(chǎn)能由改造前300 t/d增加至改造后340 t/d，增加產(chǎn)能48 t，外購灰價格306.88元/t，自產(chǎn)灰成本148.13元/t。

改造后，每年增加產(chǎn)能95 040 t。

48 t×330 d×6座窯=95 040 t。

每增加1 t石灰產(chǎn)生效益158.75元。

306.88元/t-148.13元/t=158.75元/t。

六座石灰窯每年產(chǎn)生效益1 508.76萬元。

合計為158.75×95 040=1 508.76萬元。

通過對石灰窯產(chǎn)量的提升及節(jié)省的動力電進(jìn)行計算，6座石灰窯，改造后預(yù)計年化總收益為1 508.76萬元。經(jīng)過經(jīng)濟技術(shù)計算分析，電石廠石灰窯下吸氣梁改造可以為企業(yè)節(jié)約大量的經(jīng)濟費用，是勢在必行的重要工作。

6 結(jié)語

為解決以上制約生產(chǎn)問題，拆除原設(shè)計的旋風(fēng)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(xiàn)冷卻風(fēng)回收后小助燃風(fēng)換熱器已經(jīng)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(fēng)機出口與主助燃風(fēng)機出口連通，兩臺風(fēng)機并聯(lián)互為備用，風(fēng)量不足時做補充，實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)工況。