試論電石生產(chǎn)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(nèi)蒙古阿拉善 750336；2.中國鹽業(yè)集團有限公司，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

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(chǎn)PVC樹脂，一期、二期兩條生產(chǎn)線能力各為20萬t/a PVC，總生產(chǎn)能力為40萬t/a PVC，一期、二期發(fā)生系統(tǒng)共采用14臺直徑為3.2 m的濕式發(fā)生器，滿負(fù)荷運行時，可達到20 000 m3/h。降本增效成為增加企業(yè)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(fā)現(xiàn)電石單耗的問題主要在乙炔工段上。

電石廠原設(shè)計6座300 t/d雙梁豎式石灰窯，石料入窯后需經(jīng)過三個區(qū)域分別是預(yù)熱區(qū)(高度6 050 mm)、煅燒區(qū)(高度7 850 mm)、冷卻區(qū)(高度5 120 mm)，由于原料石灰石形狀不規(guī)則，很難達到煅燒的要求；粒度分布廣，難以保證煅燒的質(zhì)量；雜質(zhì)含量高，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，因此需要對不達標(biāo)的石灰石進行預(yù)熱處理。預(yù)熱區(qū)在窯上部，其作用是使煅燒區(qū)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(qū)的石灰石進行預(yù)熱，因為石灰石的分解溫度為898 ℃左右，預(yù)熱區(qū)與煅燒區(qū)溫度分界點定位900 ℃。電石廠雙梁豎式石灰窯設(shè)計高度為21.75 m，較同行業(yè)同類型石灰窯設(shè)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(chǎn)過程中，上吸氣梁在抽出窯內(nèi)廢氣時處于密封不嚴(yán)，吸氣孔逐漸被石灰石在窯內(nèi)預(yù)熱過程中，所產(chǎn)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(xiàn)不同程度變形彎曲，同時發(fā)生碳化反應(yīng)，最終上吸氣梁不暢通嚴(yán)重影響到窯內(nèi)負(fù)壓，導(dǎo)致主引風(fēng)機負(fù)荷增加，同時出窯東西廢氣風(fēng)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(guān)閉上吸氣梁出口翻板閥，打開窯頂兩側(cè)旁通閥，經(jīng)過一個月反復(fù)試燒，最終確定為旁通管直徑小，通風(fēng)量不足，無法滿足石灰窯滿負(fù)荷生產(chǎn)。發(fā)現(xiàn)問題后，立即成立石灰窯技改攻關(guān)小組，通過小組多次討論攻關(guān)，研究試燒過程中存在的問題，并制定技改措施、現(xiàn)場反復(fù)測量，最終通過討論研究及測量結(jié)果確定，可通過改造上吸氣梁位置以提升預(yù)熱帶高度為2 780 mm。在旁通管線兩側(cè)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(tǒng)阻力大的問題。根據(jù)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(nèi)。

施工技術(shù)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(zhǔn)備工作完畢后，根據(jù)石灰窯大修時間安排，進行停窯后，主引風(fēng)機保持500 r/min，同時打開上吸氣梁南北兩側(cè)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(tǒng)繼續(xù)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(cè)風(fēng)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(cè)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(shè)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(nèi)布料器高度下移500 mm。

(7)預(yù)熱帶提高后，隨著預(yù)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(xiàn)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(chǎn)后，通過現(xiàn)場摸索調(diào)整，合理利用上吸氣梁上部的旁通管線，有效地增加窯內(nèi)氣流上升高度，提高窯內(nèi)預(yù)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(diào)整前數(shù)據(jù)Tab.1 The data before adjustment of No.5 kiln

表2 5#窯調(diào)整后數(shù)據(jù)Tab.2 The adjusted data of No.5 kiln

通過5#窯上吸氣梁技改投產(chǎn)后，使用生產(chǎn)效果顯著，根據(jù)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(shù)改造，取得了良好效果。

石灰窯大修技術(shù)改造完畢后，經(jīng)過一個月穩(wěn)定運行，根據(jù)報表統(tǒng)計數(shù)據(jù)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(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)相同的情況下，主引風(fēng)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(chǎn)量由14.5 t/h提高至14.8 t/h，如表3。

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

4 經(jīng)濟效益分析

(1)根據(jù)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(jù)全年外購灰單價 306.88元/t，自產(chǎn)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(jié)省爐氣30 m3/t，全年可節(jié)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(jié)省爐氣可生產(chǎn)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(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，在風(fēng)量不足時做補充。

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