趙增軍,婁玉英,陳英軍

(河北辛集化工集團(tuán)有限責(zé)任公司,河北辛集 052360)

碳酸鋇回轉(zhuǎn)窯大型化改造實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排

趙增軍,婁玉英,陳英軍

(河北辛集化工集團(tuán)有限責(zé)任公司,河北辛集 052360)

碳酸鋇生產(chǎn)中,粗鋇回轉(zhuǎn)窯是碳酸鋇原料與燃料消耗的關(guān)鍵設(shè)備。為了降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品生產(chǎn)的能效水平和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及改善工作環(huán)境,拆除原有 4座小型粗鋇回轉(zhuǎn)窯,新建 1座大型粗鋇回轉(zhuǎn)窯,回轉(zhuǎn)窯尾部配套高效濕式除塵器和余熱鍋爐。通過設(shè)備大型化改造及余熱鍋爐的選型和配套改造,優(yōu)化工藝裝備結(jié)構(gòu),減少系統(tǒng)裝機(jī)容量,提高了設(shè)備能源利用效率,減少了回轉(zhuǎn)窯尾氣的污染物排放量。經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行,原料、燃料消耗明顯降低,碳酸鋇生產(chǎn)系統(tǒng)蒸汽實(shí)現(xiàn)自平衡,廢水實(shí)現(xiàn)了閉路循環(huán)利用,達(dá)到了節(jié)能減排、降低生產(chǎn)成本的目的。

碳酸鋇;回轉(zhuǎn)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(yè)。碳酸鋇生產(chǎn)中的主要設(shè)備回轉(zhuǎn)窯對(duì)節(jié)能降耗、提高產(chǎn)量質(zhì)量、提高運(yùn)轉(zhuǎn)率、擴(kuò)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(tuán)有限責(zé)任公司原有粗鋇回轉(zhuǎn)窯 4臺(tái),生產(chǎn)能力為 5萬(wàn) t/a,單臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)能力 1.25萬(wàn) t/a,存在著尾氣處理效果差,生產(chǎn)用煤未能充分利用等問題,導(dǎo)致該系統(tǒng)能效利用率非常低。采用一臺(tái)大型回轉(zhuǎn)爐,規(guī)格為φ3.2 m×52 m,替代原有 4臺(tái) φ2.1 m×32 m回轉(zhuǎn)爐,通過碳酸鋇轉(zhuǎn)爐大型化改造,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。大型回轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力為 5萬(wàn) t/a,電機(jī)功率55 kW,與原有 4臺(tái)回轉(zhuǎn)爐相比,具有占地面積小、能耗低、投資小等特點(diǎn),通過爐體加長(zhǎng)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(nèi)容為:用 1臺(tái) φ3.2 m×52 m大型回轉(zhuǎn)窯替代原有 4臺(tái) φ2.1 m×32 m小型回轉(zhuǎn)窯,同時(shí)對(duì)粉碎系統(tǒng)、雷蒙系統(tǒng)、余熱鍋爐、水膜除塵進(jìn)行相應(yīng)改造。將重點(diǎn)放在節(jié)能降耗和環(huán)境保護(hù)上。

2 工藝技術(shù)方案

2.1 粗硫化鋇生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述

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

2.2 尾氣處理工藝流程

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

圖 1 碳酸鋇回轉(zhuǎn)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(huán)結(jié)構(gòu)型式,鍋爐配置過熱器。QC型余熱鍋爐由蒸發(fā)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(fā)器

QC型余熱鍋爐蒸發(fā)器包括鍋筒、上升管和下降管。自然循環(huán) 3回程煙道式余熱鍋爐有鍋筒、對(duì)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(huán)用給水泵加壓進(jìn)行,爐水經(jīng)對(duì)流管束受熱面吸收,所產(chǎn)生的汽水混合物回到上鍋筒進(jìn)行汽水分離,分離出來(lái)的飽和蒸汽再進(jìn)入過熱器吸熱,蒸汽達(dá)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(zhǎng),吸熱效果好,受熱面布置合理,熱效率高,產(chǎn)汽量大,采用 3回程使進(jìn)出煙口分別設(shè)計(jì)在爐子的兩端,比較方便除塵器和煙道等其他設(shè)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(chǎn)的需求,QC型余熱鍋爐還設(shè)計(jì)有蒸汽過熱器,在設(shè)計(jì)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(zhì)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(chǎn)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(jìn)一步降低,熱量得到充分利用。設(shè)計(jì)制造 QC型余熱鍋爐省煤器時(shí),為了防止鍋爐尾部受熱面腐蝕和堵灰,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)排煙溫度一般不低于170℃,防止排放高溫?zé)煔庠斐纱罅繜崮芾速M(fèi),同時(shí)污染環(huán)境。

3.4 QC型余熱鍋爐清灰器

粗鋇回轉(zhuǎn)窯的煙氣中含有大量半熔狀態(tài)的粉塵顆粒,進(jìn)入余熱鍋爐后容易在鍋爐高溫區(qū)水冷壁上結(jié)料、結(jié)灰或結(jié)焦,如果不及時(shí)除塵就會(huì)堵塞煙道,進(jìn)而影響煙氣流通及熱吸收,QC型余熱鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置了完善的除灰清焦裝置,使余熱鍋爐爐膛內(nèi)的煙灰能及時(shí)排出,不積灰,水冷壁上不會(huì)結(jié)料、結(jié)灰或結(jié)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?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、斗式提升機(jī)等設(shè)備,使鍋爐積灰能及時(shí)返回到回轉(zhuǎn)窯中,積灰得到充分利用。

3.5 QC型余熱鍋爐上水裝置

設(shè)備采用超壓報(bào)警、高低水位報(bào)警及自動(dòng)控制等保障鍋爐安全生產(chǎn)的裝置及儀表。

汽包水位采用 3參數(shù)控制:以汽包水位作為主調(diào),以主蒸汽流量和給水量為參考的 3參數(shù)液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在 3參數(shù)液位調(diào)節(jié)時(shí),如果產(chǎn)汽量或給水量發(fā)生變化,在液位未變化前就調(diào)整給水量,以保證汽包液位穩(wěn)定,特別是能克服產(chǎn)汽量突然增加造成汽包假液位現(xiàn)象。

4 能源使用及環(huán)保情況

4.1 電

用 1臺(tái) φ3.2 m×52 m大型回轉(zhuǎn)窯替代原有4臺(tái) φ2.1 m×32 m小型回轉(zhuǎn)窯,用電負(fù)荷由原來(lái)的 504 kW/h降低為 300 kW/h。

4.2 水

項(xiàng)目所用水大部分為循環(huán)水;改造前用量為86.4萬(wàn) t/a,改造后用量為 57.6萬(wàn) t/a,年可節(jié)約用水 28.8萬(wàn) t。改造后余熱鍋爐用軟化水 10 t/h,1臺(tái)余熱鍋爐用水量為 7.2萬(wàn) t/a。

4.3 蒸汽

項(xiàng)目淘汰舊的燃煤鏈條爐,在生產(chǎn)線后設(shè)置余熱鍋爐,窯爐煙氣通入余熱鍋爐,生產(chǎn)蒸汽,供生產(chǎn)系統(tǒng)自熱平衡,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)蒸汽利用余熱自給,用以取代使碳酸鋇產(chǎn)品能耗和運(yùn)行費(fèi)用高的鏈條爐。

4.4 粗鋇轉(zhuǎn)窯尾氣

粗鋇轉(zhuǎn)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(jīng)過沉降室、廢熱鍋爐兩級(jí)除塵后,粉塵含量降至 300～400 mg/Nm3,再進(jìn)入水膜除塵器,經(jīng)水膜除塵器凈化后的煙氣含塵量達(dá) 150 mg/Nm3以下,SO2約為850 mg/Nm3,然后經(jīng) 45 m高煙囪排放,水膜除塵器用水經(jīng)澄清后循環(huán)使用,所收集的粉塵返回粗鋇轉(zhuǎn)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(jī)下料口、料倉(cāng)、振動(dòng)篩處均會(huì)產(chǎn)生粉塵,其主要成分是重晶石粉、煤粉,在此均設(shè)置了抽氣罩,含塵氣體經(jīng)吸塵管路進(jìn)入雙層袋式除塵器進(jìn)行除塵,凈化后的氣體再經(jīng)離心風(fēng)機(jī)排入大氣,凈化效率可達(dá) 95%以上。

5 項(xiàng)目效益

5.1 余熱利用效益

原余熱鍋爐為 4 t/h,4臺(tái)鍋爐產(chǎn)蒸汽 16 t/h(鍋爐效率以 45%計(jì)),4臺(tái)產(chǎn)蒸汽 16×0.45=7.2 t/h,新上 10 t余熱鍋爐產(chǎn)蒸汽 10 t/h(鍋爐效率以 95%計(jì)),10 t余熱鍋爐產(chǎn)蒸汽 10×0.95=9.5 t/h。每小時(shí)可多產(chǎn)蒸汽 2.3 t。按 1 t煤產(chǎn)蒸汽 4 t計(jì),每小時(shí)節(jié)煤:2.3/4=0.575 t。年可節(jié)煤:0.575×24× 300=4 140 t。煤價(jià)按 300元/t計(jì),年可節(jié)約資金4 140×300/10 000=124.2萬(wàn)元。

5.2 除塵系統(tǒng)節(jié)電效益

改造后裝機(jī)容量為 300 kW,改造前裝機(jī)容量為504 kW,年節(jié)電 204×24×300=1 468 800 kW·h;電標(biāo)煤折算系數(shù) =0.35 kg標(biāo)煤/(kW·h);折合標(biāo)煤為 514 t。電價(jià)按 0.5元/度計(jì),年節(jié)省資金1 468 800×0.5/10 000=73.44萬(wàn)元。

5.3 粗鋇除塵系統(tǒng)

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(jīng)計(jì)算年回收重晶石粉價(jià)格約為 45.02萬(wàn)元。

5.4 人員效益

項(xiàng)目建成后,生產(chǎn)定員減少 20人,按年人均工資 2萬(wàn)元計(jì)算,年節(jié)約資金 40萬(wàn)元。

5.5 維修效益

項(xiàng)目建成后,年節(jié)約維修費(fèi) 60萬(wàn)元左右?？傆?jì)年可節(jié)約資金 45.02+124.2+73.44+40+60= 322.66萬(wàn)元。

6 結(jié)論

通過該建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施,不但企業(yè)的技術(shù)裝備水平得到進(jìn)一步提高,也大大降低公司主要污染物轉(zhuǎn)爐尾氣的排放量,對(duì)改善環(huán)境、減少污染起到明顯的作用,同時(shí)又可降低公司碳酸鋇生產(chǎn)的能源消耗,為企業(yè)的進(jìn)一步持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了良好條件。因此,碳酸鋇回轉(zhuǎn)窯大型化是實(shí)現(xiàn)碳酸鋇行業(yè)節(jié)能減排的一條切實(shí)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(xué)士,工程師,主要從事化工設(shè)備管理工作,已公開發(fā)表文章1篇。

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