溫得強(qiáng)，劉曉民

(青海鹽湖海納化工有限公司，青海 西寧 811600)

青海鹽湖海納化工有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)鹽湖海納公司)為青海鹽湖工業(yè)集團(tuán)股份有限公司的全資子公司，成立于2009年4月，是柴達(dá)木循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目在西寧地區(qū)的延伸和重要組成部分，其中炭材(文中所指炭材或物料為焦炭或蘭炭)裝置是35萬(wàn)t/a電石項(xiàng)目的重要裝置，做好炭材的安全節(jié)能生產(chǎn)，從源頭上控制生產(chǎn)成本，對(duì)整個(gè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目具有重大意義。近年來(lái)，鹽湖海納公司緊緊圍繞技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能降耗的目標(biāo)做了大量工作，并取得了一定成果。

1 炭材烘干工藝簡(jiǎn)介及改造項(xiàng)目背景

1.1 工藝簡(jiǎn)述

炭材烘干是利用熱風(fēng)爐產(chǎn)生的高溫氣體通過(guò)干燥機(jī)對(duì)炭材進(jìn)行干燥?；竟ぷ髟硎呛娓筛G底部熱煙氣在壓差的作用下由下向上流動(dòng)，窯內(nèi)的濕炭材在導(dǎo)流管的作用下通過(guò)烘干窯的預(yù)熱帶，之后大部分流入熱交換裝置，在其下滑過(guò)程中與反向運(yùn)行的熱煙氣進(jìn)行第1次充分的熱交換，完成第1次預(yù)熱。此過(guò)程中帶出的水分在水分濃度梯度的作用下從炭材內(nèi)部向表面再向環(huán)境中擴(kuò)散，環(huán)境中的水蒸氣在煙氣壓差作用下向上運(yùn)動(dòng)排出烘干窯，完成第1次水分蒸發(fā)。然后炭材再滑入熱交換裝置內(nèi)，同樣在其下滑過(guò)程中與反向運(yùn)行的熱煙氣進(jìn)行第2次充分的熱交換，完成第2次預(yù)熱，帶出的水分完成第2次水分蒸發(fā)。經(jīng)過(guò)數(shù)組熱交換裝置完成同樣的過(guò)程后逐步進(jìn)入烘干干燥帶，水分烘干主要在此完成。最后輸送系統(tǒng)將烘干后含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤1%的炭材輸送至電石爐供生產(chǎn)電石使用。含有水蒸氣的廢氣由烘干窯的頂部排入除塵系統(tǒng)，經(jīng)處理后排放到大氣中。烘干炭材所需的熱量由送到熱風(fēng)爐內(nèi)的天然氣或者電石尾氣燃燒形成的熱風(fēng)提供。

1.2 立項(xiàng)背景

(1)改造前的動(dòng)態(tài)立式烘干窯從2012年8月開(kāi)始運(yùn)行，但隨著15萬(wàn)t/a電石爐產(chǎn)能的逐步提升，炭材烘干窯逐漸滿負(fù)荷運(yùn)行。在滿負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中，窯上電振機(jī)連接軸，窯內(nèi)篦盆篦錐、吊掛頻繁斷裂損壞，設(shè)備完好率低，檢維修耗時(shí)長(zhǎng)，從而導(dǎo)致炭材產(chǎn)量無(wú)法滿足電石爐生產(chǎn)需要，多次造成電石爐因原料供應(yīng)不足而停爐，甚至由于窯內(nèi)篦盆篦錐停止振動(dòng)致使高溫料堆積在窯內(nèi)發(fā)生火災(zāi)事故，損壞大量設(shè)備，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。

(2)生產(chǎn)電石所需炭材要求含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤1%，為滿足要求，爐膛溫度控制在900～1 000 ℃，長(zhǎng)期高溫運(yùn)行造成熱風(fēng)爐爐內(nèi)構(gòu)造損壞，給生產(chǎn)帶來(lái)極大的安全隱患。

(3)夏季氣溫高，從窯頂進(jìn)入除塵器的廢氣溫度高達(dá)120 ℃，導(dǎo)致除塵器布袋著火事故，損失極大。

為了改變現(xiàn)狀，扭轉(zhuǎn)生產(chǎn)的不利局面，從節(jié)能降耗的角度出發(fā)，經(jīng)多地考察，發(fā)現(xiàn)目前行業(yè)所使用的動(dòng)態(tài)立式烘干窯進(jìn)入除塵器的廢氣溫度普遍較高，多家企業(yè)的除塵器布袋也發(fā)生過(guò)著火事故。目前所使用的動(dòng)態(tài)立式烘干窯與自動(dòng)化立式烘干窯相比產(chǎn)能小，能耗高，安全性得不到保障。鑒于以上原因，決定將動(dòng)態(tài)立式烘干窯改造為自動(dòng)化立式烘干窯。

2 技術(shù)進(jìn)步及創(chuàng)新點(diǎn)

改造前的動(dòng)態(tài)立式烘干窯結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，改造后的自動(dòng)化立式烘干窯剖面結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖1 改造前的動(dòng)態(tài)立式烘干窯結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of an original dynamic vertical drying kiln

圖2 改造后的自動(dòng)化立式烘干窯剖面結(jié)構(gòu)Fig.2 Profile structure of a remodeled automatic vertical drying kiln

自動(dòng)化立式烘干窯有以下6個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。

(1)智能化控制，保質(zhì)保量。

自動(dòng)化立式烘干窯采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)和相應(yīng)的雙變頻技術(shù)，無(wú)論炭材的初始水分如何變化，在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中都可以智能化控制烘干質(zhì)量，達(dá)到所要求的水分標(biāo)準(zhǔn)，改變了因炭材水分的波動(dòng)性和供熱用氣源的熱值不確定性而導(dǎo)致烘干質(zhì)量無(wú)法控制的問(wèn)題。

(2)破碎率低。

自動(dòng)化立式烘干窯使封閉流動(dòng)的大量炭材與熱風(fēng)呈切線相對(duì)運(yùn)動(dòng)，炭材在烘干機(jī)中是蠕動(dòng)的，破碎率很低。徹底改變了其他烘干設(shè)備通過(guò)不斷揚(yáng)料而造成炭材破碎的問(wèn)題。

聯(lián)軸器的玻璃鋼中間管是實(shí)現(xiàn)聯(lián)軸器電絕緣的關(guān)鍵部件，玻璃鋼中間體制造好后，需要進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試，要求玻璃鋼中間體兩端的絕緣電阻不小于10 MΩ(1 000 V DC)。

(3)無(wú)安全隱患。

自動(dòng)化立式烘干窯采用的雙變頻技術(shù)避免了濕炭材初始水分少時(shí)由于集熱過(guò)多而發(fā)生的自燃事故，保證了整個(gè)烘干過(guò)程的安全。

(4)熱利用率高，運(yùn)行成本低。

自動(dòng)化立式烘干窯使封閉流動(dòng)的大量炭材與熱風(fēng)呈切線流動(dòng)，可使熱能利用率由40%左右提高到90%以上；采用燃?xì)鉅t作為熱源，降低了運(yùn)行成本，不但創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有更高的社會(huì)效益。

(5)設(shè)備維修費(fèi)用低。

由于整個(gè)烘干和輸送系統(tǒng)完全采用自動(dòng)化控制，不但有效地降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且維修人員數(shù)量也可減少50%。

(6)保護(hù)除塵系統(tǒng)。

進(jìn)入除塵器的廢氣出口在烘干窯中部，溫度低，極大地保護(hù)了除塵系統(tǒng)。

3 改造前后對(duì)比

改造前后運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 改造前后運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比Table 1 Comparison of operation data before and after remodeling

4 產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

改造前：天然氣單耗為34 m3，破碎率為5%，電能單耗為98 kW·h。

改造后：天然氣單耗為12 m3，破碎率為2%，電能單耗為54 kW·h。

按天然氣單價(jià)1.81元/m3、電價(jià)0.35元/(kW·h)、炭材產(chǎn)量92 400 t/a、破碎率每減少1%成本減少13.77元/t計(jì)，則節(jié)約的費(fèi)用為：天然氣367.94萬(wàn)元/a，電耗142.29萬(wàn)元/a，電石破碎381.70萬(wàn)元/a，總計(jì)891.93萬(wàn)元/a。

4.2 社會(huì)效益

(1)節(jié)能。

自動(dòng)化立式烘干窯是依靠物料自身重力下降進(jìn)行烘干，與相同產(chǎn)量的動(dòng)態(tài)立式烘干窯相比，干燥1 t 炭材可節(jié)約電能44 kW·h、天然氣22 m3。

(2)環(huán)保。

自動(dòng)化立式烘干窯中的大量物料可對(duì)熱空氣中的粉塵起到初步過(guò)濾的作用，徹底避免了風(fēng)洞及揚(yáng)塵，粉塵排放達(dá)標(biāo)，進(jìn)入除塵器的廢氣入口溫度低，極大地保護(hù)了除塵設(shè)備。

(3)降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

自動(dòng)化立式烘干窯整個(gè)烘干工藝完全采用自動(dòng)化檢測(cè)、控制，既可以實(shí)現(xiàn)中央集中控制，也可以單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，不僅減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且也降低了設(shè)備維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)化立式烘干窯在安全生產(chǎn)、操作工藝、節(jié)能降耗等方面有著顯著的優(yōu)點(diǎn)。

(1)在安全方面。自動(dòng)化立式烘干窯從使用至今，基本上杜絕了窯內(nèi)紅料、皮帶物料溫度過(guò)高導(dǎo)致的皮帶軟化損壞，同時(shí)進(jìn)入除塵器的廢氣溫度降低，杜絕了由于溫度過(guò)高導(dǎo)致的除塵器布袋著火事故，為安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

(2)在操作方面。自動(dòng)化立式烘干窯自2014年4月投入使用以來(lái)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作，極大地降低了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，物料干燥后完全滿足電石生產(chǎn)。

(3)在節(jié)能降耗方面。自動(dòng)化立式烘干窯窯內(nèi)溫度較低，節(jié)約了大量的天然氣能源，每年可以節(jié)約天然氣成本約370萬(wàn)元，節(jié)約電能成本約140萬(wàn)元；因降低了物料破損率，減少了炭材使用量，可節(jié)約成本約400萬(wàn)元，合計(jì)每年可節(jié)約生產(chǎn)成本約900萬(wàn)元。