李德偉，張紫光

（云南源鑫炭素有限公司，云南 昆明 650502）

回轉(zhuǎn)窯煅燒工藝，作為我國最早引入并廣泛利用的煅燒生產(chǎn)工藝模式，經(jīng)過幾十年的不斷改進優(yōu)化，在設(shè)備的利用效率和產(chǎn)品質(zhì)量方面都有很大的提高。然而隨著社會發(fā)展的進步，先進生產(chǎn)力取代落后生產(chǎn)力，安全、環(huán)保、節(jié)能、高效的發(fā)展模式已經(jīng)成為全社會的共識，回轉(zhuǎn)窯煅燒工藝的各個控制環(huán)節(jié)，基本上都涉及到煙氣排放、余熱利用、粉塵除塵收集等一系列問題難點，為此必須更加重視回轉(zhuǎn)窯煅燒工藝與環(huán)保的探索研究，解決煅燒工藝控制過程中的難點和瓶頸，為炭素行業(yè)的良性綠色發(fā)展提供切實可行的解決方案。

1 回轉(zhuǎn)窯煅燒石油焦生產(chǎn)工藝對比

現(xiàn)階段，國內(nèi)運行的回轉(zhuǎn)窯都是在日本回轉(zhuǎn)窯的技術(shù)基礎(chǔ)上對其進行消化引進，從而完成相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)計，但是和日本的回轉(zhuǎn)窯[1]相比的話，我國運行的回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)能是比較低的。某公司目前生產(chǎn)中使用的回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)能在每小時達到6.5 t左右，與國內(nèi)同行其他的一些運行回轉(zhuǎn)窯進行對比的話，在石油焦煅燒工藝以及環(huán)保治理、節(jié)能利用方面，具備的差異還是比較明顯的。本篇論文主要以某公司煅燒回轉(zhuǎn)窯為例進行了相應(yīng)的分析，在對其運行的回轉(zhuǎn)窯以及國內(nèi)其他一些回轉(zhuǎn)窯進行分析的過程中，總結(jié)了以下內(nèi)容：

1）回轉(zhuǎn)窯設(shè)計參數(shù)及工藝指標(biāo)對比。根據(jù)相關(guān)分析，其設(shè)計參數(shù)以及工藝指標(biāo)對比主要如表1所示；

表1 國內(nèi)某廠回轉(zhuǎn)窯與引進回轉(zhuǎn)窯設(shè)計參數(shù)及工藝指標(biāo)對比Tab.1 Comparison of design parameters and process indicators between domestic rotary kiln and imported rotary kiln

2）兩種石油焦煅燒回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝配置。國內(nèi)某廠、某公司回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝具體內(nèi)容情況如圖1、圖2所示。

圖1 國內(nèi)某廠回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝示意圖Fig.1 Schematic diagram of rotary kiln production process of one domestic plant

圖2 某公司煅燒回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝示意圖Fig.2 Schematic diagram of calcination rotary kiln production process of one company

從圖1、圖2中可看出它們雖然在整體工藝及主體設(shè)備配置上基本相同，但在部分輔助設(shè)備及煅后石油焦的冷卻、預(yù)熱含塵空氣的處理方面還是存在差異。圖1中國內(nèi)某廠回轉(zhuǎn)窯在石油焦煅燒過程增加了二次風(fēng)的供給；有利于煅前石油焦揮發(fā)分充分燃燒，還在一定程度上降低了燃料消耗。另外煅后石油焦的冷卻不僅有內(nèi)冷卻水直接冷卻還增加了外噴水進行間接冷卻，冷卻效率較高。最后在煅后石油焦冷卻過程中產(chǎn)生的預(yù)熱含塵空氣，通過旋風(fēng)收塵器與布袋除塵器串級收塵后排空，在增加排放、污染現(xiàn)場的同時也造成了部分能源損失。

圖2中某公司煅燒回轉(zhuǎn)窯在石油焦煅燒過程沒有二次風(fēng)的供給，煅前石油焦揮發(fā)分燃燒不充分，一定程度上增加了燃料消耗。另外在煅后石油焦的冷卻只有內(nèi)冷卻水直接冷同時引入自然冷卻空氣輔助冷卻，冷卻效率相對降低。最后在煅后石油焦冷卻過程中產(chǎn)生的預(yù)熱含塵空氣，通過多管旋風(fēng)收塵器收塵后排入窯尾燃燒室進行燃燒，有效降低了排放減少現(xiàn)場污染，同時剩余能源得到充分循環(huán)利用。

2 回轉(zhuǎn)窯煅燒工藝控制

現(xiàn)階段絕大多數(shù)的回轉(zhuǎn)窯在進行石油焦煅燒的時候都是依靠其中釋放出來的揮發(fā)分[2]燃燒來完成的，并以此達成煅燒石油焦需要的溫度。所以在這種情況之下，窯內(nèi)的溫度可以分為以下幾種區(qū)域，即：預(yù)熱區(qū)域、煅燒區(qū)域以及冷卻區(qū)域。然而在實際的生產(chǎn)過程中，石油焦煅燒要想對這三個區(qū)域的分布進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，就必須通過控制回轉(zhuǎn)窯窯體上的三次風(fēng)機等來完成有關(guān)的目的。對于國內(nèi)的回轉(zhuǎn)窯來說，窯頭中的一次風(fēng)機起到的作用就是為大窯內(nèi)燃料提供助燃空氣，但要是在進行燃燒的時候，生石油焦的揮發(fā)分維持在較高的水平上，由于煅前給料系統(tǒng)投料存在物料偏析，為了保證正常生產(chǎn)，就必須對一次風(fēng)機進行調(diào)節(jié)使用。由此可以看出，在正常生產(chǎn)的時候，揮發(fā)分的燃燒就是石油焦煅燒主要的能源來源，并且在這個過程中，可以不用補充或少量補充的外部燃料，生產(chǎn)也不會受到影響。

3 回轉(zhuǎn)窯燃燒室廢氣處理

就目前國內(nèi)的石油焦煅燒現(xiàn)狀來看，大部分的石油焦煅燒在進行生產(chǎn)的過程中，少數(shù)的揮發(fā)分都沒有辦法進行充分的燃燒，另外在進行相關(guān)處理時，這些沒有充分燃燒的揮發(fā)分就會隨著廢氣一起從燃燒室排出[3]?，F(xiàn)階段重力沉降室和燃燒室是國內(nèi)大多數(shù)回轉(zhuǎn)窯處理廢氣時采用的方法。

1）重力沉降室。在重力沉降室當(dāng)中，對窯尾廢氣中存在的粉塵進行沉降就是其最為主要的作用，但是在重力沉降室里的揮發(fā)分并不能進行充分的燃燒，所以在這樣的情況之下，重力沉降室的收塵效率就不高；

2）燃燒室。與重力沉降室不同的是，現(xiàn)階段國內(nèi)具有的燃燒室已經(jīng)可以燃燒掉進入其中的揮發(fā)分，但由于缺乏相應(yīng)的燃燒控制，所以當(dāng)揮發(fā)分進入燃燒室時，無法保證廢氣中的揮發(fā)分能夠充分的進行燃燒，除此之外，國內(nèi)的燃燒室也沒有辦法為余熱的鍋爐提供相應(yīng)的廢氣溫度控制。

某公司的回轉(zhuǎn)窯為了可以讓窯內(nèi)的揮發(fā)分得到充分燃燒，同時提供給余熱鍋爐[3]相應(yīng)的廢氣溫度，在燃燒室設(shè)置了助燃風(fēng)機。生產(chǎn)過程中的燃燒空氣包含以下兩個部分：①燃燒空氣經(jīng)冷卻筒抽風(fēng)機通過冷卻煅后焦進行預(yù)熱后再送到燃燒室內(nèi)；②燃燒空氣從燃燒室助燃風(fēng)機中產(chǎn)生。隨后對燃燒室尾部的氧氣含量進行有效控制，同時調(diào)節(jié)燃燒室助燃風(fēng)機的開度，對廢氣中的揮發(fā)分進行充分燃燒，同時為余熱鍋爐提供熱量。

4 冷卻筒冷卻煙氣處理

在國內(nèi)的冷卻筒中，冷卻石油焦產(chǎn)生的煙氣是先通過旋風(fēng)收塵器，再經(jīng)過布袋或水膜除塵器進行收塵來完成收塵處理，收塵處理完成以后就直接排入大氣。此方法存在以下幾種問題：①布袋收塵器布袋的更換費用較高，增加大了生產(chǎn)運行成本；②當(dāng)布袋收塵器在進行振打的時候，回轉(zhuǎn)窯窯頭負(fù)壓控制就會受到嚴(yán)重干擾[3]影響煅燒；③無法對煙氣中二氧化硫等有害氣體[4]進行有效處理。

某公司為減少環(huán)境污染在排放煙氣前經(jīng)過鈣法脫硫[5]系統(tǒng)，對煙氣中二氧化硫等有害氣體進行處理?；剞D(zhuǎn)窯冷卻筒中冷卻后燒焦產(chǎn)生的高溫延遲，首先通過多管旋風(fēng)收塵器進行收塵操作，之后利用引風(fēng)機把這部分煙氣輸送到窯尾的燃燒室進行燃燒處理，有效避免了相關(guān)問題的產(chǎn)生。

5 高溫煅燒焦冷卻方式

國內(nèi)回轉(zhuǎn)窯通常采用內(nèi)外結(jié)合的冷卻方式，對高溫煅燒焦在冷卻筒內(nèi)進行相應(yīng)的冷卻處理。在實際生產(chǎn)的過程中，由于這種方式需要采用外冷，所以冷卻筒結(jié)構(gòu)隨之變得復(fù)雜，增加制造及維護的成本。某公司采用分段式直噴水的內(nèi)冷方式避免了上述問題的產(chǎn)生。

6 煙氣脫硫方式

回轉(zhuǎn)煅燒之后的煙氣處置方式，一般通過氨法脫硫或溫式鈣法脫硫的方式來完成。某公司采用氨法脫硫技術(shù)，氨法脫硫以水溶液中的SO2和NH3的反應(yīng)為基礎(chǔ)，吸收：SO2+H2O+2NH3=（NH4）2SO3（亞硫酸銨），氧化：2（NH4）2SO3+O2=2（NH4）2SO4（硫酸銨）。該技術(shù)特點：無二次廢渣、廢水和廢氣污染；回收SO2生產(chǎn)硫銨，實現(xiàn)SO2回收價值的最大化。氨法脫硫技術(shù)的優(yōu)點：①適合高中低硫煙氣，對煙氣負(fù)荷變化適應(yīng)性強，反應(yīng)速度快，脫硫效率高；②原料易得，不產(chǎn)生廢水、廢液和廢渣，沒有二次污染；③設(shè)備占地面積較小，投資較少；④脫硫脫硝一舉兩得。氨水對NOX有一定吸收作用。在脫硫工藝過程中，氨水和漿液混合不斷循環(huán)，在脫硫的同進也在不斷的進行脫硝；⑤氨法脫硫不新增CO2附合環(huán)保的低碳節(jié)能和減排要求。

石灰石（石灰） -石膏濕法脫硫工藝[6]是濕法脫硫的一種，是當(dāng)前國際上通行的煙氣脫硫的基本工藝。采用石灰石或石灰作脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀與水混合攪拌成吸收漿液，當(dāng)采用石灰為吸收劑時，石灰粉經(jīng)消化處理后加水制成吸收劑漿液。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進行化學(xué)反應(yīng)被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶出的細(xì)小液滴，經(jīng)換熱器加熱升溫后排入煙囪。脫硫石膏漿經(jīng)脫水后回收。該工藝主要優(yōu)點：①原料來源廣泛、易取得、價格優(yōu)惠；②大型化技術(shù)成熟，容量可大可小，應(yīng)用范圍廣；③系統(tǒng)運行穩(wěn)定，變負(fù)荷運行特性優(yōu)良；④副產(chǎn)品是良好的建筑材料，并且可實現(xiàn)無廢物排放。某公司在氨法脫硫的基礎(chǔ)上新建了石灰-石膏法脫硫裝置，運行后脫硫效果達到超凈排放的要求。

7 結(jié)語

綜上所述，我國回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)煙氣處理技術(shù)在向冷卻筒冷卻煙氣返回燃燒室與窯尾煙氣統(tǒng)一處理的方向轉(zhuǎn)變。某公司在生產(chǎn)過程中采取了相應(yīng)措施：

1）不斷優(yōu)化現(xiàn)有回轉(zhuǎn)窯燃燒室窯尾煙氣燃燒的控制管理；

2）在高溫煅燒石油焦過程中產(chǎn)生的煙氣在排放前進入煙氣減排脫硫系統(tǒng)，對煙氣中的二氧化硫等有害氣體進行有效處理；

3）冷卻筒冷卻煙氣經(jīng)旋風(fēng)收塵器及布袋收塵器集中收塵后部分合格物料可以回收利用，降低煅后工序污染物排放，符合國家環(huán)保要求。