循环经济模式下的石灰窑操作探讨

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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

循环经济模式下的石灰窑操作探讨

马宝军，安永

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

通过对三友集团纯碱公司石灰工序石灰窑传统操作模式与循环经济操作模式的对比阐述，深入探讨在新的循环经济模式下，石灰窑操作调整的一些新的思路以及新的操作控制理念。

石灰窑；操作；传统模式；循环经济模式；电石渣浆

我集团多年来致力于产业技术突破，有效整合集团内部产业链，对各公司的产品进行有序的合理链接，使多种生产过程中产生的废弃物得到很好的综合利用，各公司的产业链接更紧密，目前集团内部“两碱一化”的循环经济模式已经形成。碱渣脱硫、制氮尾气回收等生产废弃物料循环利用项目相继投入生产，而氯碱渣浆在石灰工序的应用只是循环经济环节中的亮点之一，通过它的使用改变了石灰工序石灰窑的传统操作模式，有效降低了石灰工序的生产消耗，实现变废为宝。

1 传统操作模式的改变

1.1 传统操作模式

石灰窑的传统操作模式遵循“以灰定产”的理念，以灰定产即根据系统生石灰的用量来平衡石灰窑的生产负荷。在石灰窑生产过程中需要为制碱系统提供足量的生石灰以及窑气两种中间产品，在此生产过程中，限制生产的主要因素是生石灰的产量，窑气在此种操作模式下严重过剩。

1.1.1 工艺计算数据

石灰石：CaCO388%、MgCO35%、SiO2+R2O35%。

焦炭：固定碳73.43% ,灰分19% ,挥发物<1.5%,发热量24 000 kJ/kg，水分6.5%，配焦率7.208%石灰石总分解率90%，生石灰中焦核2%，窑气CO2浓度41.0%，生产1 t纯碱平均耗用石灰石实物量约为1.45 t，按日产6 000 t碱进行计算。

1.1.2 上石量及窑气产量的计算

1 t石灰石产生的窑气量：

焦炭产生的CO2气量1000×7.208%×(1-2%)×73.43%×44/12=190.19 kg，即96.82 Nm3。

1 t石灰石共产生CO2气=177.4 +1.32 + 96.82=275.54 Nm3。

1 t石灰石共产生的窑气量=275.54÷41.0%=672.05 Nm3。

1.45 t石灰石共产生窑气量=672.05×1.45=974.47 Nm3。

1 t纯碱需用的窑气量理论上为210 Nm3，实际生产中约为280 Nm3，折41%的窑气为280÷41%=682.93 Nm3。

窑气过剩量=974.47-682.93=291.54 Nm3，即72 885 Nm3/h。

1.2 循环经济操作模式

在新的循环经济模式下，石灰工序补充了氯碱公司生产过程中产生的电石渣浆(电石渣浆的有效成分为氢氧化钙)，电石渣浆直接用作化灰工序的消化用水，充分利用其有效成分以及自身约50 ℃的温度，使消化反应进行的更加彻底，吨碱石灰石用量降低至0.96 t，石灰窑的生产负荷降低，石灰窑的操作模式变为“以气定产”，以气定产即根据系统窑气量的需求来平衡石灰窑的生产负荷。

0.96 t石灰石共产生的窑气量=0.96×672.05=645.19 Nm3

窑气过剩量=645.19-682.93=-37.76 Nm3，即-9440 Nm3/h。

此时石灰窑处于微负压状态。

2 新操作模式石灰窑的控制要素

2.1 上石量

在相同纯碱产量的条件下，循环经济模式因电石渣浆的补充，石灰窑处于低负荷运行状态，单窑上石量基本控制在24～27 t/h，对比传统的生产模式下降了约8 t/h，生产负荷的下降，更加有利于石灰窑的各项工艺指标的优化。

2.2 出气、出灰温度

进入循环经济的操作模式后，石灰窑生产控制低负荷经济运行状态，上石量降低。因物料在石灰窑内的停留时间延长，可充分调整石灰窑的热工体系，控制适宜低的出气出灰温度， 提高石灰窑的热效率。

2.3 配焦率

石灰石窑上石量减少，出气出灰温度的降低，可使配焦率下降约0.1%～0.2%，焦炭消耗下降，窑气CO2浓度得以提高。

2.4 出气压力

上石量的降低，生产的窑气量减少甚至略有不足，因此石灰窑必须要维持一定的正压，避免系统漏入空气而冲淡窑气浓度。在这种生产模式下的顶压更加接近于微正压的控制模式，实际顶压在0～300 Pa左右，窑顶几乎没有多余的外溢气体，对窑顶的环保控制起到了一定的促进作用。

2.5 石灰石的粒度

正常情况下石灰石粒度应控制在一定的范围内而且应该均匀，经验证明：石灰石的最小粒度不得小于0.01D(D是窑体直径)。最小块石灰石与最大石灰石的比例极限为1∶3。石灰窑的低负荷生产，物料在石灰窑内的停留时间延长，石灰石的粒度指标可适当的放宽，尤其是小粒度石灰石可以适当的增多，这样就增加了石灰窑的操作弹性。

2.6 返石量

正常生产过程中，返石量在6.5%左右，在循环经济模式下，石灰窑低负荷运行，石灰石的烧成率得到提高，返石量大幅下降，在实际运行过程中，返石量基本可控制在6%以内。

3 结 语

循环经济模式的生产，更加适应了新形势下纯碱生产对提质、降耗、减排等生产指标要求，它不仅优化了石灰窑的生产工艺操作指标、降低了生产原材料的消耗，还因为低顶压的控制，使石灰窑窑顶外溢气体得到了有效的控制。

[1] 关宸祥.石灰窑[M].北京：中国建筑工业出版社，1986

[2] 中国纯碱工业协会.纯碱工学[M].北京：化学工业出版社，1990

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1005-8370(2017)06-31-02

2017-09-08

马宝军(1971—)，大学本科，唐山三友集团纯碱公司生产技术部副部长。