陆怀银
(嘉峪关大友嘉镁钙业有限公司, 甘肃 嘉峪关 735100)
近年来随着工业的发展,社会对能源的需求越来也高,能源价格也不断上涨,在石灰回转窑的生产过程中,燃料成本占比越来越高。通过对石灰回转窑进行供热节能优化改造,降低能源消耗,不仅可以提高经济效益,而且可以降低污染,保护环境。传统的煅烧工艺尾气一般采用重力沉降的方式除尘,但是难以达到标准,造成了一定的环境污染,通过优化改造可以改善这一点。
石灰回转窑主要用定型耐火砖为材料修建,修建方式分为纵向修建与横向修建。在石灰回转窑的生产过程中,窑内的耐火砖砖缝间会产生纵横向的窜气,从而导致窑皮温度升高。耐火砖不仅要面对热冲击、窑气侵蚀、物料磨损等问题,而且还要面对壳体耐火砖振动和挤压的应力。窑体的耐火砖不仅强度高,而且在修建时要精心施工,严格保障施工工艺。
石灰回转窑的改造主要注重节能减排降耗,可以通过选用预制砖和浇注料混砌,创新修建方式,将耐火材料锚固在窑壳之上,解决窜动问题,这样保温材料不受压强限制,就可以选择隔热性能更好的隔热材料,提高保温效果,从而降低窑皮温度和热量损失。
石灰回转窑的如要物理是块状石灰石,对窑内造成的磨损比较严重,而且石灰回转窑会因为一些意外的原因停开窑,温度变化对耐热材料的稳定性提出了很高的要求。石灰回转窑的设计施工主要是环型砌砖,实际使用情况中磨损严重,甚至会出现掉砖的情况,造成停窑检修,对生产效率影响比较大;而且这种修建工艺,无法选择质量较大的更好的耐火和保温材料,导致了窑体的隔热性能差,窑外体的温度高,热量损失大,对能源造成了一定的浪费。
石灰回转窑的生产成本高,主要是以下几个因素造成的:
(1)石灰回转窑衬砖强度低,导致无法安装性能更好质量更大的耐火与保温材料,导致窑体温度高,热量的损失大;
(2)石灰回转窑技术落后,热能利用低;
(3)除尘器落后,不仅使用寿命短而且烟气温度高,未利用烟气余热,造成了余热浪费。
因此提高回转窑建筑的强度,加装质量更大性能更好的耐热保温材料,降低窑体温度,提高能源利用率,并充分利用烟气余热是石灰回转窑供热节能改造的方向。
(1)石灰回转窑窑体衬砖改造:石灰回转窑窑体衬砖的使用条件苛刻,烧成带的温度高,冷却带的温度低,而且活性石灰的性质是碱性,腐蚀性强,再加上因意外故障开停窑,窑体的温度变化频繁,导致窑体衬砖易松动掉落,最终降低石灰回转窑的保温性能。因此为降低窑体的温度,提高石灰回转窑衬砖的寿命,石灰回转窑的窑体衬砖要具有抗碱性腐蚀、耐高温、耐磨损以及热稳定性强等特点。一般的石灰回转窑的窑体衬砖是镁铬砖,属于碱性耐火砖,具有抗高温,抗碱性腐蚀等优点,但是这种砖的热稳定性差,抗热疲劳性差,使用寿命较短,长时间使用易掉落,降低窑体的保温效果。经过研究分析将单层镁铬砖改造为双层结构,在修建窑体时采用火泥湿砌方式,并停用膨胀缝纸板,可以有效避免耐火砖停窑时出现环隙。
(2)提高石灰回转窑的热能利用率:活性石灰回转窑燃烧器设计为生产运行几年后,在高温状态下易变形,并且会被煤气和空气磨损,燃烧器煤焦油积垢后会堵塞,难以调整火焰,会导致能源不能充分利用,浪费资源。因此,对燃烧器的结构进行改造,充分利用能源,降低能耗。通过在燃烧器的不同风口加装控制阀,实现对不同风口的单独调节,通过调节喷出口的面积和风速提高能源燃烧率和热量利用率。这种改造主要有以下特点:燃烧器火焰形状调节方便,可以根据实际情况调整火焰,通过风口的面积和风速调节,降低火焰的冲刷,可以延长石灰回转窑的窑体衬砖寿命和周期;降低进风量的同时提高能源的利用率,不仅节约能源而且由于风量小,高温风机的风门开度也适当减小,电耗也降低了;通过调节风口面积与风速,石灰回转窑的温度易控制,成品冷却速度快,从而提高了生产效率。
(3)回收烟气余热,提高热利用率:石灰回转窑的烟气中含有大量热量,直接进入布袋除尘器对结构的损伤比较大,因此一般在设计时会使用掺冷风的方法降低烟气温度,烟气余热未回收利用浪费了热量。通过在烟气出口加装热回收系统,对烟气余热回收利用,通过换热器和高温风机把风加热后引入一次风道,可以降低一次风加热所需的能源,再增加风水换热器,可以作为公司生活用水的热源,不仅可以延长布袋除尘器的寿命,而且可以降低能耗,提高热量利用率,提升石灰回转窑的经济效益。真正改造为节能环保型活性石灰回转窑。
(1)竖式预热器:活性石灰窑的产量不同竖式预热器的大小形状和覆盖面积不同;竖式预热器内应用低压设备降低烟气阻力和排烟设备动力需求,而且回收利用烟气热量可以直接预热生产原料,提高原料温度的同时降低了废气的排出温度,延长了布袋除尘器的使用寿命;竖式预热器的加料设备稳定可靠;竖式预热器的料仓料层高度稳定主要由料位计控制;竖式预热器的结构简单,修建方便而且其中的设备都是静设备对维护的要求低。
(2)回转窑:回转窑是主体设施,规模应用设计产量要求相符,进料出料的传动设备要求稳定可靠,调节方便;进出口都要有可靠实用的密封结构,同时在意外断电时要有备用驱动设备。
(3)竖式冷却器:竖式冷却器的不同区域具有独立控制单元,并且冷却风直接冷却产出物,具有效果好,出灰温度低,热量回收率高等特点,并且竖式冷却器内都是静设备,维修率较低。
(4)燃烧装置:燃烧装置要根据窑体的形状和规模进行配置,关键的组成结构要采用可靠性强的耐高温结构,并且通过对风口面积和风速流量的控制,实现对火焰的调节控制,将助燃空气与燃烧能源充分混合燃烧,提高能源利用率。
通过优化改造石灰回转窑的结构,加强窑体衬砖的强度,可以使用质量和性能更好的耐火保温材料,避免生产过程中的掉砖现象,提高了材料稳定性,强度的同时降低了故障率和维修工作。通过实际应用看出在对石灰回转窑优化改造后,窑体的温度降低、能源消耗降低,污染物排放减低、单次运行生产时间加长,不仅提高了生产效率和经济效益,而且节约了能源,实现了可持续发展。尤其具有竖式预热器和竖式冷却器的节能环保活性石灰回转窑,与改造后的布袋除尘器配合,不仅实现了对烟气余热的吸收利用,而且烟气产生少且污染物少,做到了达标排放,同时降低了能源消耗和生产成本,是目前比较先进的活性石灰回转窑系统。
随着绿色经济的发展,可持续发展已经成为主题,活性石灰回转窑生产工艺是高能耗的系统,通过优化改造实现节能降耗非常有意义。通过分析石灰回转窑的结构与能耗特点,对石灰回转窑的构建材料和建筑结构进行优化改造,改进燃烧器、工艺以及风口调节等装置,然后增加对烟气余热的吸收利用,不仅可以降低能耗而且可以延长石灰回转窑的使用寿命,提高石灰回转窑的生产效率和经济效率。