降低石灰窑窑气含尘的方法

张伙荣，李正国，马海雷，李征徐

(连云港碱业有限公司，江苏 连云港 222042)

在氨碱法工艺生产过程中石灰窑产生的窑气，除了满足CO2浓度要求外，还要满足含尘量的要求，否则影响离心式压缩机拉气量和转子的使用寿命。当然，石灰窑过剩的窑气及其夹带的粉尘应经过处理，只有达标后排放，才能避免粉尘飞扬，保持良好的现场环境。

1 窑气含尘的原因

石灰石和焦炭的混合料进入石灰窑内，助燃用的空气用鼓风机由窑底风道送入窑内，由窑顶出来的窑气CO2浓度40%，温度120～160 ℃，压力0.1～0.5 kPa，含尘量1 500～2 000 mg/m3。

石灰石在矿点开采、破碎制样、运输、倒换场地等过程中产生的泥土、细沙粘附在石灰石表面，是形成窑气含尘的主要原因。燃料焦炭灰分越高，在煅烧过程中产生的粉尘含量也越高，这也是窑气含尘量的重要因素。

因此一方面要求采购部门加强对源头矿点控制，减少泥土、细沙等石灰石附着物，要求焦炭的灰分指标控制在15%以内；二是要充分发挥好石灰石车间H筛作用，适当提高振幅增加筛分时间，将石灰石表面附着物除去；三是在石灰窑操作中，控制好进窑风量，防止风量过剩，带出更多粉尘。

2 窑气含尘的处理

2.1 过剩窑气外排的净化处理

氨碱法生产过程中石灰窑产生的窑气过剩量约为三分之一，必须将其含尘量处理至合格才能排放，除了加强对窑气泄漏点包括窑顶混合溜管的挡板、转锅以及放气帽的密封处理外，坚决杜绝含尘窑气的外溢。我公司于2018年开始在新增三套长袋低压脉冲式除尘器，单台处理气量50 000 m3/h,含尘气体进入布袋除尘器之前，颗粒及比重大的粉尘进入旋风分离器进行初次分离，含有细小粉尘的气体再进入滤袋，粉尘被阻留，从而达到净化窑气的目的，净化后窑气含尘达标排放，出口含尘控制在10 mg/m3，除尘效率达到99%。

2.2 生产系统窑气的净化处理流程和关键设备

我公司采用三级除尘来达到窑气含尘目标值。石灰窑产生的窑气首先进入旋风分离器将大颗粒粉尘进行分离，然后进入筛板泡沫板对窑气进行冷却和洗涤，窑气温度降至40 ℃以下，泡沫塔出气再进入电除尘塔，进一步除尽灰尘，使得窑气含尘达到规定标准后经过压缩机送至碳化塔制碱，我公司大部分采用离心式压缩机，为避免窑气含尘在压缩机叶轮上结垢产生不平衡，要求含尘量控制在10 mg/m3以下。

2.2.1 旋风分离器

八台石灰窑对应八台旋风分离器，分离器上部为圆筒形、下部为圆锥形，外形尺寸φ2200×7440×8，设计压力110 mmH2O,设计温度200 ℃，体积为12.2 m3。其主要原理是利用离心沉降原理从气流中分离出颗粒，含尘窑气从圆筒上侧的进气侧以切线方向进入，获得旋转运动，离心沉降除去气体中所携带的固体大颗粒杂质，分离出大颗粒粉尘后从圆筒顶的排气管排出，粉尘颗粒自锥底落入螺旋出料绞龙运出。

操作中关键点：①旋风分离器及绞龙(绞龙尾部自带密封)要密封良好，不能漏气。②旋风分离器要始终保持负压，在分离器内形成旋流，分离大颗粒。如果是正压，则旋风分离器失去作用。

2.2.2 泡沫塔

车间共有8台泡沫塔，外形尺寸φ2200×8532×10，全容积30 m3。三层筛板，孔径φ6,孔间距12 mm。每层有溢流导管，塔顶有气液分离器。筛板塔具有结构简单、维护工作量小、净化效率高、操作方便、防腐蚀性能好等特点，泡沫塔的作用就是对窑气进行降温和除尘，温度降至40 ℃以内，冬季可以降至20 ℃，但除尘效率较低，一般粉尘含量只能降到300 mg/m3。

2.2.3 电除尘塔

车间共配置7台电除尘塔，塔体高13.445 m，内径3 600 mm，壁厚12 mm，塔体由12 mm钢板卷成圆筒形壳体，内部按正六边形排列77根总截面积5.8 m2收尘极的阳极管，每一个收尘极中心为直径3 mm长度5 m的镍铬丝电晕极，并以上下两个框架用三根吊杆经高压瓷瓶绝缘，固定在壳体的顶部喷水装置，设有12个喷头，塔底一侧有窑气进气管，塔顶有窑气出口管，底部有污水排放管。电除尘塔具有除尘效率高、流体阻力小、工作环境好、运行费用低等优点，单台电除尘塔的处理能力为15 800～21 000 m3/h，除尘效率达到98%以上，除尘后含尘量达到要求。

3 净化过程中的生产工艺参数控制要素

3.1 窑气温度对系统阻力影响

由于焦炭除了碳元素外，还还含有一定量的硫、氮等元素，因而窑气除了二氧化碳外，还含有SO2、SO3、NO、NO2、CO、H2O等气体。若窑气温度过低(尤其是冬季窑气母管从窑顶约40 m处下来，温度降低较多)，水蒸汽凝结成水，容易造成旋风分离器及后系统布袋除尘器布袋结灰、结疤。二是这些酸性气体与窑气中的水蒸汽结合，会导致金属对流受热面壁温低于烟气酸露点，在金属表面冷凝出酸液滴。这些酸液滴不仅对受热面造成腐蚀，窑气管道和电除尘塔内的碳钢框架长时间运行以后锈蚀都比较严重。酸液滴还能进一步与窑气中的飞灰颗粒和金属受热面腐蚀剥落的铁锈结合引起积灰硬化堵塞气道，影响系统通畅运行。

因此，窑气出气温度必须控制在120 ℃以上，在布袋除尘进气管、旋风分离器上增加保温蒸汽管线，确保水汽不凝结。

3.2 布袋除尘器压差(阻力)控制

布袋除尘器在运行期间，要经常观察压差系统，设备阻力控制要求500～1 200 kPa。如发现进出口压差变大，意味着滤袋出现堵塞、粉尘板结，灰斗积灰过多等现象。压差降低，可能意味着滤袋出现破损、脱落，入口侧管道堵塞，箱体内工作室之间有泄漏等现象。

3.3 窑气管道堵塞造成的系统压差

生产操作规程要求满负荷生产运行情况下压缩机的进口压力≤-6 kPa，石灰窑窑顶压力正常值(0.1～0.5 kPa)，在生产运行过程中，在泡沫塔的进出口管线由于窑气温度的下降和水汽含量的增加，造成管线积灰堵塞的频率加大，给生产带来不利影响。依据生产经验总结，我们在泡沫塔进出口管线、电除尘进口管线安装冲洗平台和冲洗快开门，定期对重点部位进行冲洗，保证窑气管线通畅，基本解决了管线堵塞的问题。

3.4 窑气的流速和泡沫塔水量

生产运行过程中，窑气的操作流速在1.8～2.8 m/s，泡沫层高度在30 mm时，除尘效果较好；泡沫层高度越高，除尘效果越好，但是系统阻力降增大。因此我公司单台泡沫塔进水量控制在35～45 m3/h(720 t上石量/d)，既满足降温需要，也满足其泡沫层高度。

但因为我公司为节约用水，专门有两台泡沫塔使用了煤渣水(热电冲渣水经澄清、过滤、降温后入厂回用)，煤渣水呈现碱性，易结疤，根据经验，使用两年后会在筛板上结疤堵塞筛孔，因此要格外关注其结疤趋势，利用石灰窑大修或是系统停车大修期间进行喷砂清理，保证窑气在泡沫塔内流速，达到除尘效果。

3.5 电除尘二次电压、二次电流控制

电除尘正常运行，二次电压55～70 kV，二次电流≥150 mA。然而，这些指标经常达不到。通过停塔查，发现塔内框架、阳极管、阴极上、下吊架等腐蚀较多，工作中气流波动造成芯线晃动，稳定性和平衡性能差，是造成二次电流低的重要原因。通过设备更新，上下吊架更换材质(更换为耐腐蚀的不锈钢材质)等技改，现电除尘频繁放电、二次电流不稳问题基本解决。

4 为降低含尘所开展的工作

1)在原料石灰石、焦炭稳定基础上，提高碳酸钙的含量，提高窑气浓度，通过减少重碱碳化用气量降低窑气流速，提高除尘效果。

2)加大泡沫塔水量，确保每台泡沫塔水量在40 m3/h以上,保证除尘效果。

3)定期组织人员对窑气系统管线易积泥区域进行清理，保证窑气系统通畅。

4)关注、检查布袋除尘进出口压差，定期对布袋除尘进行清理，及时更换布袋，保证过滤效果。

5)每半年对电除尘进行高压冲洗，冲洗水压力在60 000～80 000 kPa之间，把阳极管和芯线结疤彻底冲洗干净，保证除尘效果。