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1、. . . .轻质碳酸钙生产过程节能减排的控制措施 全 国 碳 酸 钙 专 家 组 专 家唐山浩华碳酸钙工艺设计有限公司 总工程师 綦春瑞唐山市益涛机械设备制造有限公司 总工程师 二O一一年三月主题词： 碳酸钙生产过程，节能减排，控制措施目录一、 石灰石煅.2二、 脱水干燥设备优化组合.5三、 斜板澄清增浓器.9四、 其他几种设备节能减排措施.11五、 轻质碳酸钙生产中三废（气/汽水碴）的综合治理.13轻质碳酸钙生产过程节能减排的控制措施 全 国 碳 酸 钙 专 家 组 专 家唐山浩华碳酸钙工艺设计有限公司 总工程师 綦春瑞唐山市益涛机械设备制造有限公司 总工程师多年来，在全国范围内从中央到地
2、方，坚持节约资源和保护环境的基本国策，在中央“能源开发与节约并举，把节约放在首位”方针的指导下，各行各业，小至家庭的日常生活都在重视节约，从节约省资源，从节约要效益，从节约求得更科学的发展。从2004年底中央经济工作会议开始至今，一系列的经济发展规划和决议，都明确要求各企业要降低能源和原材料的消耗。对于能源消耗高的企业和产品有计划的实行关、停、转(产)。根据这一精神，中国无机盐工业协会，钙镁盐分会自2005年开始就把钙镁行业的工作重点确定为节能降耗、环保减排，降低成本、增加效益。尤其是的党的十七大，强调深入贯彻落实科学发展观、促进国民经济又好又快发展，还着重强调加强能源资源节约和生态环境保护，
3、增强可持续发展能力。很自然，节能减排就成为我们行业的工作重点，也是本文议题的中心。大家都明白：建工厂、搞企业的最终目的是在为社会提供相应产（商）品的同时，使自身获得较好的经济效益。轻质碳酸钙和白云石法碳酸镁（氧化镁）的生产，就我们国内自有技术而论，碳化法生产工艺路线基本是确定的，由于各化工单元（工序）的工艺条件不同和所选用的设备不同，其能源和原材料的消耗量是有区别的，这就导致了产品的生产成本不同和企业经济效益的差别。只有选择了先进的工艺条件和能保证这些工艺条件实施的相应设备，才能实现节能降耗，环保减排，压低生产成本，提高经济效益的目标。当然这一目标的实现更离不开科学严谨的管理，可这并非本文稿的
4、话题，这里仅就工艺条件与设备方面，近年来行业内已经应用并且被实践证明节能减排效果比较明显的单元设备及其优化组合以及控制措施作简要介绍，仅供同行们参考。一、 石灰石煅烧众所周知，在轻质碳酸钙生产过程中，石灰石煅烧是产品质量和节能降耗的关键环节。它不光关系到生石灰生产本工序的能耗指标，同时直接涉及到整个工艺过程能耗中心碳化过程的能耗高低。目前国内轻质碳酸钙和白云石法生产碳酸镁（氧化镁）企业，石灰石的煅烧采用混料式立窑的企业占了绝大部分，比较先进的企业采用了机械化程度较高，结构比较完善的钢壳立窑，相当多的企业仍采用砖混结构的立窑。也有少数企业采用了更加先进的气烧立窑和由国外引进的单管及双管并流蓄热立
5、窑。从全行业的基本情况来看，石灰石的煅烧过程，因为石灰窑结构的完善程度的差异，石灰石（白云石）和燃料（窑用煤/炭）的消耗指标差距很大。就碳酸钙生产而言，据协会05至09年的统计，每生产万吨轻钙，该两项消耗费用，全国30家重点企业、全国平均水平和全国最高消耗的企业，比全国先进水平分别多耗用62.37万元、97.7万元和263.3万元(09年价)，数值可观，触目惊心。当然具体某些地区也与石灰石的品质有着联系，但对大多数企业讲这并非主要因素。要在石灰石（白云石）煅烧过程做好节能降耗这篇文章，除了鼓励有条件的企业引进先进技术，消化吸收、改进发展外，全行业的当务之急，是如何采取措施改进大多数企业混料窑的
6、工艺条件和完善混料窑的机械结构，投资较少，步伐较快的向低消耗迈进。(关于石灰窑窑气余热的回收利用将合并在下面干燥机烟气治理一段中介绍。)1、完善灰窑的机械结构：完善石灰窑的机械结构，达到布料均匀，从而煅烧均匀，石灰石（白云石）分解完全；采用并正确调整强力鼓风，达到窑内偏正压操作，提高窑气中CO2浓度，取得降低煤耗和碳化过程中空压机的电能消耗及提高产品质量的效果。同时加强窑底部卸灰设备的密封性能，减少漏风损失，降低鼓风机的电能损耗；以及采用自动计量和上料机构的DCS控制系统也是非常有效的。具体措施是将现有石灰窑的布料方式改用密封性能好的旋转多点或旋转连续布料器，窑底卸料采用旋转螺锥+星形卸灰方式
7、或者旋转园盘+星形卸灰方式的组合卸灰系统，因为星形卸灰机的锁风性能，基本上克服了采用振动卸灰装置，漏风量大，鼓风电耗高，卸灰过程停鼓风机会造成煅烧不稳定的缺点。因为石灰窑上部的窑气排出口不间断的被空压机抽吸着，为了阻止外界空气的混入，窑顶布料器的密封性能和将鼓风量调整到微正压状态是非常重要的。当然一些砖混结构的石灰窑，首先解决壳体的开裂漏风也是异常必要的。经过这样完善后的石灰窑的窑气CO2浓度的工艺指标可由原来的25-28%提高到32-36%甚至更高，从而碳化过程的碳化时间将缩短1/3以上，进而引来空压机耗电最大的单元设备的电耗降低。经对几个工厂所做的调研对比证明，吨钙碳化过程的耗电将由原来的
8、38-46kwh（或更高）降低到24-28 kwh，也就是吨钙节电15-16kwh，每生产万吨轻质碳酸钙节约的电能为15-16104kwh，折合人民币8.8万元。目前市场易购、性能可靠的冲击式或多点布料器和旋转螺锥+星形卸灰方式或者旋转园盘+星形卸灰方式的组合卸灰系统，为行业内各企业对原有石灰窑的完善改进提供了方便。2、控制石灰石粒径：控制入窑石灰石(白云石)粒径的大小和均匀度，增大石灰窑的单位产量，提高石灰石的烧成率，降低石灰石和窑用煤的消耗。石灰石在煅烧过程中，各个不同的温度环境有着不同的分解速度，它是以每小时由表面向内部扩散分解的距离mm数值的大小为衡量单位。比如900时分解速度为3.3
9、mm/h；1000时6.6mm/h；1100时14mm/h。通常石灰窑的煅烧温度一般控制在1100左右，也就是石灰石在这个温度下以14mm/h的速度分解。200mm粒径的石料块，完全分解时间约9h；150mm粒径的石料块约用5.4h；100mm粒径的石料块仅需3.6h。这就是说减小原料石的粒径可以大大增加石灰窑的单位产量。一般企业工艺要求石料块的粒径最大为150mm，但是纵观大多数企业，大块原料石进场，经人工破碎后入窑，其粒径控制量都远远大于200-300mm，这就大大延长了石灰石在窑中完全分解所需要的时间，降低了石灰窑的单位生产能力。如果把石灰石（白云石）的粒径能严格控制在100-150mm
10、范围，就较比200-300mm范围的粒径让石灰窑的单位生产能力提高一倍，产量的提高使人工、电力相应减少，同时控制入窑石灰石粒径的均匀度，控制最小粒径与最大粒径比值1/2为适宜。由于粒径的趋于均匀，将极大地改善窑内的通风状况，可保证火力均衡，石灰石（白云石）分解完全，生烧过烧量大大减少，就能收到增产、降耗、减排（废灰和残核减少）多收益的效果。3、行业内先进实例：常州碳酸钙有限公司，自02年始，对原有90m3的石灰窑进行了上述的机械结构的完善与改进，原料石的粒径控制在80-120mm，两座石灰窑由原来年产轻质碳酸钙3万吨已达到年产5万吨。由于窑气的CO2浓度提高到了36%，每台20m3/min的空
11、压机，单机年产轻钙由常规的6000-7000吨/年台提高到10000吨/年台。在机械化程度比较高（三座石灰窑实现了PCL系统的自动控制）的生产线上实现了吨钙耗电110kwh，目前该企业正朝着吨钙耗电90kwh的目标努力，这些好的成功经验值得全行业学习和推广。4、灰窑新型结构：自行业桂林会议以来，应业内多家企业领导的要求，本人以唐山益涛机械设备制造有限公司原有机械立窑为基础，联合河北理工大学和唐山普发电子有限公司，在节能降耗和自动控制方面做了一些工作，设计出两种新型结构(单窑单控和双窑单控)的节能型机械立窑。其特点为：（1）改进了保温层的结构和材料性能，降低壳体表面温度，减少设备的热损。（2）上
12、料采用由DCS集散控制系统的全自动煤石配比计量系统、节能型平衡重车配重吊斗、变频调速卷扬机。卷扬机电机功率分别由45Kw和 30Kw降低至30Kw和15Kw。（3）顶部设旋转多点布料器。（4）窑底部卸料采用旋转螺锥+星形卸灰方式或者旋转园盘+星形卸灰方式的组合卸灰系统，因为星形卸灰机的锁风性能，克服了无密封卸灰装置，漏风量大，鼓风电耗高，卸灰过程停鼓风机会造成煅烧不稳定的缺点。窑用鼓风机采用变频调速，经由PCL系统调控，其配电功率分别由55Kw和 30Kw降低至30Kw和18.5Kw。系列窑型的产能为：60250t/d。主要型号：100m、150m、210m、235m、320m、410m。（当
13、然灰窑的产能还与石灰石粒度大小和均匀程度有关。）这种新型配制的窑型,由于节能效果明显、自动化程度高，首先在原有机械窑上进行技术改造获得成功，进而应一些厂家的要求，设计了单窑单控和双窑单控两种形式的新窑型。一经问世就获得了大家的认可，近两年的时间，先后就已有12座老石灰窑进行了技术改造，并且又有约30座新石灰窑投入运转或正在建设之中，相信随着它应用优点的突显，会被更多的用户所接受。二、脱水干燥设备优化组合1、 上悬式调速离心机与高热效率干燥机组合成脱水干燥过程：采用上悬式调速离心机与热油/汽回转干燥机或旋转列管干燥机的设备组合，是一种节能降耗的择优设备组合方案。它的节能效果已经被行业内几十家大中
14、企业的生产实践所证明。上悬式调速离心机与普通同型号的离心机相比，分离因数由原来的526提高到806，涨幅为53%，生产中滤饼的脱水效果由原来的滤饼含湿量38%（平均值）降低到28%，也就是降低了10个百分点。每生产10000吨轻质碳酸钙少蒸发水分2796吨，节约燃煤769吨。煤按600元/吨计算，折合人民币47.76万元。前述几种型式的高效率干燥机，保证了产品质量且不论，仅就其热效率高、保温性能好这一点，每10000吨轻钙产品可节约燃煤350吨，折合人民币21.0万元。采用两种设备的优良组合，每万吨产品不计由于效率提高、能力加大、电耗和人工费用的节省，仅从燃料煤的节约项看，节煤多达1000多吨
15、，可增加经济效益至少68万元。上悬式离心机在轻质碳酸钙行业的应用，对行业的技术进步和壮大发展，立下了不朽功勋。但是，它操作环境较差，劳动强度高，是一个不可克服的缺点。随着社会的进步，科学的发展，各企业普遍要求节能减排、降低工人劳动强度、减少操作人员、改善生产环境、清洁文明生产和增加企业效益。迫切需要一种能替代上悬式离心机的新型机械设备，完成轻钙生产线的脱水任务。近来，钙镁盐协会前常务付会长兼秘书长，全国碳酸钙专家组顾问、唐山浩华碳酸钙工艺设计有限公司总经理刘祝增同志和钙镁盐协会前付秘书长，全国碳酸钙专家组顾问、唐山浩华碳酸钙工艺设计有限公司设计室主任沈锦祥同志，做了大量的调研工作。并通过桂林金山化工有限公司的初步试用，和国内多位专家认真论证，认为德州景津压滤机集团生产的，全自动高压隔膜压滤机，就是这种较理想的换代设备。相信该机型的推广应用，必将对我国轻质碳酸钙工业的科学发展与技术进步，做出新的贡献。该机与上悬式离心机比较，其优缺点及各项经济技术指标的对比，刘祝增同志已
