郑州中威环保设备有限公司

废气余热在石灰窑的生产工艺过程中由于受到技术的限制，一直无法做到回收利用，是一项重要的热能损失，是造成石灰窑热耗高的重要因素之一，怎样做到将此热能回收再利用是决定煅烧行业能否低碳、效率高的运行，本文要点对此部分热能的回收再利用方式进行了探索，并对套筒窑尾气余热烘干炭材进行了介绍。

　　随着国民经济的不断发展，能源消耗高的问题日益突出，尤其是高耗能行业，一方面在国家的经济发展过程中占有举足轻重的地位，另一方面其能源消耗高的行业特征已经对自然环境良性循环构成了严重的威胁；在国家的十二五发展规划中，已经把保护环境的问题放在了发展的首要问题，因此节能降耗将是每一个企业面临的必然选择，作为高耗能行业的电石以及配套的石灰窑行业首当其冲要非常大限度的考虑能源的节约，作为煅烧行业的套筒石灰窑在长期生产中，将尾气做了简单的处理后直接排放，这部分温度在350℃-400℃的尾气不但没有回收利用，而且直接排放对环境也存在一定的污染，虽然套筒石灰窑在工艺方面有了很大的提升，但能源浪费现象仍然十分突出，因此怎样探索出一条套筒石灰窑余热尾气回收利用的途径，对石灰窑自身以及下游的相关行业都有非常积较的作用。

一、套筒石灰窑余热尾气的产生

　　电石是重要的工业原料，可以取代石油用于生产聚氯乙烯，随着全部市场石油价格不断攀升和国内市场对聚氯乙烯需求快速增长的影响，近年来我国电石行业快速扩张。密闭电石炉改变了电石生产的高污染高排放的格局，成为电石生产的主要炉型，其尾气的回收利用主要是作为燃料用于煅烧石灰。由于电石炉尾气的特性和密闭电石炉对石灰的较高要求，环形套筒石灰窑成为利用密闭电石炉尾气煅烧高品质活性生石灰生产的优选窑型，且得到了广泛的推广和应用。

　　环形套筒竖窑是由窑体钢外壳及耐火内衬和与其同心布置的上、下内套筒组成。竖窑设有上、下两层燃烧室，均匀错开布置，燃烧室内有耐火内衬，并通过用耐火材料砌筑的拱桥与内套筒相联。环形套筒竖窑煅烧所用的热量由烧嘴(1384规格7223)提供，燃料经烧嘴喷射进入燃烧室，燃烧产生的高温气体经过拱桥下部形成的空间进入料层，为窑内的煅烧提供热量。上、下两层燃烧室将窑内分为上部逆流煅烧带、中部逆流煅烧带和下部并流煅烧带。

　　在上部煅烧带完全燃烧后的烟气在废气引风机的作用下继续向上流动，在窑顶气量调节阀的分配下，约70%的烟气进入上内套筒与窑壳之间的预热带，经过环形料层到达窑顶，并由窑顶废气管道进入废气引风机。另外30%的烟气则经上内套筒内部由管道进入换热器，换热后温度降至350℃左右再进入废气管道。窑内所有废气都由废气引风机抽出，进入废气引风机的废气温度一般在180-250℃左右，然后经袋式除尘器除尘达到国家废气排放标准后，由烟囱排入大气。

二、套筒窑尾气的主要技术指标

1.套筒窑主要余热气源及指标分析

　　单座600TPD套筒窑窑本体排放热气体源主要部位及指标如表1所示，上内筒冷却空气温度较低且主要为空气成分，无有毒有害气体成分，加之流量较少没有回收利用价值；下内同冷却空气约70%作为上下燃烧室助燃空气参与燃烧，只有30%左右对空排放；窑顶废气占套筒窑总废气量约70%，在预热带通过与新入窑石灰石进行热交换后将自身温度降至150℃左右，但由工艺操作的需求和窑况调节带来的变化，其温度变化非常大，难以满足烘干炭材的工艺条件；由此可见，通过对可回收性和温度等技术参数的对比，由空气换热器后采出的废气符合后续生产和余热利用的要求，且可以通过调节换热器出口阀门实现对其温度和流量的控制。

2.套筒窑尾气的主要成分

　　600TPD环形套筒主体采用电石炉尾气为燃料，引出的烟气量约占整个窑烟气量的1/3，为燃气燃烧后的烟气与石灰石分解产生CO2的混合气体，4座600TPD环形套筒窑空气换热器后产生的350℃～400℃热气68000Nm3/h，热值为38427MJ/h，合标准煤1224kg/h，其成分特征如表2。

套筒石灰窑尾气主要组分:

3.套筒窑的热平衡及配套项目技术指标

　　年80万吨的4座日产600吨套筒石灰窑，其套筒窑尾气余热烘干工序的热平衡设计如表3所示；炭材烘干项目主要经济技术指标见表4。

34座600TPD套筒石灰窑热平衡:

　　注：流量及热量按4座600TPD引出烟气的总量计算

三、余热尾气利用方案及工艺流程

　　高温烟气从换热器废气出口箱引出，通往炭材烘干工序管道侧，安装一台电动切断阀，通往套筒窑废气汇总管侧的旁通管也安装一台电动切断阀。当炭材烘干工序不需要高温烟气时，通往炭材烘干工序管道上的电动切断阀关闭，该部分气体按原工艺进入套筒窑的废气汇总管。当炭材烘干工序需要高温烟气时，通往套筒窑废气汇总管的电动切断阀关闭，通往炭材烘干工序管道上的电动切断阀打开，烟气由高温引风机输送至炭材烘干工序。

炭材烘干项目主要经济技术指标:

　　由于高温烟气中的含尘量较高（7～10g/Nm3），因此在每座窑烟气管道进高温引风机前，各设置1台效率高旋风除尘器，其灰斗下部分别设置1台星型卸灰阀。4台效率高旋风除尘器的输灰合用1条MS250埋刮板输送机，每台效率高旋风除尘器灰斗内的粉灰通过各自的星型卸灰阀进入该埋刮板输送机，并输送至1台TB250板链式提升机，将粉灰送至1台灰仓内。

　　旋风除尘器的除尘效率为60%左右，按此效率计算，每天约有9吨左右的粉灰被较终收集在灰仓内。灰仓的储量为25吨，满足每2.5一次的排灰制度。在灰斗下设置1台SZ-D150粉料散装机，其底部满足罐车装运的高度要求。

　　经旋风除尘器降尘后的废气由4台高温引风机牵引后，汇总到一根总管送至炭材烘干炉前。需供给高温烟气的炭材烘干炉共5台，每个炭材烘干炉设置2个对称的烟气入口，因此共需设置5个三通管（1通为裤衩总管，另2通为对称布置的三通支管）。在每个总管上，均设置有质量流量计、电动调节蝶阀、智能型压力计、硬密封手动蝶阀、测温电阻各1套（件），用于检测进入每台炭材烘干炉烟气的流量、压力及温度，并可自动调节其进入的流量，工艺流程如图1所示。 　　为了使套筒窑的操作不受影响，必须根据窑况对送至炭材烘干工序的烟气量进行调节，因此高温引风机必须是变频调速，并且其运行状况由套筒窑区域的PLC统一控制。同时在各个高温风机出口管上设置手动切断阀蝶阀，用于防止单座窑的高温风机停止运转时，总管上的气体倒灌至风机。

四、套筒窑尾气余热烘干炭材工艺应用及经济效益

1.套筒窑尾气余热烘干炭材工艺应用

　　本园区年产23万吨乙炔、80万吨电石、80万吨石灰项目，其中建设4座600TPD套筒石灰窑，于2011年3月16日开工建设，2013年6月一体竣工，其中1#窑已经顺利投产，根据尾气温度及流量监测，满足后序系统使用要求。与其配备的尾气烘干兰炭项目2012年8月签订合同，9月3日开工建设，目前已一体竣工，进入调试阶段。

2.经济效益计算

2.1成本节约

　　利用4×600TPD环形套筒窑烟气烘干炭材项目，每年节约能源折合标准煤10402吨，建设地标准煤按500元/吨计算，则年节约购煤费用为520.10万元。

2.2成本支出

　　新增烟气烘干炭材项目，主要的费用支出为电力消耗，每年需多消耗3.802×10^6 kW*h电力，折合标准煤1536t/a，建设地标准煤按500元/吨计算，则因电力消耗每年需增加购煤费用为76.8万元。

　　烟气烘干炭材项目需新增系统定员4人，按5万/人*年的工资计算，则每年需支出的人力成本为20万。

2.3成本结余

　　根据上述数据，可计算出新增烟气烘干炭材项目，总体可减少423.3万元运行成本。

五、结论

　　此项目的实施不但完全符合国家的相关产业政策，而且满足园区的相关要求；实施后不但每年能节约直接费用443.3万元，并且每年可节约炉气57000吨，这部分炉气可用于园区其它项目生产之需要，每年可产生更加客观的经济效益。

　　从环保方面分析，炭材烘干需要燃烧大量的煤炭或电石炉气资源，并在生产过程中排放大量的CO2气体。采用套筒窑烟气余热烘干炭材实施后，可以减少相应的煤炭或电石炉气的消耗，按每小时节约1244kg标准煤计算，每年可减少CO₂排放量约2.58万吨。因此环形套筒窑烟气余热用于烘干炭材工艺的社会环保效益十分明显。