眾所周知，建工廠(chǎng)、搞企業(yè)的最終目的是在為社會(huì )提供相應產(chǎn)（商）品的同時(shí)，使自身獲得較好的經(jīng)濟效益。
　　對于輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)而言，碳化法生產(chǎn)工藝基本是確定的，由于各工序的工藝條件不同和所選用的設備不同，其能源和原材料的消耗量是有區別的，這就導致了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本不同和企業(yè)經(jīng)濟效益的差別。
 

　　只有選擇了先進(jìn)的工藝條件和能保證這些工藝條件實(shí)施的相應設備，才能實(shí)現節能降耗，環(huán)保減排，壓低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益的目標。
　　今天，粉體技術(shù)網(wǎng)就與大家分享一下：如何通過(guò)技術(shù)升級來(lái)降低碳酸鈣生產(chǎn)成本和污染排放，如何發(fā)展綠色技術(shù)，提升企業(yè)競爭力？
 

 ▲輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)工藝

一、石灰石煅燒

　　在輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程中，石灰石煅燒是產(chǎn)品質(zhì)量和節能降耗的關(guān)鍵環(huán)節，不僅關(guān)系到生石灰生產(chǎn)工序的能耗指標，同時(shí)也影響著(zhù)整個(gè)工藝過(guò)程能耗中心（碳化過(guò)程的能耗高低）。
　　目前，國內石灰石的煅燒采用混料式立窯的企業(yè)占了絕大部分，比較先進(jìn)的企業(yè)采用了機械化程度較高，結構比較完善的鋼殼立窯，相當多的企業(yè)仍采用磚混結構的立窯。也有少數企業(yè)采用了更加先進(jìn)的氣燒立窯和由國外引進(jìn)的單管及雙管并流蓄熱立窯。從全行業(yè)的基本情況來(lái)看，由于石灰窯結構的差異，石灰石和燃料（窯用煤/炭）的消耗指標差距很大。
　　要想在石灰石煅燒過(guò)程做好節能降耗，除了有條件的企業(yè)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，消化吸收、改進(jìn)發(fā)展外，大多數企業(yè)仍需在改進(jìn)混料窯工藝條件和完善機械結構方面下功夫。
 
1、完善灰窯的機械結構
 
　　完善石灰窯的機械結構，達到布料均勻，從而煅燒均勻，石灰石（白云石）分解完全；采用并正確調整強力鼓風(fēng)，達到窯內偏正壓操作，提高窯氣中CO2濃度，取得降低煤耗和碳化過(guò)程中空壓機的電能消耗及提高產(chǎn)品質(zhì)量的效果。同時(shí)加強窯底部卸灰設備的密封性能，減少漏風(fēng)損失，降低鼓風(fēng)機的電能損耗；以及采用自動(dòng)計量和上料機構的DCS控制系統也是非常有效的。
　　具體措施是將現有石灰窯的布料方式改用密封性能好的旋轉多點(diǎn)或旋轉連續布料器，窯底卸料采用旋轉螺錐+星形卸灰方式或者旋轉園盤(pán)+星形卸灰方式的組合卸灰系統，因為星形卸灰機的鎖風(fēng)性能，基本上克服了采用振動(dòng)卸灰裝臵，漏風(fēng)量大，鼓風(fēng)電耗高，卸灰過(guò)程停鼓風(fēng)機會(huì )造成煅燒不穩定的缺點(diǎn)。因為石灰窯上部的窯氣排出口不間斷的被空壓機抽吸著(zhù)，為了阻止外界空氣的混入，窯頂布料器的密封性能和將鼓風(fēng)量調整到微正壓狀態(tài)是非常重要的。當然一些磚混結構的石灰窯，首先解決殼體的開(kāi)裂漏風(fēng)也是異常必要的。經(jīng)過(guò)這樣完善后的石灰窯的窯氣CO2濃度的工藝指標可由原來(lái)的25-28%提高到32-36%甚至更高，從而碳化過(guò)程的碳化時(shí)間將縮短1/3以上，進(jìn)而引來(lái)空壓機——耗電最大的單元設備的電耗降低。
 
2、控制石灰石粒徑
 
　　控制入窯石灰石（白云石）粒徑的大小和均勻度，增大石灰窯的單位產(chǎn)量，提高石灰石的燒成率，方可降低石灰石和窯用煤的消耗。
　　一般企業(yè)工藝要求石料塊的粒徑最大為150mm，但是縱觀(guān)大多數企業(yè)，大塊原料石進(jìn)場(chǎng)，經(jīng)人工破碎后入窯，其粒徑控制量都遠遠大于200-300mm，這就大大延長(cháng)了石灰石在窯中完全分解所需要的時(shí)間，降低了石灰窯的單位生產(chǎn)能力。
　　如果把石灰石（白云石）的粒徑能?chē)栏窨刂圃?00-150mm范圍，就較比200-300mm范圍的粒徑讓石灰窯的單位生產(chǎn)能力提高一倍，產(chǎn)量的提高使人工、電力相應減少，同時(shí)控制入窯石灰石粒徑的均勻度，控制最小粒徑與最大粒徑比值≥1/2為適宜。由于粒徑的趨于均勻，將極大地改善窯內的通風(fēng)狀況，可保證火力均衡，石灰石（白云石）分解完全，生燒過(guò)燒量大大減少，就能收到增產(chǎn)、降耗、減排（廢灰和殘核減少）多收益的效果。
 
二、脫水干燥設備優(yōu)化組合
 
1、上懸式調速離心機與高熱效率干燥機組合成脫水干燥過(guò)程
 
　　采用上懸式調速離心機與熱油/汽回轉干燥機或旋轉列管干燥機的設備組合，是一種節能降耗的擇優(yōu)設備組合方案，其節能效果已經(jīng)被行業(yè)內幾十家大中企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐所證明。
 
2、潮汽撲集器的應用
 
　　輕鈣生產(chǎn)干燥過(guò)程排出的潮氣是由夾雜著(zhù)部分輕鈣微粒、攜帶大量熱能的水蒸汽與熱空氣組成的混合氣體。目前只有部分企業(yè)注重了這部分能量和粉體的回收利用，仍有相當多的企業(yè)還是直接向大氣排放。這不僅造成了能源的浪費，而且還對環(huán)境造成了污染。
　　根據部分企業(yè)對潮氣進(jìn)行淋水采集回收的實(shí)踐，僅回收這部分熱能，每生產(chǎn)1噸輕質(zhì)碳酸鈣可獲得6噸約65℃的熱水。相當于48kg燃煤所放出的熱量。每生產(chǎn)10000噸輕鈣回收的能量相當于480噸燃煤的能量。
　　利用這部分熱水澄清后去消化石灰，創(chuàng )造石灰消化的最佳條件，這是一般工廠(chǎng)求之不得的，既加快了石灰的消化速度，又提高了灰乳及最終產(chǎn)品的質(zhì)量，對生產(chǎn)有利又防止污染，確實(shí)是一舉雙收的節能減排之佳措。
 

 ▲潮汽撲集器安裝示意圖

　　干燥系統排出的潮汽，由引風(fēng)機抽吸從潮汽進(jìn)口進(jìn)入撲集器，撲集用水從頂部2個(gè)噴淋進(jìn)口引入，在撲集器內噴淋水與潮汽逆流運行，撲集了粉塵和熱量的熱撲集水由底部的排水槽經(jīng)水封排出，尾汽由引風(fēng)機排出。
 
　　還需說(shuō)明的是，在輕鈣生產(chǎn)中撲集水完全可用離心機的回（母液）水，這樣既節省了新水用量，又增濃并加熱了這部分稀漿液，有利于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的物料平衡，同時(shí)也不增加增濃工段的生產(chǎn)負荷。
 
3、干燥機煙氣和石灰窯窯氣余熱的利用和凈化
　　
　　輕鈣生產(chǎn)過(guò)程中，濾餅的干燥需要消耗大量的熱能，不管采用那種形式的干燥機型，熱量皆來(lái)源于燃料——煤/炭/油/氣的燃燒（利用電熱或其它余熱的除外）。換熱后的煙氣，不管是由干燥機還是由配套鍋爐排出，仍具有較高的溫度，較好狀況一般都在130-180℃左右，更有甚者可高達250-280℃，石灰窯的窯氣在進(jìn)凈化系統之前也是這種狀態(tài)，直接排空必然浪費能源。
　　在回收利用這部分余熱方面，可利用夾套換熱管加熱清水，不用鍋爐解決職工的洗浴問(wèn)題；利用換熱面較大的換熱器，加熱清水/液，用來(lái)制取熱水化灰/冬季取暖；煙氣溫度較高的企業(yè)，也有的回收這部分熱能對濾餅進(jìn)行預干燥。這些實(shí)例都取得了節能減排的明顯效果。
　　另外，干燥過(guò)程排除的煙氣，余熱利用后也不能直接排放，因為它還含有煤灰粉塵和有害的SO2氣體成分，必須先凈化而后排放，僅采用過(guò)去沿用的干法除塵設備進(jìn)行消煙除塵的簡(jiǎn)單治理，是不符合目前的環(huán)保要求的。
 
三、斜板澄清-增濃器
 
　　輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程，為了保證和適應離心機或板框壓濾機脫水的需求，必須對碳化后的沉淀碳酸鈣懸浮液（少數企業(yè)除外）和離心機回水（母液）進(jìn)行沉降增濃，目前行業(yè)內絕大多數企業(yè)采用的是池槽式間斷增濃設施，這種設施增濃效率低，占地面積大，勞動(dòng)強度高，漿液降溫幅度大，浪費熱能；也有少數企業(yè)采用密封槽式增濃器，與前者相比雖然在漿液減小降溫幅度方面有所改善，其他的缺點(diǎn)依然存在。且每槽增加攪拌裝臵一臺，增加了投資，浪費了電能。 
　　近年來(lái)，斜板澄清技術(shù)已在國內其他化工行業(yè)的沉降、澄清單元操作中較廣泛的被采用，它是一種效率高、占地面積小、自動(dòng)連續的沉降設備。漿液的降溫幅度可降至最小，甚至是3-5℃。再加上進(jìn)出澄清器前后的輸送過(guò)程熱損，漿液自碳化塔放出至澄清后得到濃漿和清液降溫幅度僅為10℃左右。也就是說(shuō)自碳化塔放出的漿液溫度一般為65-70℃，最終可獲得55-65℃的熱濃漿和熱清水，濃漿溫度高，就保證了脫水機械機的脫水效率和速度，熱清水與上述干燥機潮氣撲集回收的熱水合并引去消化石灰，基本上可滿(mǎn)足消化用熱水的需要。這樣就在不消耗新能源的前提下解決了熱水消化石灰的難題。
 

▲斜板澄清器結構原理圖
 

（一）結構說(shuō)明：1、漿液進(jìn)口；2、清液出口；3、斜板區；4、澄清器筒體；5、中心導流筒；6、攪拌器；7、濃漿出口；8、支腿座。
（二）工作原理說(shuō)明：每臺澄清器的沉降區是由一組或幾組傾斜成一定角度，間隔合理，平行排列的斜板組成，待增濃的料液由漿液進(jìn)口1經(jīng)中心導流筒5進(jìn)入，再反轉向上從底部進(jìn)入斜板區3，在板間向上流動(dòng)的過(guò)程中完成增濃澄清的操作；清液由清液出口1排出；濃漿由濃漿出口7排出；同時(shí)為了避免沉降的濃漿在器底的堆積結疤，器底內壁設臵了慢速耗式攪拌器6。整臺設備組裝在由支腿座4支撐的密封狀態(tài)良好的筒體4內。
 
四、窯氣凈化系統
 
　　目前在行業(yè)內已被公認并獲得大量推廣應用的是噴淋除塵器、泡沫洗滌塔、吸附過(guò)濾塔的組合，實(shí)踐證明耗水量低，節約水資源（每噸輕鈣在此僅耗新水1.5-2噸），阻力小，節能（整個(gè)系統阻力<300mmH2O），凈化效果好，已被廣泛應用于高檔輕鈣和納米鈣、超細鈣、碳酸鎂的生產(chǎn)中。
 

 ▲窯氣凈化系統工藝流程圖

　　來(lái)自石灰窯并經(jīng)重力除塵后的窯氣由管道引進(jìn)該系統的噴淋柱，在柱內與高度霧化的噴淋水接觸，將窯氣初降溫并潤濕其中的煙塵微粒，在底部隋氣水流沖進(jìn)泡沫洗滌塔底部，經(jīng)擴散折轉，被潤濕的煙塵中較大微粒沉至底部被水帶走，氣體靠本身的流速經(jīng)泡沫洗滌塔內定數篩板與引進(jìn)的洗滌水沖擊成數層竄動(dòng)的泡沫洗滌層，將煙氣中所含的煙塵進(jìn)一步凈化，達到工藝要求的質(zhì)量指標，再經(jīng)內設的高效除沫撲霧裝置，最大限度地減少氣流中霧沫夾帶量。根據不同企業(yè)的工藝布置的具體情況有區別，灰窯與該系統的遠近距離不同，在窯底部設置重力除塵器是必要的，以避免窯氣管道的堵塞。
 
五、窯氣壓送機械
 
　　經(jīng)凈經(jīng)化系統凈化后干凈的窯氣，是由壓送機械，抽吸壓縮后，輸送至碳化塔，與塔內的氫氧化鈣懸浮液進(jìn)行中和反應，生成碳酸鈣懸浮液。
　　在行業(yè)中被廣泛采用的窯氣壓送機械，有空壓機和羅茨鼓風(fēng)機兩種。單就完成碳化過(guò)程的電能消耗，羅茨鼓風(fēng)機比空壓機節省。
　　但是，就產(chǎn)品質(zhì)量而言，羅茨鼓風(fēng)機作壓送機械，碳化所得的產(chǎn)品，比空壓機作壓送機械碳化所得的產(chǎn)品，結晶粒徑相對較粗，其分布帶較寬，表觀(guān)其沉降體積也偏低。其應性能也比不上空壓機所得的產(chǎn)品。
　　因此，廣大企業(yè)到底采用那種窯氣壓送機械，應根式據下游用戶(hù)對產(chǎn)品質(zhì)量的要求來(lái)決定。關(guān)于空壓機目前應廣泛注意的問(wèn)題是：一是從選型上應用氣缸與曲軸箱之間帶有接盤(pán)座的機型，這樣可以減少水汽對曲軸箱內機油的污染，節油并延長(cháng)機器零部件的壽命。二是注意配套電機恰當，實(shí)踐證明輕鈣生產(chǎn)中對于20m3/min、30m3/min、40m3/min空壓機的配套電機為55kw、75kw、110kw是適宜的，配用過(guò)大電機會(huì )降低功率因數，增加無(wú)功耗電。
 
六、輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)中三廢（氣/汽-水-碴）的綜合治理
 
1、廢氣/汽
 
碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生氣/汽的環(huán)節有：
 
（1）石灰石煅燒窯產(chǎn)出的窯氣，該窯氣含有豐富的CO²，經(jīng)過(guò)凈化處理是碳化工序的生產(chǎn)原料，并不外排，所以不影響環(huán)境。
 
（2）碳化塔尾氣，上述經(jīng)凈化處理的石灰窯窯氣，被壓送機械壓送至碳化塔與精制石灰乳進(jìn)行中和反應，反應后的尾氣以氮氣成分為主，其次是水蒸氣，無(wú)污染氣體成份，唯有需注意的是它會(huì )夾帶少量含碳酸鈣懸浮液的泡沫，也應對其施行處理，方法是對采用空壓機作窯氣壓送機械的碳化塔，將多塔的排氣管密封并聯(lián)，導入一用重力除塵原理制成的碳化尾氣凈化器，對其進(jìn)行除霧撲集排放，收到減排降耗的雙重效果；對于用羅次風(fēng)機作窯氣壓送機械的碳化塔，因氣流的空塔速度較低，只要塔頂留有合理的氣液分離空間，基本無(wú)霧沫夾帶產(chǎn)生，故而直接排空即可。
 

（3）干燥過(guò)程排出的煙氣和潮汽，治理措施已如前述。
 
2、廢水
 
整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生廢水的環(huán)節有：
 
（1）窯氣凈化過(guò)程的洗水，除含懸浮物之外，還含有被溶于其中的CO2和SO2，顯酸性；
 
（2）石灰消化的灰乳精制過(guò)程中排放殘碴攜帶的漿液和沖洗設備環(huán)境產(chǎn)生的廢水，是石灰水，顯堿性；
 
（3）在干燥過(guò)程對煙氣凈化產(chǎn)生的廢水，與窯氣凈化的洗水相似，顯酸性；
 
（4）輕鈣生產(chǎn)過(guò)程中，如果石灰石品質(zhì)優(yōu)良，含鎂量低，脫水過(guò)程的回水（母液）經(jīng)澄清后是在系統中循環(huán)利用的，無(wú)廢水外排，但是如果石灰石含鎂量偏高，就需要定期調整工藝指標，外排部分母液，該母液水顯堿性。
 
　　綜合這四種污水，酸、堿性皆有，合流在一起恰好中和反應，如果堿性水不足，可適當添加灰乳精制時(shí)排出的廢灰膏，以調PH值至中性。調制后的污水，經(jīng)沉淀去掉懸浮物（有的企業(yè)增加過(guò)濾設施），清液循環(huán)用來(lái)窯氣和干燥工段煙氣的凈化，經(jīng)這樣綜合治理后，工廠(chǎng)做到無(wú)污水外排。
 
3、廢碴
 
輕鈣生產(chǎn)中排出的廢碴有：
 
（1）石灰篩選過(guò)程篩下的粉、碴石灰；
（2）石灰消化過(guò)程排出的石灰核（基本屬于生燒石為石的核芯）；
（3）灰乳精制過(guò)程排出的膏狀消石灰殘碴；
（4）干燥過(guò)程燃煤產(chǎn)生的爐碴；
（5）污水沉淀生成的污泥；
（5）車(chē)間及設備清掃產(chǎn)生的垃圾。
 
　　綜觀(guān)這些廢碴，幾乎全是建筑材料，可用來(lái)鋪路、制坯建房。例如，廣西賀州旺高工業(yè)區就在園區內引進(jìn)了華潤水泥廠(chǎng)，成功解決了碳酸鈣產(chǎn)業(yè)崗石廢渣處理的行業(yè)難題，將工業(yè)固廢轉變?yōu)樗嗌a(chǎn)的原材料，每天處理工業(yè)區的崗石廢渣、污泥近2000噸，可謂物盡其用的循環(huán)經(jīng)濟模式。
　　綜上所述，輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)過(guò)程中，節能減排是大有文章可做的，也是目前環(huán)保政策鼓勵和要求的，行業(yè)內許多企業(yè)已經(jīng)做了大量工作，并取得了顯著(zhù)成果，但是由于交流仍欠暢通，許多企業(yè)的優(yōu)秀成果還鮮為人知。
　　近期，粉體技術(shù)網(wǎng)將推出2018年碳酸鈣精細加工應用技術(shù)提升及實(shí)操培訓班，更好的組織碳酸鈣企業(yè)進(jìn)行碳酸鈣精細加工技術(shù)交流，有效推動(dòng)碳酸鈣行業(yè)創(chuàng )新、轉型發(fā)展，敬請關(guān)注。
 

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來(lái)源：輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程節能減排的控制措施，作者：綦春瑞
編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)