纯碱工业石灰窑煅烧加入工业盐试验研究

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摘 要：介绍纯碱工业石灰窑加入工业盐，煅烧出生石灰活性更好的试验，通过反复调整加盐比例，得出加盐最佳效果，降低了石灰石的消耗。
关键词：纯碱；石灰石煅烧；工业盐
1 项目研究的意义
我国纯碱产能居世界首位，其中氨碱法纯碱生产占有重要地位，石灰工序作为氨碱法纯碱生产工艺中的重要一环，承担着石灰石煅烧的任务，国内氨碱企业普遍采用的竖窑煅烧工艺，因石灰石和燃料是固体混装，很难均匀，造成窑内煅烧带热量分布不一致，局部过烧或生烧的情况普遍存在，从而影响生石灰活性，对后续工序操作及能耗控制造成很大影响。
山东海化股份有限公司纯碱厂目前纯碱厂年产量280万吨，亚洲第一。石耗约为1.32t/t纯碱，在石灰石、焦炭供货质量相对稳定的前提下，提升石灰窑有效分解率，是降低石耗和灰乳当量值的有效途径。
2 石灰窑加入工业盐烧工艺的原理
工业盐进入石灰窑内受热以蒸气状态存在，从而增加了碳酸钙分解气压，有效地降低了碳酸钙的分解速度和生石灰的结晶速度，使得生石灰结晶不发生融接且富有气孔，与不加盐烧成的生石灰相比，加盐所得生石灰质地更加均匀，进入化灰机后溶解速度更快。
3 项目研究目标及主要研究内容
3.1 主要目标
获取石灰窑加入工业盐在氨碱法制碱工艺中应用的准确数据。
3.2 主要研究内容
实现对入窑物料（石、焦、盐）的精确计量，研究入窑物料不同配比下，石灰石有效分解率、石灰窑操作指标、产能的变化。
4 试验研究
通过石灰窑盐烧试验，获取在不同物料配比下石灰窑相关运行参数据，通过数据筛选整理推导出入窑物料最佳配比，为下一步全厂推广盐烧工艺提供依据。具体内容包括：①编写试验方案；②完成试验装置建设；③调整入窑物料配比，得出相应试验数据；④整理试验数据，形成试验研究报告。采用的研究、试验方法和技术路线：
4.1 试验方法
记录不同入窑物料配比下石灰窑窑气浓度、石灰石有效分解率、石灰窑关键操作参数等数据，做出“石灰石有效分解率-石盐比”、“石灰石有效分解率-石焦比”、“窑气浓度-石盐比”、“窑气浓度-石焦比”等趋势图。
入窑的盐量通过在DCS系统设置新增定量给料机“瞬时流量”控制，累计数来自定量给料机传出的“流量累计”。
入窑的石灰石量通过现有DCS系统各窑称量斗电子秤控制，累计数来自各窑称量斗电子秤累计。
焦炭量通过现有DCS系统称量斗电子秤控制，累计数来自各窑称量斗电子秤累计。
4.2 技术路线
选取山东海化股份有限公司纯碱厂老线1-9#石灰窑作为盐烧工艺试验窑，拆除其配料皮带（3G皮带）的9#给料器，安装原盐定量给料机一套，控制信号接入石灰车间DCS系统，实现入窑原盐量自动控制。
5 石灰窑加工业盐试烧结果如下：
①2018年2月25日开始加工业盐试烧，加工业盐比例0.6‰；②2018年3月16日更改加工业盐比例，改为比例为3‰；③2018年1月28日-2018年2月24日没有加工业盐，2018年2月25日-2018年3月15日加入工业盐比例0.6‰，2018年3月16日-2018年3月29日加入工业盐比例3‰，三个时间段作对比。相关数据统计如下表；④数据分析：a.通过对比可以看出：加焦碳比例，没有加工业盐比加入工业盐0.6‰时低1kg，比加入工业盐3‰时高2kg，加入工业盐比3‰时，石灰石煅烧效果更好，能量利用率更高；b.石灰乳浓度差额大个数：差额大个数越少越好，没有加入工业盐比加入工业盐0.6‰时高26个，比3‰时高24个，加入工业盐煅烧的生石灰活性稳定，灰质更加均匀，消化熟石灰效果好；c.石灰石分解率不加入工业盐比加入工业盐0.6‰时高0.7%，比加入工业盐3‰时高1.67%，石灰石有效分解率不加入工业盐比加入工业盐0.6‰时高1.51%，比加人工业盐3‰时高3.73%，加入工业盐煅烧后石灰石分解率与有效分解率都有所降低。
6 试验结论
①石灰石煅烧加入工业盐，石灰石消耗明显降低，加入工业盐0.6‰盐，石灰石消耗降低11.8kg/t，加入工业盐3‰盐，石灰石消耗降低49.6kg/t；②石灰石煅烧加盐，随石灰石消耗降低，焦炭消耗也相应降低，加入工业盐0.6‰盐，焦炭增加0.02kg/t，加入工业盐3‰盐，焦炭降低5.9kg/t，不同焦炭商户对焦耗影响比较大。加入3‰盐，实际应按石灰石降低计算，焦炭降低49.6×7.4%=3.67kg/t；③加入工业盐煅烧的生石灰活性稳定，灰乳质量更加均匀，灰乳浓度极差减少24个，化灰效果好；④加入工业盐煅烧后的石灰乳活性更高，加入工业盐比例3‰时石灰乳当量降低0.06m3/t碱，折合石灰石消耗降低38.3kg/t碱；⑤通过以上各项数据对比可以看出，配盐比3‰时效果要远远好于配盐比0.6‰
7 技术经济效益分析
加入工业盐煅烧石灰石工艺在全厂推广应用后预计可降低石耗38kg/t，按照匹配纯碱年产量280万吨计，每年可减少石灰石采买费用约：
280万t×49.6kg/t÷1000×122元/t =1694.33万元。
每年可减少焦炭采买费用（按石焦比100：7.5推算）约：280万t×49.6kg/t×0.075÷1000×1380元/t=1437.41万元。
年消耗原盐费用（按盐石比3：1000推算）约：
280万t×1315 kg/t×3‰÷1000×133元/t=146.91万元。
年新增耗电费用：
7.5kW×3台×8000小时×0.49元/kWh=8.82万元。
項目设施折旧费：
45.57×3×97%÷12=13.26万元。
每年可实现经济效益约：
1694.33+1437.41-146.91-8.82-13.26=2962.75万元。
参考文献：
[1]大连化工研究设计院主编.纯碱工学[M].北京：化学工业出版社，2013.