眾所周知，建工廠、搞企業(yè)的最終目的是在為社會提供相應(yīng)產(chǎn)（商）品的同時，使自身獲得較好的經(jīng)濟(jì)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(shè)備不同，其能源和原材料的消耗量是有區(qū)別的，這就導(dǎo)致了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本不同和企業(yè)經(jīng)濟(jì)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(yīng)設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，環(huán)保減排，壓低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。
今天，粉體技術(shù)網(wǎng)就與大家分享一下：如何通過技術(shù)升級來降低碳酸鈣生產(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)過程中，石灰石煅燒是產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能降耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不僅關(guān)系到生石灰生產(chǎn)工序的能耗指標(biāo)，同時也影響著整個工藝過程能耗中心（碳化過程的能耗高低）。
目前，國內(nèi)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(jī)械化程度較高，結(jié)構(gòu)比較完善的鋼殼立窯，相當(dāng)多的企業(yè)仍采用磚混結(jié)構(gòu)的立窯。也有少數(shù)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)的基本情況來看，由于石灰窯結(jié)構(gòu)的差異，石灰石和燃料（窯用煤/炭）的消耗指標(biāo)差距很大。
要想在石灰石煅燒過程做好節(jié)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(shù)企業(yè)仍需在改進(jìn)混料窯工藝條件和完善機(jī)械結(jié)構(gòu)方面下功夫。
1、完善灰窯的機(jī)械結(jié)構(gòu)
完善石灰窯的機(jī)械結(jié)構(gòu)，達(dá)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(diào)整強(qiáng)力鼓風(fēng)，達(dá)到窯內(nèi)偏正壓操作，提高窯氣中CO2濃度，取得降低煤耗和碳化過程中空壓機(jī)的電能消耗及提高產(chǎn)品質(zhì)量的效果。同時加強(qiáng)窯底部卸灰設(shè)備的密封性能，減少漏風(fēng)損失，降低鼓風(fēng)機(jī)的電能損耗；以及采用自動計(jì)量和上料機(jī)構(gòu)的DCS控制系統(tǒng)也是非常有效的。
具體措施是將現(xiàn)有石灰窯的布料方式改用密封性能好的旋轉(zhuǎn)多點(diǎn)或旋轉(zhuǎn)連續(xù)布料器，窯底卸料采用旋轉(zhuǎn)螺錐+星形卸灰方式或者旋轉(zhuǎn)園盤+星形卸灰方式的組合卸灰系統(tǒng)，因?yàn)樾切涡痘覚C(jī)的鎖風(fēng)性能，基本上克服了采用振動卸灰裝臵，漏風(fēng)量大，鼓風(fēng)電耗高，卸灰過程停鼓風(fēng)機(jī)會造成煅燒不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。因?yàn)槭腋G上部的窯氣排出口不間斷的被空壓機(jī)抽吸著，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(diào)整到微正壓狀態(tài)是非常重要的。當(dāng)然一些磚混結(jié)構(gòu)的石灰窯，首先解決殼體的開裂漏風(fēng)也是異常必要的。經(jīng)過這樣完善后的石灰窯的窯氣CO2濃度的工藝指標(biāo)可由原來的25-28%提高到32-36%甚至更高，從而碳化過程的碳化時間將縮短1/3以上，進(jìn)而引來空壓機(jī)——耗電最大的單元設(shè)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，但是縱觀大多數(shù)企業(yè)，大塊原料石進(jìn)場，經(jīng)人工破碎后入窯，其粒徑控制量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于200-300mm，這就大大延長了石灰石在窯中完全分解所需要的時間，降低了石灰窯的單位生產(chǎn)能力。
如果把石灰石（白云石）的粒徑能嚴(yán)格控制在100-150mm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(yīng)減少，同時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(nèi)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(shè)備優(yōu)化組合
1、上懸式調(diào)速離心機(jī)與高熱效率干燥機(jī)組合成脫水干燥過程
采用上懸式調(diào)速離心機(jī)與熱油/汽回轉(zhuǎn)干燥機(jī)或旋轉(zhuǎn)列管干燥機(jī)的設(shè)備組合，是一種節(jié)能降耗的擇優(yōu)設(shè)備組合方案，其節(jié)能效果已經(jīng)被行業(yè)內(nèi)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(yīng)用
輕鈣生產(chǎn)干燥過程排出的潮氣是由夾雜著部分輕鈣微粒、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(dāng)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(fèi)，而且還對環(huán)境造成了污染。
根據(jù)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(dāng)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(dāng)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(jié)能減排之佳措。
▲潮汽撲集器安裝示意圖
干燥系統(tǒng)排出的潮汽，由引風(fēng)機(jī)抽吸從潮汽進(jìn)口進(jìn)入撲集器，撲集用水從頂部2個噴淋進(jìn)口引入，在撲集器內(nèi)噴淋水與潮汽逆流運(yùn)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(jī)排出。
還需說明的是，在輕鈣生產(chǎn)中撲集水完全可用離心機(jī)的回（母液）水，這樣既節(jié)省了新水用量，又增濃并加熱了這部分稀漿液，有利于整個生產(chǎn)過程的物料平衡，同時也不增加增濃工段的生產(chǎn)負(fù)荷。
3、干燥機(jī)煙氣和石灰窯窯氣余熱的利用和凈化
輕鈣生產(chǎn)過程中，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(jī)型，熱量皆來源于燃料——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(jī)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(dá)250-280℃，石灰窯的窯氣在進(jìn)凈化系統(tǒng)之前也是這種狀態(tài)，直接排空必然浪費(fèi)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題；利用換熱面較大的換熱器，加熱清水/液，用來制取熱水化灰/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(yù)干燥。這些實(shí)例都取得了節(jié)能減排的明顯效果。
另外，干燥過程排除的煙氣，余熱利用后也不能直接排放，因?yàn)樗€含有煤灰粉塵和有害的SO2氣體成分，必須先凈化而后排放，僅采用過去沿用的干法除塵設(shè)備進(jìn)行消煙除塵的簡單治理，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)過程，為了保證和適應(yīng)離心機(jī)或板框壓濾機(jī)脫水的需求，必須對碳化后的沉淀碳酸鈣懸浮液（少數(shù)企業(yè)除外）和離心機(jī)回水（母液）進(jìn)行沉降增濃，目前行業(yè)內(nèi)絕大多數(shù)企業(yè)采用的是池槽式間斷增濃設(shè)施，這種設(shè)施增濃效率低，占地面積大，勞動強(qiáng)度高，漿液降溫幅度大，浪費(fèi)熱能；也有少數(shù)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(fèi)了電能。
近年來，斜板澄清技術(shù)已在國內(nèi)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、自動連續(xù)的沉降設(shè)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(jī)械機(jī)的脫水效率和速度，熱清水與上述干燥機(jī)潮氣撲集回收的熱水合并引去消化石灰，基本上可滿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(jié)構(gòu)原理圖
（一）結(jié)構(gòu)說明：1、漿液進(jìn)口；2、清液出口；3、斜板區(qū)；4、澄清器筒體；5、中心導(dǎo)流筒；6、攪拌器；7、濃漿出口；8、支腿座。
（二）工作原理說明：每臺澄清器的沉降區(qū)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(dǎo)流筒5進(jìn)入，再反轉(zhuǎn)向上從底部進(jìn)入斜板區(qū)3，在板間向上流動的過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；同時為了避免沉降的濃漿在器底的堆積結(jié)疤，器底內(nèi)壁設(shè)臵了慢速耗式攪拌器6。整臺設(shè)備組裝在由支腿座4支撐的密封狀態(tài)良好的筒體4內(nèi)。
四、窯氣凈化系統(tǒng)
目前在行業(yè)內(nèi)已被公認(rèn)并獲得大量推廣應(yīng)用的是噴淋除塵器、泡沫洗滌塔、吸附過濾塔的組合，實(shí)踐證明耗水量低，節(jié)約水資源（每噸輕鈣在此僅耗新水1.5-2噸），阻力小，節(jié)能（整個系統(tǒng)阻力<300mmH2O），凈化效果好，已被廣泛應(yīng)用于高檔輕鈣和納米鈣、超細(xì)鈣、碳酸鎂的生產(chǎn)中。
▲窯氣凈化系統(tǒng)工藝流程圖
來自石灰窯并經(jīng)重力除塵后的窯氣由管道引進(jìn)該系統(tǒng)的噴淋柱，在柱內(nèi)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(kuò)散折轉(zhuǎn)，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(nèi)定數(shù)篩板與引進(jìn)的洗滌水沖擊成數(shù)層竄動的泡沫洗滌層，將煙氣中所含的煙塵進(jìn)一步凈化，達(dá)到工藝要求的質(zhì)量指標(biāo)，再經(jīng)內(nèi)設(shè)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(jù)不同企業(yè)的工藝布置的具體情況有區(qū)別，灰窯與該系統(tǒng)的遠(yuǎn)近距離不同，在窯底部設(shè)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(jī)械
經(jīng)凈經(jīng)化系統(tǒng)凈化后干凈的窯氣，是由壓送機(jī)械，抽吸壓縮后，輸送至碳化塔，與塔內(nèi)的氫氧化鈣懸浮液進(jìn)行中和反應(yīng)，生成碳酸鈣懸浮液。
在行業(yè)中被廣泛采用的窯氣壓送機(jī)械，有空壓機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī)兩種。單就完成碳化過程的電能消耗，羅茨鼓風(fēng)機(jī)比空壓機(jī)節(jié)省。
但是，就產(chǎn)品質(zhì)量而言，羅茨鼓風(fēng)機(jī)作壓送機(jī)械，碳化所得的產(chǎn)品，比空壓機(jī)作壓送機(jī)械碳化所得的產(chǎn)品，結(jié)晶粒徑相對較粗，其分布帶較寬，表觀其沉降體積也偏低。其應(yīng)性能也比不上空壓機(jī)所得的產(chǎn)品。
因此，廣大企業(yè)到底采用那種窯氣壓送機(jī)械，應(yīng)根式據(jù)下游用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求來決定。關(guān)于空壓機(jī)目前應(yīng)廣泛注意的問題是：一是從選型上應(yīng)用氣缸與曲軸箱之間帶有接盤座的機(jī)型，這樣可以減少水汽對曲軸箱內(nèi)機(jī)油的污染，節(jié)油并延長機(jī)器零部件的壽命。二是注意配套電機(jī)恰當(dāng)，實(shí)踐證明輕鈣生產(chǎn)中對于20m3/min、30m3/min、40m3/min空壓機(jī)的配套電機(jī)為55kw、75kw、110kw是適宜的，配用過大電機(jī)會降低功率因數(shù)，增加無功耗電。
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)過程中產(chǎn)生氣/汽的環(huán)節(jié)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(jī)械壓送至碳化塔與精制石灰乳進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)后的尾氣以氮?dú)獬煞譃橹?，其次是水蒸氣，無污染氣體成份，唯有需注意的是它會夾帶少量含碳酸鈣懸浮液的泡沫，也應(yīng)對其施行處理，方法是對采用空壓機(jī)作窯氣壓送機(jī)械的碳化塔，將多塔的排氣管密封并聯(lián)，導(dǎo)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(jī)作窯氣壓送機(jī)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，基本無霧沫夾帶產(chǎn)生，故而直接排空即可。
（3）干燥過程排出的煙氣和潮汽，治理措施已如前述。
2、廢水
整個生產(chǎn)過程產(chǎn)生廢水的環(huán)節(jié)有：
（1）窯氣凈化過程的洗水，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程中排放殘碴攜帶的漿液和沖洗設(shè)備環(huán)境產(chǎn)生的廢水，是石灰水，顯堿性；
（3）在干燥過程對煙氣凈化產(chǎn)生的廢水，與窯氣凈化的洗水相似，顯酸性；
（4）輕鈣生產(chǎn)過程中，如果石灰石品質(zhì)優(yōu)良，含鎂量低，脫水過程的回水（母液）經(jīng)澄清后是在系統(tǒng)中循環(huán)利用的，無廢水外排，但是如果石灰石含鎂量偏高，就需要定期調(diào)整工藝指標(biāo)，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(yīng)，如果堿性水不足，可適當(dāng)添加灰乳精制時排出的廢灰膏，以調(diào)PH值至中性。調(diào)制后的污水，經(jīng)沉淀去掉懸浮物（有的企業(yè)增加過濾設(shè)施），清液循環(huán)用來窯氣和干燥工段煙氣的凈化，經(jīng)這樣綜合治理后，工廠做到無污水外排。
3、廢碴
輕鈣生產(chǎn)中排出的廢碴有：
（1）石灰篩選過程篩下的粉、碴石灰；
（2）石灰消化過程排出的石灰核（基本屬于生燒石為石的核芯）；
（3）灰乳精制過程排出的膏狀消石灰殘碴；
（4）干燥過程燃煤產(chǎn)生的爐碴；
（5）污水沉淀生成的污泥；
（5）車間及設(shè)備清掃產(chǎn)生的垃圾。
綜觀這些廢碴，幾乎全是建筑材料，可用來鋪路、制坯建房。例如，廣西賀州旺高工業(yè)區(qū)就在園區(qū)內(nèi)引進(jìn)了華潤水泥廠，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(zhuǎn)變?yōu)樗嗌a(chǎn)的原材料，每天處理工業(yè)區(qū)的崗石廢渣、污泥近2000噸，可謂物盡其用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。
綜上所述，輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)過程中，節(jié)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(nèi)許多企業(yè)已經(jīng)做了大量工作，并取得了顯著成果，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。
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來源：輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)過程節(jié)能減排的控制措施，作者：綦春瑞
編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)
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