溫得強(qiáng)，劉曉民

(青海鹽湖海納化工有限公司，青海 西寧 811600)

青海鹽湖海納化工有限公司(以下簡稱鹽湖海納公司)為青海鹽湖工業(yè)集團(tuán)股份有限公司的全資子公司，成立于2009年4月，是柴達(dá)木循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目在西寧地區(qū)的延伸和重要組成部分，其中炭材(文中所指炭材或物料為焦炭或蘭炭)裝置是35萬t/a電石項(xiàng)目的重要裝置，做好炭材的安全節(jié)能生產(chǎn)，從源頭上控制生產(chǎn)成本，對整個循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目具有重大意義。近年來，鹽湖海納公司緊緊圍繞技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能降耗的目標(biāo)做了大量工作，并取得了一定成果。

1 炭材烘干工藝簡介及改造項(xiàng)目背景

1.1 工藝簡述

炭材烘干是利用熱風(fēng)爐產(chǎn)生的高溫氣體通過干燥機(jī)對炭材進(jìn)行干燥?；竟ぷ髟硎呛娓筛G底部熱煙氣在壓差的作用下由下向上流動，窯內(nèi)的濕炭材在導(dǎo)流管的作用下通過烘干窯的預(yù)熱帶，之后大部分流入熱交換裝置，在其下滑過程中與反向運(yùn)行的熱煙氣進(jìn)行第1次充分的熱交換，完成第1次預(yù)熱。此過程中帶出的水分在水分濃度梯度的作用下從炭材內(nèi)部向表面再向環(huán)境中擴(kuò)散，環(huán)境中的水蒸氣在煙氣壓差作用下向上運(yùn)動排出烘干窯，完成第1次水分蒸發(fā)。然后炭材再滑入熱交換裝置內(nèi)，同樣在其下滑過程中與反向運(yùn)行的熱煙氣進(jìn)行第2次充分的熱交換，完成第2次預(yù)熱，帶出的水分完成第2次水分蒸發(fā)。經(jīng)過數(shù)組熱交換裝置完成同樣的過程后逐步進(jìn)入烘干干燥帶，水分烘干主要在此完成。最后輸送系統(tǒng)將烘干后含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤1%的炭材輸送至電石爐供生產(chǎn)電石使用。含有水蒸氣的廢氣由烘干窯的頂部排入除塵系統(tǒng)，經(jīng)處理后排放到大氣中。烘干炭材所需的熱量由送到熱風(fēng)爐內(nèi)的天然氣或者電石尾氣燃燒形成的熱風(fēng)提供。

1.2 立項(xiàng)背景

(1)改造前的動態(tài)立式烘干窯從2012年8月開始運(yùn)行，但隨著15萬t/a電石爐產(chǎn)能的逐步提升，炭材烘干窯逐漸滿負(fù)荷運(yùn)行。在滿負(fù)荷運(yùn)行過程中，窯上電振機(jī)連接軸，窯內(nèi)篦盆篦錐、吊掛頻繁斷裂損壞，設(shè)備完好率低，檢維修耗時長，從而導(dǎo)致炭材產(chǎn)量無法滿足電石爐生產(chǎn)需要，多次造成電石爐因原料供應(yīng)不足而停爐，甚至由于窯內(nèi)篦盆篦錐停止振動致使高溫料堆積在窯內(nèi)發(fā)生火災(zāi)事故，損壞大量設(shè)備，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。

(2)生產(chǎn)電石所需炭材要求含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤1%，為滿足要求，爐膛溫度控制在900～1 000 ℃，長期高溫運(yùn)行造成熱風(fēng)爐爐內(nèi)構(gòu)造損壞，給生產(chǎn)帶來極大的安全隱患。

(3)夏季氣溫高，從窯頂進(jìn)入除塵器的廢氣溫度高達(dá)120 ℃，導(dǎo)致除塵器布袋著火事故，損失極大。

為了改變現(xiàn)狀，扭轉(zhuǎn)生產(chǎn)的不利局面，從節(jié)能降耗的角度出發(fā)，經(jīng)多地考察，發(fā)現(xiàn)目前行業(yè)所使用的動態(tài)立式烘干窯進(jìn)入除塵器的廢氣溫度普遍較高，多家企業(yè)的除塵器布袋也發(fā)生過著火事故。目前所使用的動態(tài)立式烘干窯與自動化立式烘干窯相比產(chǎn)能小，能耗高，安全性得不到保障。鑒于以上原因，決定將動態(tài)立式烘干窯改造為自動化立式烘干窯。

2 技術(shù)進(jìn)步及創(chuàng)新點(diǎn)

改造前的動態(tài)立式烘干窯結(jié)構(gòu)見圖1，改造后的自動化立式烘干窯剖面結(jié)構(gòu)見圖2。

圖1 改造前的動態(tài)立式烘干窯結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of an original dynamic vertical drying kiln

圖2 改造后的自動化立式烘干窯剖面結(jié)構(gòu)Fig.2 Profile structure of a remodeled automatic vertical drying kiln

自動化立式烘干窯有以下6個創(chuàng)新點(diǎn)。

(1)智能化控制，保質(zhì)保量。

自動化立式烘干窯采用自動化控制系統(tǒng)和相應(yīng)的雙變頻技術(shù)，無論炭材的初始水分如何變化，在連續(xù)生產(chǎn)過程中都可以智能化控制烘干質(zhì)量，達(dá)到所要求的水分標(biāo)準(zhǔn)，改變了因炭材水分的波動性和供熱用氣源的熱值不確定性而導(dǎo)致烘干質(zhì)量無法控制的問題。

(2)破碎率低。

自動化立式烘干窯使封閉流動的大量炭材與熱風(fēng)呈切線相對運(yùn)動，炭材在烘干機(jī)中是蠕動的，破碎率很低。徹底改變了其他烘干設(shè)備通過不斷揚(yáng)料而造成炭材破碎的問題。

聯(lián)軸器的玻璃鋼中間管是實(shí)現(xiàn)聯(lián)軸器電絕緣的關(guān)鍵部件，玻璃鋼中間體制造好后，需要進(jìn)行絕緣電阻測試，要求玻璃鋼中間體兩端的絕緣電阻不小于10 MΩ(1 000 V DC)。

(3)無安全隱患。

自動化立式烘干窯采用的雙變頻技術(shù)避免了濕炭材初始水分少時由于集熱過多而發(fā)生的自燃事故，保證了整個烘干過程的安全。

(4)熱利用率高，運(yùn)行成本低。

自動化立式烘干窯使封閉流動的大量炭材與熱風(fēng)呈切線流動，可使熱能利用率由40%左右提高到90%以上；采用燃?xì)鉅t作為熱源，降低了運(yùn)行成本，不但創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有更高的社會效益。

(5)設(shè)備維修費(fèi)用低。

由于整個烘干和輸送系統(tǒng)完全采用自動化控制，不但有效地降低了操作人員的勞動強(qiáng)度，而且維修人員數(shù)量也可減少50%。

(6)保護(hù)除塵系統(tǒng)。

進(jìn)入除塵器的廢氣出口在烘干窯中部，溫度低，極大地保護(hù)了除塵系統(tǒng)。

3 改造前后對比

改造前后運(yùn)行數(shù)據(jù)對比見表1。

表1 改造前后運(yùn)行數(shù)據(jù)對比Table 1 Comparison of operation data before and after remodeling

4 產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

改造前：天然氣單耗為34 m3，破碎率為5%，電能單耗為98 kW·h。

改造后：天然氣單耗為12 m3，破碎率為2%，電能單耗為54 kW·h。

按天然氣單價1.81元/m3、電價0.35元/(kW·h)、炭材產(chǎn)量92 400 t/a、破碎率每減少1%成本減少13.77元/t計(jì)，則節(jié)約的費(fèi)用為：天然氣367.94萬元/a，電耗142.29萬元/a，電石破碎381.70萬元/a，總計(jì)891.93萬元/a。

4.2 社會效益

(1)節(jié)能。

自動化立式烘干窯是依靠物料自身重力下降進(jìn)行烘干，與相同產(chǎn)量的動態(tài)立式烘干窯相比，干燥1 t 炭材可節(jié)約電能44 kW·h、天然氣22 m3。

(2)環(huán)保。

自動化立式烘干窯中的大量物料可對熱空氣中的粉塵起到初步過濾的作用，徹底避免了風(fēng)洞及揚(yáng)塵，粉塵排放達(dá)標(biāo)，進(jìn)入除塵器的廢氣入口溫度低，極大地保護(hù)了除塵設(shè)備。

(3)降低勞動強(qiáng)度。

自動化立式烘干窯整個烘干工藝完全采用自動化檢測、控制，既可以實(shí)現(xiàn)中央集中控制，也可以單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，不僅減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度，而且也降低了設(shè)備維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度。

5 結(jié)語

自動化立式烘干窯在安全生產(chǎn)、操作工藝、節(jié)能降耗等方面有著顯著的優(yōu)點(diǎn)。

(1)在安全方面。自動化立式烘干窯從使用至今，基本上杜絕了窯內(nèi)紅料、皮帶物料溫度過高導(dǎo)致的皮帶軟化損壞，同時進(jìn)入除塵器的廢氣溫度降低，杜絕了由于溫度過高導(dǎo)致的除塵器布袋著火事故，為安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

(2)在操作方面。自動化立式烘干窯自2014年4月投入使用以來，實(shí)現(xiàn)了自動化操作，極大地降低了現(xiàn)場操作人員的勞動強(qiáng)度，物料干燥后完全滿足電石生產(chǎn)。

(3)在節(jié)能降耗方面。自動化立式烘干窯窯內(nèi)溫度較低，節(jié)約了大量的天然氣能源，每年可以節(jié)約天然氣成本約370萬元，節(jié)約電能成本約140萬元；因降低了物料破損率，減少了炭材使用量，可節(jié)約成本約400萬元，合計(jì)每年可節(jié)約生產(chǎn)成本約900萬元。