化灰機排氣筒粉塵治理探索與應用

張志軍(中鹽青海昆侖堿業有限公司，青海 德令哈 817099)

0 引言

在化灰機(又名石灰消化機)排氣筒粉塵治理作業環節過程中，要根據安裝需求進行粉塵治理工藝設計，保證化灰機排氣筒作業穩定運行的同時，降低能源消耗，減少各種風險的發生概率，大幅度提高化工生產的經濟效益。例如，現代氨堿法生產過程中配置石灰乳工藝，在生產過程中廣泛應用，其核心要點就在于化灰機排氣筒粉塵治理方案。

1 化灰機工藝流程介紹

化灰機是現代化工行業進行碳酸鈣、磷酸氫鈣等物質的消化處理設備，現階段又被應用于造紙、廢水處理、制糖、冶金等多個行業領域，具有良好的發展前景。化灰機主要結構包括動力裝置、濾網、滾筒等，分為單筒型和雙筒型兩種，單筒型化灰機的石灰乳與砂石成順流由尾部排出，雙筒型化灰機則分為中心套筒和外套筒兩層。化灰機如圖1所示。

圖1 化灰機模型圖

化灰機工藝流程主要為：灰倉內的石灰同化灰水經過喂料機后一同進入化灰機內，常規化灰機為臥式回轉圓筒，其出口端向下傾斜，當石灰和水從上端加入時，在化灰機內互相混合反應。在這個過程中，化灰機內部的石灰被逐漸粉化成粉末，粉末進而與大量的水混合生成石灰乳。由于化灰機圓筒內裝有許多螺旋形式排列的角鐵，其會促使石灰與水發生化學反應，并隨著化灰機的運動規律前進。二石灰乳與生燒石塊及砂子同時從化灰機前部向后部運動，在機尾部有篩分筒，返石經返石皮帶送入返石倉，再回窯重新煅燒。石灰乳從出口端流出后入兩層振動篩。石灰乳從篩孔流下入石灰乳桶，再用灰乳泵送至蒸氨、鹽水精制等工序使用，其余剩下的未消化返砂通過分化，經篩分后會送入化灰機進行二次利用。

該流程由于在化灰機尾部排汽，出汽帶灰量少，有的生產廠已配置了出汽余熱回收裝置，即用水洗滌化灰機出汽，提高化灰水溫度，從而降低蒸氨汽耗。化灰機中生石灰與水發生化學反應，會釋放出大量熱能，形成水蒸氣，其反應公式為[1]：

在反應過程中，部分化灰機內的粉塵會逐漸溶解到水蒸氣中，隨著水蒸氣一起消失，這部分粉塵量較小，可以經過除塵收集處理后重新返回加工系統，并且由于其自身攜帶一定熱量，因此可以適當提高化灰水溫度，從而達到水溫要求。

2 化灰機排氣筒粉塵治理的意義

社會發展對環保要求不斷提高。化工行業是國民經濟的基礎產業，為人們生活用品提供了必不可少的原料，但化工行業也是耗能及污染大戶，在生產、貯存、使用和廢棄物處理等各個環節都有可能產生大量有毒物質，對自然環境造成了嚴重破壞，危及人類健康。為執行國家環境保護的政策，各行各業都將綠色發展、節能減排成為行業發展的核心目標。而化灰機排氣筒粉塵治理是基于化工作業項目質量、施工速度、人員安全、設備質量等方面不造成影響為前提，利用各種先進施工工藝，降低污染排放、保護自然環境，并健全化工節能施工評定標準[2]。

3 化灰機排氣筒粉塵治理方案探究

3.1 完善施工準備工作

進行化灰機除塵作業前，技術人員應從節約資源角度入手，完善施工準備工作，深化化工節能建設。首先，要對項目作業原理進行嚴格論證，強調節能降耗理念應用，依靠科學技術手段優化化灰機作業質量，避免發生施工風險，全面降低工程投入成本。例如在化灰機安裝設計階段，可以利用BIM技術輸入項目相關數據，創設出相應的三維展示模型，結合施工設計圖紙完成建模，尋找其中復雜的除塵處理環節，降低可能存在的風險概率和作業能耗。其次，化灰機除塵作業過程中會涉及到多種類型的材料及設備，為有效提高這些設備材料的使用效果，應在采購環節提高化灰機設備選擇標準，要求設備自身具備較高的質量。可以將廢舊零部件進行重新利用，有效降低施工成本，保證化灰機能夠有效運行，以及管道線路的鋪設質量。最后，化灰機除塵作業開始前，有關部門應對工作人員進行專業技術培訓，提高其個人責任意識及安全意識。對施工流程進行科學規劃，發揮有限資源的經濟效益最大化，堅決杜絕土地資源浪費情況發生。遵守節能減排施工準則，在除塵過程中合理使用可循環資源，降低化灰機排氣筒粉塵治理時對環境造成的污染。此外，石灰單位面積的大小，即單位重量的石灰塊的全部表面積的大小，對于化灰機的消化速度影響較大，石灰塊越大，在同樣的條件下消化過程進行得越快越不完全。因此，在化灰機排氣筒粉塵治理施工準備環節，應將石灰預先粉碎能加速消化反應，提高化灰機能力。

3.2 排氣筒粉塵水洗處理工藝

生石灰轉運過程中，由于缺少水汽成分接觸，形成內部干燥粉塵，經過化灰機吸風口后，會統一收集到除塵器中進行處理。生石灰進入化灰機之前，存在部分水蒸氣，這些水蒸氣會逆流至化灰機連接處，并且隨著干料引風的持續作用水蒸氣逆流情況不斷增強，便形成了同水蒸氣混合的粉塵。在這個過程中，若簡單地使用除塵器進行化灰作業，將會把水蒸氣也吸引到除塵器中，粉塵與蒸汽之間的結合會產生氫氧化鈣，同空氣中的二氧化碳反應后生成固體碳酸鈣，封堵住化灰機的過濾孔，降低其除塵效果，所以要使用水洗的方式降低粉塵含量。針對夾帶水汽的物料除塵工藝，可以使用水洗的方法對化灰機排氣筒進行粉塵治理，這種物料粉塵濃度相對較高，且濕度及重量也比較大。經過一定時間的水洗處理，排氣筒內部氫氧化鈣的濃度不斷增加，影響粉塵吸收效果，因此需要定期更換內部水來保障除塵效率。在洗滌塔選型設計環節，其核心要點為有效完成排氣筒粉塵，以及提高機內溫度，降低用水量。就部分夾帶蒸汽熱量的粉塵，應用排氣筒粉塵水洗處理工藝，借助水洗的方法完成水蒸氣熱量吸收處理，將蒸汽溶于水中，實現粉塵水洗功能。在蒸汽溶于水中后，洗滌水的溫度會逐漸上升，同時其對于石灰粉塵的吸收效果也會明顯下降，因此在使用一段時間后，應該及時更換洗滌塔填料，合理控制水溫，來保障蒸汽洗滌效果。理想的洗滌水溫度在70 ℃左右。

3.3 科學節能處理技術

隨著節約型企業作業理念的不斷深入，現階段工業企業生產環節越來越注重節能處理。在除塵器選型作業時，會考慮機械余量，這對設備的節能效果以及除塵性能提出節能要求。就常規干料氧化鈣粉塵完成不同除塵點的風量核算后，要將除塵器的漏風率納入檢測范圍中，如圖2所示，部分企業為提高工業生產速度，會額外增加除塵器風量的余量，相應的化灰機除塵器過濾面積也會相應升高。因此，完成風壓核算后，要根據最遠程阻力進行漏風率測試，保證其存在5%～8%的余量。針對部分高于正常工作狀態的風量，可以借助變頻和風機進行除塵設備負荷控制，有效延長粉塵處理設備使用設備。此外，還可以借助控溫控軋技術(TMCP)，強化化灰機排氣筒粉塵治理效果，它能夠在控溫設備的幫助下，完成粉塵處理溫度控制，從而提高粉塵處理效率，適用于多種化工除塵項目中。此外，化灰機排氣筒作業環節會產生大量殘渣，將殘渣應用于建筑行業中的路渣材料，以及鋼渣水泥中，能夠有效提高建筑材料的強度。并且殘渣中含有鈣鎂等可以被碳酸化的成分，它們通過碳酸化養護方式永久儲存溫室氣體二氧化碳，即利用工業廢物進行二氧化碳吸收。結合科學的制備，按一定配比將鋼渣與石子、沙子進行融合，得到滲水路面磚，其滲水性較強，能夠有效提高化工廢料處理效率，實現廢物利用，推動循環經濟[3]。

圖2 化灰機除塵器設備

4 結語

伴隨著科學技術水平的不斷發展，我國化工作業正在向著節能化、高新化方向發展，各種新型化工材料逐漸出現在城市高層建筑中。強化化灰機排氣筒粉塵治理方案探究，能夠有效地提高現代化工生產作業的安全性、技術性、環保性，很好地實現了除塵效果，同時預防了環保事故的發生。