1、400噸回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽改造張佳家貴州博宏石灰礦業(yè)分公司 摘要： 400噸回轉(zhuǎn)窯煤改氣之后窯尾轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽粉塵外溢導(dǎo)致職工的工作環(huán)境受到污染。本文主要通過計(jì)算回轉(zhuǎn)窯的廢氣量，改造回轉(zhuǎn)窯窯尾轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽通風(fēng)截面積來實(shí)現(xiàn)降低通風(fēng)阻力損失，使回轉(zhuǎn)窯達(dá)到微負(fù)壓工作，解決窯尾粉塵外溢情況，消除環(huán)境污染，確保職工有一個(gè)良好的工作環(huán)境。關(guān)鍵詞：環(huán)境污染 改造 設(shè)計(jì)計(jì)算0 前言貴州博宏石灰礦業(yè)分公司石灰二車間擁有日產(chǎn)400噸回轉(zhuǎn)窯1座，主要生產(chǎn)活性石灰。原始設(shè)計(jì)是用原煤作為石灰煅燒的燃料。為了節(jié)約成本，降本增效。公司于2013年3月對(duì)400噸回轉(zhuǎn)窯實(shí)施“煤改氣”工程。即原來是用原煤作為燃料，改造后將使用煤氣和一部分原煤

2、作為燃料煅燒石灰。在石灰煅燒過程中，產(chǎn)生的污染物主要是粉塵污染，如果粉塵得不到有效的治理，將會(huì)嚴(yán)重污染職工的工作環(huán)境，使職工身心健康受到危害。1 現(xiàn)狀400噸回轉(zhuǎn)窯從2013年4月份煤改氣投產(chǎn)至今，產(chǎn)能由原來的400t/d，提升至450t/d，煅燒產(chǎn)品產(chǎn)生的廢氣量增加，窯內(nèi)氣壓由原來微負(fù)壓變成現(xiàn)在的正壓，導(dǎo)致窯尾有部分粉塵及熱氣流從窯內(nèi)噴出，嚴(yán)重污染了車間工作環(huán)境，同時(shí)也造成部分熱量的損失。2 原因分析圖1：轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽截面示意圖（改造前）煤改氣后，產(chǎn)能的提升和大量煤氣的使用，造成窯內(nèi)廢氣量增加，在窯尾高溫風(fēng)機(jī)開至38Hz時(shí)測(cè)得，窯尾轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽上下料口內(nèi)壓力為-300Pa，說明轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽以上均為負(fù)壓工

3、作，而窯尾卻有粉塵及熱氣噴出，則說明窯尾轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽處仍處于正壓工作。由此分析，轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽處的氣流阻力損失較大。通過備用轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽實(shí)則計(jì)算，轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽正上方受料口處尺寸為10601340mm=1.42，其溜槽傾斜面與垂直端面的最小過流尺寸為9701340mm，由于溜槽斜面的弧度很小，截面可視為矩形計(jì)算其面積，則截面積為1.3。詳見：圖1。通過計(jì)算產(chǎn)生的廢氣量可得出轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽的阻力損失大小，從而判定窯尾粉塵外溢的原因。在石灰石煅燒的過程中，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要是：CaCO3= CaO +CO2；C+O2=CO2； 2CO +O2=2CO2；2H2 +O2=2H2O。表1：各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)礦石消耗33.75t/h煤

4、氣消耗7000m3/h原煤消耗1t/h噴煤風(fēng)量1392Nm3/h原煤碳含量80%一次風(fēng)量3522Nm3/h二次風(fēng)量30159Nm3/h海拔1830m當(dāng)?shù)卮髿鈮?08mmHg2.1 礦石分解部分產(chǎn)生的廢氣由化學(xué)反應(yīng)方程式得出，CaCO3高溫分解產(chǎn)生的CO2為：m1=(4433.75)100=14.85t/h。標(biāo)況下，1mCO2等于1.98kg，所以CO2產(chǎn)生的總量為：q114.8510001.98=7500m/h。由“表1”得出，石灰二車間海拔為1830m，大氣壓為608mmHg，為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的0.8倍，則：Q1=75000.8=9375m/h。2.2 煤粉燃燒部分2.2.1 煤粉燃燒產(chǎn)生的CO

5、2m2=(180%44)12=2.9t/h標(biāo)況下，1mCO2等于1.98kg，所以CO2產(chǎn)生的總量為：q22.910001.98=1470m/h。換算到工況下：Q2=14700.8=1838m/h。2.2.2 煤粉燃燒消耗的O2m3=(180%32)12=2.1t/h標(biāo)況下，1mO2等于1.43kg，所以氧氣的消耗量為：q=2.110001.43=1470m/h。換算到工況下：Q3=14700.8=1838m/h。2.3 煤氣燃燒部分表2：轉(zhuǎn)爐煤氣參數(shù)成分CO2CON2H2O2含量1520%5065%10201.52根據(jù)“表2”中轉(zhuǎn)爐煤氣中各成分的比列，CO2的含量取20%，q3=1400 m

6、3/h；CO的含量取60%，q4=4200 m3/h；N2的含量取16.5%，q5=700016.5%=1155m3/h；H2的含量取1.5%；O2的含量取2%，由于H2、O2的含量很低，在此忽略不計(jì)。2.3.1 煤氣燃燒產(chǎn)生的CO2 Q4= q4=4200 m3/h2.3.2 煤氣燃燒消耗的O2 Q5Q22=2100 m3/h2.4 其他部分廢氣2.4.1 消耗的空氣空氣中，氧約占21%，氮?dú)夂推渌渌险?9%，則消耗的空氣量為：q6=(Q3+Q5)21%=(1838+2100)21%=18752 m/h則剩余氮?dú)饬繛椋篞6= q6(Q3+Q5)=18752(1838+2100)=1481

7、4 m/h。2.4.2 鼓入窯內(nèi)的風(fēng)量q7=Q一次風(fēng)+Q二次風(fēng)+Q噴煤風(fēng)=3522+30159+1392=35073 m/h換算到工況下：q7=350730.8=43841m/h。由此可看出，鼓入窯內(nèi)的風(fēng)量沒有被消耗完，剩余的風(fēng)量為：Q7= q7q6=4384118752=25089 m/h2.5 實(shí)際廢氣量由上述計(jì)算可看出，產(chǎn)生的廢氣量為：Q=Q1+Q2+q3+Q4+q5+Q6+Q7=9375+1838+1400+4200+1155+14814+25089=57871 m/h由于氣體受熱膨脹，實(shí)際廢氣量大于理論廢氣量。窯尾轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽處溫度平均為1000（T0=273K，T1=1273K），由公

8、式得：Q= Q(T1/T0) = 57871(1273273) =m/h2.6 轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽處的阻力損失轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽上端口為高1.8m，截面為矩形，需要將換算成當(dāng)量直徑來計(jì)算阻力損失，邊長(zhǎng)為10601340mm的矩形當(dāng)量直徑為：D =2(1.061.34) (1.06+1.34)=1.18m。此外還需確定通過此處的風(fēng)速即：V直=Q/S1=1.423600=53m/s；V彎=Q/S2=1.33600=57.7m/s根據(jù)阻力損失公式：P直=(L/D)(V2/2) ；P彎=(V2/2)。為阻力系數(shù)，取0.08；為密度，取0.995kg/m。得出：P直=0.08(1.81.18)(0.9955322)=171

9、Pa；P彎=0.08 (0.99557.722)=133PaP1= P直+P彎=133+171=304Pa 由此看出，轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽處的阻力損失等于304 Pa，在其上方的測(cè)得的300Pa的負(fù)壓在此處全部損失，窯尾不處于負(fù)壓狀態(tài)，導(dǎo)致粉塵外溢。故此，解決此問題的關(guān)鍵在于降低轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽的阻力損失，使窯尾處于負(fù)壓工作狀態(tài)。3 解決方案要想降低轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽的阻力損失，可通過增加通風(fēng)面積來實(shí)現(xiàn)，對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽進(jìn)行改造。將原轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽受料口尺寸由1060mm1340mm改為1160mm1540mm，該處過流面積增加到1.79，再將轉(zhuǎn)遠(yuǎn)溜槽與窯尾端面平行的垂直面上的上拱洞部分由9701340mm改為1070mm1540 m

10、m，過流面積增加到1.65。詳見：圖2。圖2：轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽截面示意圖（改造后）轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽耐火磚厚度為270mm，因?yàn)樵摬糠帜突鸩牧喜皇芪锪现苯記_刷，每邊擴(kuò)展100mm之后其直徑仍小于窯尾澆注料圈內(nèi)徑，在不影響轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽使用壽命的同時(shí)也能有效提高過流面積，降低阻力損失，達(dá)到負(fù)壓工作，解決粉塵外溢問題。3.1 改造后的阻力損失轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽上端口為高1.8m，截面為矩形，當(dāng)量直徑為：D =2(1.161.54) (1.16+1.54)=1.32m。風(fēng)速為：V直=Q/S1=1.793600=41.9m/s；V彎=Q/S2=1.653600=45.4m/s阻力損失為：P直=0.08(1.81.32)(0.99541.922)=95Pa；P彎=0.08 (0.99545.422)=82PaP2= P直+P彎=95+82=177PaP= P1P2=304177=127 P