碳酸钙干燥系统节能改造初探
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【摘 要】 九江建宏化工有限公司碳酸钙干燥系统节能改造项目江西省立达节能公司合同能源管理实施的首个社会节能项目。项目投资共计63.5万元，实施节能效益分享型合同能源管理，采用燃煤锅炉蒸汽盘式回转滚筒列管式干燥机替换燃煤烟道气回转滚筒列管式干燥机进行节能改造。改造后的干燥系统单位产品综合耗能降幅30.3%，节能量841吨，减少二氧化碳排放2187吨，提高产品产量7%，年节能效益92.5万元，同时提高了产品质量，改善了工作环境，降低了劳动强度，为碳酸钙产品生产企业厂家内部挖潜、节能增效做出了积极的探索。
【关键词】 碳酸钙干燥系统 节能 设计改造
1 实施背景
为应对全球气候变化，中国政府承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放要比2005年下降40%～45%，节能、提高能效的贡献率要达到85%以上，这给节能减排工作带来巨大挑战。国家相继颁布了《中华人民共和国节约能源法》和《国务院关于加强节能工作的决定》（国发〔2006〕28号）、《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发〔2007〕15号）等文件，以加快推行合同能源管理，促进节能服务产业发展，从制度上和措施上对建立节约型社会和完成能源发展战略目标提供保证。
国家电网公司积极响应，作为特大型国有能源企业，主动承担社会责任，履行“四个服务”承诺，作为电力需求侧管理的重要实施主体，充分发挥现有网络、技术、信息等优势，利用节能新技术、新产品，自行开展并引导用户实施节能项目，向全社会提供规范、高效、专业的节能服务，积极促进国家节能减排目标的顺利实现。
我国工业近年来发展迅猛。据统计江西省碳酸钙产品生产企业厂家达30几家，总产量一般为2万吨。但目前碳酸钙行业总体发展水平不高，企业规模生产程度较低，生产工艺较落后，产品科技量较低。鉴于此，进行生产窑炉的节能技术改造，是全面降低生产各个环节的能源消耗，提高碳酸钙产品质量和产品市场竞争力的必要之路。
2 改造前能效分析
轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙，简称轻钙，是将石灰石等原料段烧生成石灰和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳，通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，经脱水、干燥和粉碎制得。在整个生产过程中，燃料消耗大，主要集中在煅烧和干燥工艺上，干燥工艺虽然属于物理过程，机理简单，只是将湿碳酸钙滤饼中水分加热蒸发，保证水分含量达标。但该过程是生产中消耗热能最大的工序，它比石灰石锻烧耗煤高20%～30%，还存在干燥温度控制不好易造成返碱，密闭不严易造成产品污染等问题，直接影响最后产品的质量优劣、成本高低。
建宏化工公司改造前采用燃煤烟道气回转滚筒列管式干燥窑，以高温烟气为热介质间接加热式回转干燥窑，该窑热源是在手烧炉内燃烧燃煤产生烟气，经过烟道将热烟气引入干燥筒主火道，主火道的烟气温度高达800℃，对物料进行干燥加热，烘干物料水分。通过对现有干燥系统进行物料与热量平衡计算、分析，不难得出，该干燥系统能源利用率较低，仅有55%左右的热量真正用于物料的干燥，45%的热量损失散发于大气。主要损失在于：（1）手烧炉热损失；（2）干燥窑表面散热损失；（3）排烟热损失；（4）成品物料物理显热损失。
同时成品温度过高容易造成产品返碱，需静置一段时间再次与空气中二氧化碳反应才能达到合格指标，影响产品销售；设备长期处于高温状态，设备容易损坏、烟气泄露与产品接触导致产品质量下降，而且使用寿命短，一般两年就要大修，每次大修费用近10万元。
3 节能改造实施措施
3.1 更换清洁高效锅炉
通过新型清洁高效锅炉，可以使燃料燃烧效率可得到大幅提升，排烟温度由改造前的300℃降至改造后的150℃，热效率由原来的65%提高到78%。传热工质由烟气改为蒸汽，工质清洁、温度稳定，有助于提高产品质量。
3.2 增加干燥窑内筒换热面积
通过对干燥窑内筒构造改进，有效地提高了干燥窑内筒的换热系数，同时将换热面积由改造前的200m2增大至改造后的300m2，增强了内筒的换热效果，使进入内筒的蒸汽热量得以充分吸收；同时，由于传热工质温度降低，换热效果加强，干燥窑出口产品的温度不到80℃，有效地解决了高温返碱问题，进一步提高了产品质量。
3.3 增加热量回收系统
改造前烟道气经过内筒换热后温度降至300℃，排入大气，这部分热量的损失令人惋惜，而改造后的介质改为蒸汽，经过换热冷却后凝结成水，其温度还有80～90℃，经过回收管道，进入蓄热水池，送往锅炉给水以及其他工艺或公司澡堂等其他需要热水的部位，将这部分热量很好地回收并加以充分利用。
3.4 加强干燥窑外壁保温
改造前干燥筒外壁温度较高，表面散热损失十分严重，改造后由于传热介质温度本身仅200℃左右，经物料吸热后传至干燥窑外壁的温度大幅降低，通过使用高效保温材料，干燥窑外壁温度与环境温度相差无几，将表面散热损失消除于无形。
4 改造前后对比
4.1 工艺对比
4.2 改造前后物料及热量平衡图
4.3 改造前后能源损失对比分析表（表1）
九江建宏化工碳酸钙干燥系统节能技术改造项目完成后，单位产品综合耗能由0.1290吨标煤降至0.0899吨标煤，年节能量841吨标煤，减少二氧化碳排放2187吨，提高产品产量7%，年节能效益92.5万元，同时提高了产品质量，改善了工作环境，降低了劳动强度，节能降耗减排效果显著。对促进节能、降耗、减污、增效，应用先进节能技术、节能设备、节能工艺和节能材料，具有重要的现实意义。江西省内碳酸钙产品生产企业厂家多达30余家，总体发展水平不高，企业生产工艺较落后，产品科技量较低。而对碳酸钙干燥系统生产烘干窑炉进行节能技术改造，降低了企业生产环节的能源消耗，提高了碳酸钙产品质量，有效提高整个碳酸钙行业的能效利用率，具有良好的推广前景。