第一部分問題彙總與分析
第二部分白泥處理系統複核計算、設計與技改方案
苛化白泥再生迴圈利用系統(苛化白泥煅燒+餘熱綜合利用+尾氣達標排放),已在申請國家實用新型專利。現為領導匯報「苛化白泥再生迴圈利用系統」:
一、名詞解釋
1、苛化白泥:是製漿造紙廠在苛化過程中排放出的鹼性固體廢棄物,其主要成分為碳酸鈣、微量氫氧化鈉等,屬於《國家環境保護「十一五」規劃》中要求控制的汙染源範疇。
2、苛化白泥再生迴圈利用系統:廣西長潤環保科技****於2023年開發成功的可廣泛應用於製漿造紙行業的苛化白泥處置技術,通過本系統可以將苛化白泥再生成氧化鈣(即生石灰),進行迴圈利用。
二、本系統優勢
1、系統核心理論、核心技術成熟,系統穩定性好、可靠性高、自動化程度高。
2、改變苛化白泥傳統的填埋、傾倒入江河等汙染環境的處理方式,杜絕苛化白泥對環境的汙染和土地的占用。
3、本系統成品,可直接投入使用,減少破碎、球磨生產工序,降低生產成本,有效減少粉塵;產品活性高,為普通石灰的5~6倍,消化速度快,縮短工序作業時間,提高工作效率,消化過程徹底,提高利用率。
4、本系統屬於全封閉系統,無汙水排放、無粉塵排放,尾氣通過工藝處理後可達標排放,不會對環境造成二次汙染。
5、投資少、效益高,投資**周期短,投資*****。
三、經濟效益分析
以xxxx紙業****中試為例,闡述本系統的經濟效益。中試規模,日苛化白泥處理量150噸,年有效工作時間300天,經濟效益計算如下:
1、每年可節省苛化白泥填埋處理費131.2萬元(按30.5元/噸處理費計)。
2、每年可從苛化白泥中再生氧化鈣成品2.58萬噸(苛化白泥中有效氧化鈣含量為60%),可得產值903萬元(按當地石灰**350元/噸計);製造成本892.035萬元(按綜合成本345.
75元/噸計);則純利潤142.165萬元。
3、投入本系統後,每年再生氧化鈣成品2.58萬噸,直接節約採購費用903萬元(按當地石灰**350元/噸計)。
4、以上各項利潤、減少的費用、採購成本的降低,即總產值合計1045.165萬元。
四、推廣價值
據不完全統計,單廣西區內現有製漿造紙廠20余家,每家廠年均排放白泥5萬噸。如果這20余家單位使用本系統:
1、每年可減少100萬噸苛化白泥固體廢棄物對環境的汙染及土地的占用;
2、按石灰與石灰石燒成比例1:1.76計算,每年還可直接減少近176萬噸石灰石的礦產開採;
3、按照再生利用率60%計算,將會直接減少60萬噸的石灰燒製,將大大減輕石灰窯粉塵對大氣的汙染;
4、僅這20家製漿造紙企業排放的100萬噸苛化白泥就價值人民幣2.43億元。
通過以上四個方面的分析,我們想向領導匯報的是一項有利於國家、社會、企業的實用型新技術,是乙個「追求環保、提高效益」的專案,是一種製漿造紙企業步入「迴圈經濟」、「綠色企業」的有效途徑。
我們特致此報告予領導:希望領導對此項成果認可並給予指導,希望能夠得到相關部門對本公司的扶持和支援,可以在製漿造紙行業進行推廣應用。
第一部分問題彙總與分析
一、烘乾段旋風除塵器效率低
1、現象:
在系統烘乾段尾部設定有一旋風除塵器,其主要作用是在物料烘乾後,進行初次分離與空氣淨化,將雜質分離出系統。
系統在正常連續運轉過程中,此旋風除塵器並未充分發揮其應有作用,除塵效率遠遠沒有達到設計要求,表現的想象為,很大一部分(由於沒有合適的儀器,無法確切統計)原料經由廢氣處理塔排入大氣,造成原料的嚴重浪費與環境汙染。
2、原因分析:
(1)原料中含有約1%的naoh,在烘乾段溫度達到400℃的情況下,naoh反應生成液態的nao,並粘結在旋風除塵器器壁上,形成台階狀,導致旋風除塵器直徑減小,內部比例失調,大大降低除塵效率,導致夾帶原料飛入大氣過多;
(2)經計算(詳細計算請見第二部分),進風風速降低,導致在旋風除塵器內部無法形成有效的螺旋運動,從而原料直接通過排氣管進入大氣。
二、煅燒段出口管道溫度過高
1、現象:
由於管道封閉,無法直接觀察相關現象,但是通過間接現象:烘乾段旋風除塵器未發揮應有作用,原料經由廢氣處理塔排入大氣,及其原料中含有約1%的naoh在381℃出現熔融粘結現象,可以判斷煅燒段出口管道溫度過高是導致以上兩點的主要原因。
2、原因分析:
(1)在進行保溫處理後,此段管道散熱得到有效的控制,隨之而來的是溫度過高;
(2)此段管道未設計有換熱器,導致多餘的熱量無法帶走,從而使溫度不斷公升高並穩定在900℃左右。
三、產品收集旋風除塵器效率低
1、現象:
通過觀察、試驗,發現系統尾部的產品收集旋風除塵器未能有效執行,除塵效率遠遠未能達到設計要求,串聯的兩個旋風除塵器,實際上只有乙個在正常工作,但是未能達到原設計除塵效率,第二個旋風除塵器基本沒有工作,導致無法進行二次收塵;因此,一部分(由於沒有合適的儀器,無法確切統計)產品直接排放到大氣中,在排放口形成一層薄霧,造成比較嚴重的浪費並汙染環境。
2、原因分析:
根據計算(詳細計算請見第二部分),主要原因是旋風除塵器風速過高,不在該型號旋風除塵器的最佳工作風速範圍內,導致旋風除塵器工作效率遠遠未達到設計值。
四、燃燒器內燃燒不充分
1、現象:
(1)燃燒器無法採用機械化、自動化控制,必須採用人工、機械配合的工作方式,增加勞動強度,而且也增加乙個安全隱患;
(2)燃燒器鏈排上的煤層燃燒不充分,導致煤炭標號、煤炭消耗等提高、增加,對成本的控制極其不利。
2、原因分析:
由於煤炭未達到燃燒器的指定要求(根據經驗,也不須完全按照指定要求的煤種),煤炭在燃燒過程中,表層的煤在燃燒完全後,容易在表面結焦,覆蓋在煤層上,導致鼓風機的風無法穿透結焦層,則結焦層下的煤由於缺少必要的空氣,從而燃燒緩慢或無法燃燒。
第二部分白泥處理系統複核計算與技改方案
第一段烘乾段旋風除塵器
說明:此處計算主要是針對原因分析1即風速,關於原因分析2即溫度將在第二段中進行重點分析。
複核計算:
(一)已知條件
1、進風口溫度:400℃
2、20℃空氣密度ρ0=1.205kg/m3
3、400℃空氣密度:ρ=0.524kg/m3
4、風量q0=6000 m3/h(經驗值)
5、阻力係數:ζ=8.0
6、進氣口尺寸a=1.18m,b=0.5m
7、圓筒直徑d=1.9m
(二)假設一:原設計為長錐體旋風除塵器
1、複核計算
400℃空氣流量q:q= q0ρ0/ρ=6000×1.205/0.524=13797m3/h
進氣口風速vj:vj=q/3600fj=13797/3600×1.18×0.5=6.5m/s
壓力降δp:δp= vj2ζρ/2=6.52×8×0.524/2=89pa
2、結論:
(1)根據進氣口風速、壓力降可以得知,進氣風速明顯過小,導致壓力降損失嚴重偏小,據此推測,旋風除塵器內無法形成有效的螺旋運動,因此會大大降低除塵效率。
(1)理論臨界粒徑
理論臨界粒徑dc=(9μb/πneρsvj)0.5
根據試驗分析資料及手冊:
400℃空氣黏度μ=3.31×10-5pa·s
400℃粉塵密度ρs=920kg/m3
取ne=3,則:dc=(9×3.31×10-5×0.5/3.14×3×920×6.5)0.5=51μm
取ne=0.5,則:dc=125μm
根據理論臨界粒徑理論,結合粉塵顆粒直徑分布:75μm(18.215%)、53μm(15.989%)、45μm(59.969%),總除塵效率基本在60%以下。
(2)分割粒徑
分割粒徑d50=0.27(μd/(ρs-ρ)vj)0.5
則:d50=0.27×(3.31×10-5×1.9/(920-0.524)×6.5) 0.5=28μm
粉塵顆粒直徑分布:75μm(18.215%)、53μm(15.989%)、45μm(59.969%)
根據效率圖,總效率可以達到65%左右。
(三)假設二:原設計為標準旋風除塵器
1、設計計算
400℃空氣流量q:q= q0ρ0/ρ=6000×1.205/0.524=13797m3/h
進氣口風速vj:vj=q/3600fj=13797/3600×1.18×0.5=6.5m/s
壓力降δp:δp= vj2ζρ/2=6.52×8×0.524/2=89pa
2、結論:
(1)理論臨界粒徑
理論臨界粒徑dc=(9μb/πneρsvj)0.5
根據試驗分析資料及手冊:
400℃空氣黏度μ=3.31×10-5pa·s
400℃粉塵密度ρs=920kg/m3
取ne=5,則:dc=(9×3.31×10-5×0.5/3.14×5×920×6.5)0.5=40μm
根據理論臨界粒徑理論,結合粉塵顆粒直徑分布:75μm(18.215%)、53μm(15.989%)、45μm(59.969%),總除塵效率可以達到60%以下。
(2)分割粒徑
分割粒徑d50=0.27(μd/(ρs-ρ)vj)0.5
則:d50=0.27×(3.31×10-5×1.9/(920-0.524)×6.5) 0.5=28μm
粉塵顆粒直徑分布:75μm(18.215%)、53μm(15.989%)、45μm(59.969%)
根據效率圖,總效率可以達到65%左右。
(四)試驗與技術改造方案
改造方案:根據理論臨界粒徑理論、分割粒徑理論,此旋風除塵器的除塵效率理論目前只能達到60%左右;但是目前收塵效率遠遠未達到原設計值,主要是因為,實際進口風速(6.5m/s)遠遠小於此種旋風除塵器的進口風速推薦值(12~25m/s為佳,最大不超過35m/s)。
因此,改造方案的重點在提高其進口風速。
方案:減小進風口截面積,提高進風口風速。
取vj=20m/s,則fj=q/3600vj=13797/3600×20=0.192m2
取a=2b,則a=0.64m,b=0.31m
第二段煅燒段出口管道溫度過高
設計計算:
(一)已知條件:
稀相混合氣體初始溫度900℃,要求冷卻至500℃,流量為7230kg/h,冷卻介質使用20℃的空氣。要求換熱器的壓降不大於7kpa。
精處理系統
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