摘要：头笼
本文对纳米碳酸钙生产过程中的节能措施和低品位余热的利用进行了初步探索，对生产过程能耗现状以及改进措施进行了研究，提出了具有一定可行性的初步解决方案，部分措施方案经测试验证，起到了一定的节能效果。 裤衩裙关键词：纳米碳酸钙；生产过程；节能；低品位余热
1.引言
2020年，我国提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中”的承诺。2021年，中央和各级地方政府密集出台了“碳达峰”、“碳中和”的相关政策。纳米碳酸钙因其生产过程综合能源消耗较高，备受社会各界关注。由于纳米碳酸钙行业各生产企业采用的生产工艺技术及设备不同，且没有相应的能耗国家标准或行业标准指导生产，企业间的能耗水平相差较大。
纳米碳酸钙一般采用化学法制备，主要的生产工艺有：鼓泡碳酸化法、超重力法【1】、膜扩散法【2】、连续喷雾法【3】、复分解法【4】和电化学沉淀法【5】。目前国内厂家普遍
扩管机
采用的是鼓泡碳酸化法配合链带式干燥的工艺技术。该工艺技术包括煅烧、消化、碳酸化、过滤、表面处理、干燥、粉碎、包装等多个工序，其中，煅烧、表面处理及干燥工序属于高耗能工序。本文主要对该生产工艺技术各工序进行节能措施分析，并就生产过程中的低品位余热提出利用方案。供氧器
2.相关概念概述
2.1能源消耗种类及用途
鼓泡碳酸化法工艺技术所消耗的能源种类包括电力、无烟煤、烟煤和柴油。其中，电力主要用于各工序生产设备的供电及配套设施的供电。无烟煤主要用作石灰煅烧的燃料。烟煤主要是在干燥工序及表面处理工序分别用作热风炉和蒸汽锅炉的燃料。柴油主要用作厂内运输车辆的燃料。
2.2生产工艺简述
无烟煤和优质石灰石（CaCO3）按一定比例混合后通过提升机从窑顶送入石灰立窑内煅烧，煅烧成生石灰（CaO）和窑气。生石灰进行筛选、破碎后送入消化机进行消化，与水
反应生成氢氧化钙乳液（生浆）。生浆经除杂质后制成精乳，并陈化24-72小时，经调节浓度并冷冻至25℃左右，输送至碳酸化反应塔内与净化后的窑气（有效成分为二氧化碳）进行碳酸化反应，生成纳米碳酸钙乳液（熟浆）。熟浆经表面处理工序处理后，输送至压滤机进行压滤，滤饼经挤条机后进入热风干燥机干燥，滤水经污水站处理后输送至消化工段循环使用。干燥后的物料经打粉机、旋风分级机后即可装袋出售。
该技术特点在于低温间歇鼓泡碳酸化工艺技术，通过制冷来控制碳酸化反应的起始温度从而控制晶体的生长速率，同时通过加入适当的晶型控制剂来控制产品的晶型和粒径。 3.纳米碳酸钙生产全过程能源管理还未引起重视
国内绝大多数碳酸钙企业未实施能源全过程管理，能源利用不充分、不合理。例如，煅烧工序中，窑气的出口温度约200℃，而工艺上空气压缩机等气体输送设备的进气温度要求在50℃以下，存在150℃的温差，多数企业未能充分利用；消化工序的消化反应和碳酸化工序的碳酸化反应均为放热反应，产生大量的热致使浆液温度较高，而碳酸化反应的起始阶段又需要使用冷冻机将大量生浆冷切至适当低的温度以满足工艺上晶型、粒径控制等要求；后续表面处理工序为了保证纳米碳酸钙以及处理剂的活性，又要求表面处理过程在高
温下完成，需要采用加热手段提高熟浆和处理剂的温度。可见，如果不能对整个生产过程的热能进行系统分析并合理设计布局，那么，系统自身的热能将得不到充分的应用，导致资源浪费。
4.纳米碳酸钙生产过程节能措施及低品位余热利用探索
通过对纳米碳酸钙生产全过程进行能源分析，耗能较多的是石灰窑、干燥、冷冻等工序以及各类机电设备的运行；余热较多的是在石灰窑、消化、干燥、碳酸化以及表面处理工序。
4.1石灰窑生产工序
幼儿园门禁石灰石煅烧工序根据使用燃料不同，可分为混料式立窑、气烧立窑、旋流动态煅烧窑、悬浮煅烧窑、回转煅烧窑、并流蓄热式立窑、沸腾窑等【6】。目前国内纳米碳酸钙生产企业普遍采用的是混料式立窑。该窑型具有操作简便、产量高、窑气二氧化碳浓度高等优点，但是也存在热效率偏低、污染物排放较高等问题。
活动看台（1）节能设计方面
新炉内胆由直筒式改为花瓶式。同时，通过设计合理的窑高与窑径比，设计助燃鼓风，炉墙和管道采用特殊的耐高温保温材料，减少了热损失，使预热层可以更好地利用燃烧层的余热预热石灰和燃料；使燃烧层的火苗分布更均匀、燃烧更充分；使卸料层的生石灰温度更快降温。
（2）低品位余热利用
窑气从石灰窑顶部排出温度一般在200℃左右，而工艺上空气压缩机等气体输送设备的进气温度要求在50℃以下，此处有150℃的温差可利用。根据纳米碳酸钙生产工艺的要求，有2个方向可利用：第一个为在窑气管道上设置气－水换热器或余热利用锅炉，产生热水，用于石灰消化工序；第二个为在除尘后设置气－气热交换器，用于石灰窑助燃进风的提温，可进一步减少燃煤消耗。
（3）采用智能控制系统精确控制
该系统通过计量传感器和进料调节器控制石灰岩矿石和无烟煤的比例，并通过提升机自动将石料和燃料输送到炉膛上的布料器中，通过实时视频传输监视及控制布料，实现石料和
燃料的均匀布料。同时，该系统可以实时监测炉膛关键部位的温度、风量、压力、灰分等数据，为工艺操作提供参考依据。通过智能控制系统的精确控制，节能效果进一步得到提高。
（4）窑气回收利用
新窑配置窑气脱硫除尘装置，并加大窑气管管道、由单边抽气改成双边管道抽气，提高窑气的收集率，经回收净化后输送至碳化工段使用。不仅解决了碳化工段窑气含量不足的难题，而且能够有效处理烧制石灰石时产生的二氧化硫等有害气体。
以上节能措施经广西华纳新材料股份有限公司实施，企业改造后的新型石灰窑与旧石灰窑对比，按每座石灰窑年产 31000 吨石灰计算，煤石比（无烟煤和石料消耗比）从 1:11.57 提高到 1:12.75以上，石料投入产出比（石料和石灰产品的投入产出比）从 2.15：1 降低至 2.00:1以下，预计单座新窑相比旧窑全年可节约无烟煤约 12%以上。
4.2产品干燥工序
（1）压滤工段。
经碳酸化反应后的熟浆中含有大量的水分，需进行固液分离，其固相为纳米碳酸钙，再经干燥等后续工序制取纳米碳酸钙产品。固液分离是纳米碳酸钙生产中减少水分方法中能耗最低的一种，因此，应尽量选用高效的设备最大限度地降低固相中的水分，以减少后续干燥工序中的能耗。
目前纳米碳酸钙行业固液分离普遍采用的是压滤法或离心分离法。由于离心分离法存在跑浆等问题，所以，压滤法成了大多数企业的首选。压滤法中使用最多的是板框压滤机，其中，配备有智能化控制系统的高压隔膜压滤机是当前纳米碳酸钙固液分离效率相对较高的一种。高压隔膜压滤机可将纳米碳酸钙滤饼固含量由60%提高至63%以上，可大幅减少干燥工段能耗。
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