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石灰竖窑丨全自动机械化石灰竖窑技术特点及工艺

--解密第三代具有国际领先水平的节能环保全自动机械化石灰竖窑关键技术

供稿:中国工控网 2016/7/28 14:02:04

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  • 关键词: 石灰竖窑
  • 摘要:节能环保全自动机械化石灰竖窑(三段式多性能自控节能环保竖窑)以它节能显著、环保达标、自动化程度高、成品质量高、建造成本低、建成周期短等优点深受到国营大中型、民营个体企业和国外许多国家的青睐

一、“第三代具有国际领先水平的节能环保全自动机械化石灰竖窑”主要技术特点:

主要综合特征:三高、两多、一低、零排放

三高:产量高、活性度高、经济效益高

两多:产品品种多、窑型性能多

一低:综合耗能低(煤耗、电耗、水等)

零排放:二氧化碳零排放(碳酸钙生产)

主要综合技术经济指标

1、炉子有效容积100-600m3

2、产量85-500t/d

3、热耗<960×4.1868KJ/Kg�石灰)

4、标煤用量120Kg/ Kg�石灰)(115-125kg范围内)

5、利用系数﹥0.85t/dm3)最高可达1.15

6、活性度 ≥320ml)(300-350范围内)

7、生石灰含钙量≥90 CaO%

8、生石灰的生过烧率﹤5-7%

9、石灰石耗损1.7- 1.8t/t�灰)

10、烟气中CO2的浓度38-43%

11、烟尘排放指标﹤50mg/m3

二、SDJHS型“第三代”石灰竖窑的工艺与装备介绍:(三段式多性能自控节能环保竖窑)

1、选择第三代最新节能的煅烧方法:

1)通过先进的煅烧机理节能,充分的利用余热热能:

为了有效的利用能源,炉窑上部和下部选择新的热交换的方法,极大限度的减小了热量从上部和下部的散失。从窑体下部鼓入助燃风,通过和窑内下部烧成的成品灰进行充分的热交换变成热风,物料靠自重克服煤气气流的浮力而缓慢向下运动,相继通过预热带、煅烧带、冷却带。炉料在降低过程中,与炽热的煤气进行着麻烦的热交换,并伴随着石灰石的分解和生石灰的晶粒的发育成长过程,当全过程完成时,窑上部排出的烟气温度在140℃以下,成品石灰也被助燃空气冷却降温至4060℃,余热充分利用后成品石灰通过密封卸料装配排出。

助燃空气由风机从炉体下部风道进来,通过集风装配与布风装配“计算机概率风帽装配”进行均压、均量后进来炉内,克服料粒阻力从下部上升至炉顶,在除尘引风机的吸引下,烟气通过管道输送到除尘器进行除尘。由于引风机的效用,使窑内料面上方形成微负压区。这个微负压确保了炉内气流顺畅,非常有利于煅烧带石灰石进行分解。

2)煅烧选择三段定位方法操控,炉况调控手段先进,调偏方法简单实用。

煅烧方法选择“三段定位”方法进行操控,通过在窑体上的调控装配可以把“预热带、焙烧带、冷却带”三带固定在可控区域,解决了了老式石灰窑无法调控煅烧带“上移”、“降低”的问题,使煅烧带温度的调整简单易行,同步窑体上部及下部设有料面温度调偏装配。当上部及下部出现炉况偏烧时,操控上下调控装配,即可调整上部偏烧和下部偏烧的炉况,轻微偏烧状况一般15-30分钟即可调整正常,出现偏烧严重的炉况,一般仅用1-3小时,即可调整过来。

在产量调整时,通过窑体上的调控装配可以把“三带”地方调整,通过供风方法调整、配风调整、配料调整、煅烧料位调整、温度调整等方法进行产品产量在30-100%范围调整。

3) 炉体设计选择全密封煅烧机理:

窑顶布料及窑底出灰装配全部选择了全密封煅烧机理,这样即确保了炉内气流分布稳定,又确保了煅烧带的温度连续,使得烧成的石灰有了高品质和高产量。

窑内耐火保温层选择高铝砖+轻质保温砖+隔热纤维+钢质炉壳共四层可达800-1000mm厚度。外层炉壳选择钢壳结构,抗震性好、轻度好,炉内耐火保温层设计寿命都在5年以上,经现场实测,燃料热值利用率达85%以上(一般窑炉在40-60%以下)。

2、选择第三代最新配料、混料、布料方法:

1)通过新型石灰石和煤炭配料设备,使混配料更精确、更便宜。

混配系统的称量装配选择具有全自动控制能力的自动称量装配。精度<3< span="">。在称量时,由变频控制的振动给料机分二次给料,通过调控装配,可以达到石灰石误差在2Kg以内,焦炭(煤)误差在0.20Kg内,并且,上次的称量误差,下次能够自动补偿。通过二者流量大小调节手段,使整个称量、混匀过程都实现自动控制,实现自动调节、自动补给。

2)布料设备结构奇特,具有多级筛分性能,使窑内布量混匀到极致。

 窑顶设计有具有二次混料性能的过渡仓,炉顶振动给料机(二氧化碳回收时使用段式给料机)均匀地将炉料送至一边布料、一边旋转的回转式布料器中,布料器可连续旋转布料也可以单点定点布料以调节布料的精确度。

新型布料器在炉内设计有机械手撒料装配,可实现加料混料布料性能,可确保料面均匀平整,旋转布料器可以将原料燃料均匀散落在料面上,布料的料面面积及形状可调,布料速度可自动调节,使得布料准确、可靠。布料器中关键结构均用耐高温、耐腐蚀材料制作,传动部分用及密封部分选择特制耐高材料,使得设备运转可靠,能在恶劣的环境中长期连续无故障运转,为石灰石的高质量煅烧提供了很好的工艺条件。

该布料器的特殊机械手结构能将石灰石和煤均匀混合后撒落到料面,可以实现在煅烧带使煤各处燃烧发热均匀,避免了由于布料不均匀导致煤多的位置温度高产生而过烧和结瘤,温度低的位置产生生烧,大大减小了由于布料不均匀而造成炉内偏料、结瘤严重,浪费燃料的情况,经过国内外用户的应用实测新型布料器相对于老式固定式布料器、冲击式旋转布料器、蜗壳式旋转布料器等生产每吨灰可节约焦炭(或煤)在20Kg以上。

第三代多性能旋转布料器与第二代旋转布料器及原日本同类型旋转布料器相比典型突出的新性能为具有多级筛分性能,可以把石料及燃料中的大块料直接布到炉窑中心,把小块料逐级布料到窑壁最外围,使窑内上火风压一致,有效地解决了“窑壁效应”及“中心下料漏斗效应”,而解决“窑壁效应” 及“中心下料漏斗效应”是下降石灰生过烧率的主要手段和必要手段。

该设备重量及价格只有老式“蜗壳式旋转布料器”等设备的30-40%

3、选择第三代最新供风、布风、富氧助燃技术:

石灰的煅烧是一种激烈的氧化反应,是燃料中的可燃成分与空气的氧气进行氧化反应,合理供风、加大供氧是节能石灰窑重要措施,节能窑所以节能供风供氧十分重要,而且有利于提高石灰活性度,传统的土窑选择的“闷烧”方法及传统竖窑采取的“层烧”方法是不可能生产出高活性、高产能的石灰的。

传统机械化石灰窑鼓风系统由高压离心风机和圆柱形或一级、三级简易塔形风帽组成,因无布风专用风道气流在窑内的分布趋向于四周炉壁,中间单位面积流量小,加剧了窑壁效应,易发生粘瘤,而且布风风压及风量不均,使石灰生过烧率居高不下。新型供风布风装配,通过窑内气流分布研究和优化设计,通对供风系统的优化设计,利用计算机概率供风原理模拟实验创新研制“均压概率风帽”装配,实现定量送风,使窑体统一截面上气流分布趋于一致,有效解决了窑壁效应及料柱抽芯问题,同步石灰生过烧率也可以下降5-8个百分点。

活性石灰竖窑在煅烧过程中,供风的大小和布风均匀程度,对石灰的活性度和烧结的生熟均匀度不可或缺,如供风不均匀就会出现偏烧,以至使过烧和生烧现象发生,大大影响了活性石灰的质量。供风,风为火源,风大火大,风均火就匀。“第三代” 风帽在设计中的供风方针是:“稳风压、均风量、低功率、大效果”,在设计中计算机仿真风帽吸取了国外的经验,结合我国原料(石灰和焦炭、煤炭)的质量和块度的大小,用计算机仿真模拟供风设计风帽,使助燃风可以科学的分层分布到所需求的窑内炉料断面上,使窑内气流均匀火焰燃烧强度一致窑内热气流由中向边由边向中流动,气流、气压分布科学合理。

“第三代计算机仿真风帽”装配分为一体式和分体式结构,可实现同窑炉煅烧不同原料生产应用及不同产量的生产需要。该设备装备制造技术已经申请发明专利,该技术的名称为“段式控能概率供风装配”。

“第三代”技术通过对石灰窑热量平衡的研究,将富氧助燃技术应用在了石灰生产的装配中,在保持石灰质量相对稳定的前提下,达到了节能降耗的目的,用专用装配与“第三代计算机仿真风帽”装配调配可实现石灰窑增氧中氧压的分配,实现富氧助燃的应用,据实测,富氧量达到23%时,可下降煤炭配比10%,可以达到节能的目的。

4、选择第三代最新排料、除瘤技术:

新型出灰机选择圆盘旋转结构,设计有6-9个排料刮刀,在排灰过程中,不挤压和摧毁块状石灰,使出灰过程中产生的粉灰量大大减小,该设备在排灰过程中可以使整个炉内料面降低平稳,保持了料面平整,在排灰过程中可以实现自动正转和逆转,使得上面的石灰块间的气流隙保持不变,从而保持气流顺畅,而不像其它排灰设备容易使炉内空隙变小气流紊乱。

新型出灰机出灰量的大小自动控制调整,可根据产量需求能很便宜调整出灰量,正常生产排料时为6点卸料,在生产中工艺人员根据原料和燃料的质量及外界因素的变更,根据需求调整炉况时它可调成单边出灰,单点出灰、本设备配合调整炉况便宜准确、得心应手。

该设备的研制成功,彻底解决了老式石灰窑选用的“螺椎出灰机”设备跑偏磨损严重事故率高、下料口堵料严重、不能调节料面偏料、石灰破损率高、设备造价高等问题,该设备价格只有同等石灰产量“螺椎出灰机”设备价格的20-30%

在出灰机上部设计有除瘤装配、当遇到炉况不正常产生大块结瘤物料时可以及时进行处理,使结瘤物料破碎能够正常降低消除炉外,当遇到大量、大块结瘤物料时可以开启排料通道进行急速排料处理。当遇到出灰机故障停机时可急速移除设备直接排料。

为确保成品石灰的质量和产量,务必做到不停助燃风连续生产,新型的段式密封阀出灰机也是高效自动化出灰生产中的关键设备,该设备可以把排灰筒中连续落下的石灰不断排到炉外,排灰过程中由于段式密封装配的密封效用,使助燃风能连续供风而不致从下面泄漏。

 段式密封阀出灰机设备配合盘式出灰机使用,在连续排灰中使炉内密封良好,不影响助燃风连续送风,排灰过程中不挤压和摧毁石灰块,可把600mm以下粒度物料直接急速排出炉外,该设备运转简单可靠,免经常维护,故障率极低。

“第三代”技术在窑体三代地方设计有探瘤、除瘤装配,该装配可以把窑壁上初期生成的结瘤及时发现并进行处理,使结瘤物料排除在萌芽状态。

5、选择第三代高活性剂、脱瘤、除硫技术:

“工业灰”很多用户对石灰的活性度提出了更高的要求,如冶金行业炼钢用灰、电厂脱硫灰、电石灰等,活性度的高决定了上述用户对石灰产品的价格高低,所以,提高活性度是煅烧冶金工业用灰的最高追求指标。

在燃煤混烧竖炉生产中,普通竖炉生产的石灰活性度一般在240-280 ml,“第三代”技术正常生产的石灰一般在300-330ml,而燃气石灰窑生产的石灰活性度一般都在340-370 ml,这是燃气窑与燃煤混烧窑石灰产品的一个显著区别。

唐山金泉冶金能源新技术建设有限公司在2003年就研制了“混烧窑专用活性添加剂”并一直在进一步研发提高活性剂的应用技术,在2009年开始推出了“新型石灰活性添加剂”技术与产品,该项技术可以使混烧窑的石灰活性度增加30-40 ml,该活性剂同步也可以应用于燃气石灰窑的生产。该“活性剂”在生产中每吨石灰只增加生产成本2元左右,而生产的石灰因提高了活性度销售价格至少可以提高30-50元,应用“活性剂”后,其产品活性度已经接近或达到普通燃气石灰窑的活性度了,其价值是显而易见的。

该“活性剂”的另一特征是在煅烧过程中因可以产生汽溶和加热介质的效用,可以急速冲刷窑壁产生的“结瘤”,一般的“结瘤”在生产中会很快粉化脱落。

 新研制的“第三代活性剂”技术增加了“脱硫”性能,由于“活性剂”在煅烧过程中对CaCO3MgCO3分解的结晶起到强烈的催化效用、使CaO晶格急剧急速长大,生成了疏松的、多孔的结晶体,使石灰气孔率较高、表面积加大,所以石灰表面存在的SO2全部脱落于石灰粉尘中,而石灰80%SO2存在于石灰表面中,煤炭中的SO2经过燃烧后也都变为细小粉尘存在于石灰粉尘中,所以“活性剂”的应用可以除掉原存在于原料和燃料中的绝大部分硫化物。

6、除尘系统创新设计,烟气达标、二氧化碳零排放。

使用布袋除尘器是国家环保部门一直推广使用的除尘设施,布袋除尘器的除尘效果优于其他如:多管除尘器、重力除尘器、水除尘器等除尘设备。

但是,布袋除尘器在使用过程中由于石灰窑窑顶烟气在生产失常时烟气温度过高,使布袋除尘器的布袋过早烧毁,使用户造成损失同步也影响除尘效果。而且由于混烧石灰窑生产中燃煤在燃烧过程中产生一定量的焦油,往往容易堵塞除尘器滤袋孔隙的,也下降了除尘效果与除尘器滤袋的使用周期。

“第三代”技术通过优化设计,在烟气进来除尘器前进行了空气流量与粉尘的重新混配,解决了烟气除尘温度高摧毁布袋问题,同步也把黏稠的焦油变成容易滤除的颗粒微尘,对于含SO2量高的烟尘,由于在除尘前的混配,粉尘中的CaO遇烟气中的水分发生潮解,与SO2反应生成CaSO4微尘,混合后进来除尘器,通过除尘达标排放。设计的除尘排放量为<50mg/m3,在生产中,经过实测在30-40mg/m3之间,经过除尘后,排放量极少,实现了综合除尘治理效果。

7、选择变频调速等手段,使设备节能运转。

该炉窑生产中所用的动力:助燃风系统、除尘系统、上料系统、出灰系统、布料系统、混配系统等多处需求调节运转的动力都选择了变频器控制和运转,避免了大马拉小车和无负荷空载运转的现象,卷扬上料系统设计应用了“平衡重力”装配,节约电能平均在40%以上。

8、自动化生产水平进一步提高,单人操控即可正常生产。

从原料斗上料—电子称称重—混配料—炉顶上料—布料—排灰—成品进料仓及风量调控—烟气调控—温度调控等全部实现自动化,需求调整炉况参数时,只在工控室中微机上操控即可。

 “第三代”技术实现了石灰生产从投入到产出全过程自动化作业,不但提高了产量和质量,而且下降了工人的劳动强度,改善了工作环境。经过近十几年的使用表明,它不但稳定可靠、故障率低、抗干扰能力强,而且称量系统精度高、性能齐全、操控简单方便,深受操控工人的欢迎。是石灰炉中比较理想的控制系统。

9、工程投资低,开发周期短、生产成本低、投资回报率高。

“第三代”技术把工程投资进一步下降是该技术的主要特性,按照日产200吨活性石灰的一座258m�竖窑计算,第一代原日本技术在我国的工程投资在450-500万元,第二代技术工程投资在350-400万元,而第三代技术经过再次优化设计,把工程投资控制在了250-300万元范围内,而产品的产量、质量又有了很大提高,经测算,目前竖窑工程投资在同等产量下只有回转窑工程投资的20%,而且工程开发周期只有3-4个月。

按照唐山地区2012年上半年当地价格计算:“第三代”竖窑每生产一吨石灰成本在260-280元(不含运费),而石灰的售价在480-530/吨,利润是非常可观的。经实测,应用第三代技术日产200吨石灰的竖窑,按照每吨最低80元利润计算可在5-6个月收回工程投资。


审核编辑(王雪)
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