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活性石灰技術

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活性石灰技術

 國際上生產活性石灰的窯型有兩大類:一類是回轉窯,2000年以前以寶鋼引進美國技術為代表,目前回轉窯國產化程度已經非常高,單窯最大產能達1000t/d以上;另一類是豎窯,國內占有率較高的主要有雙膛窯、環形套筒窯等。

回轉窯、套筒窯、雙膛窯三種窯型均屬于中國石灰協會推薦的技術先進的環保節能型石灰窯。不同的石灰窯各有特點和適用范圍,企業需根據各種窯型的特點結合自身狀況選擇合適的窯型。大峘集團有限公司對回轉窯、雙膛窯、套筒窯三種石灰窯型均有深入的研究與應用,完全掌握三種窯型的各項關鍵技術,并做到全系統完全國產化,真正做到全自動化生產,在國內外三種窯型均有優良的業績。另外,大峘集團有限公司還與意大利PMT公司合作研發推廣LK型正壓豎窯。

1 回轉窯活性石灰生產工藝

對比回轉窯和豎窯,一般認為,回轉窯生產石灰質量最佳,并能適用各種燃料,且適用于大規模生產,大峘公司回轉窯最大產量為1200t/d。回轉窯適用于煅燒15-40mm的小粒度石灰石,在某些地區有原料成本低的優勢。回轉窯劣勢是占地面積較大、熱耗略高。

回轉窯活性石灰生產中有預熱器、回轉窯和冷卻器三大主要設備,統稱為“三大機”。生產

工藝流程如下。

預熱過程,石灰石經過篩分整粒后,合格石灰石(15mm-40mm)被運輸到豎式預熱器內進行預熱,預熱廢氣溫度在1000-1100℃。石灰石在預熱器內,下降的石灰石吸收向上升騰的熱廢氣中的熱量,這種充分的熱交換過程,使石灰石加熱并降低了廢氣溫度。

焙燒過程,石灰石的焙燒在回轉窯內完成,焙燒燃料可以采用混合煤氣、煤粉等,焙燒煙氣溫度1350 ℃。由于回轉窯煅燒過程中以1.0-1.5轉/min的速度轉動,石灰石在窯內翻滾,所以大量的高溫廢氣與石灰石之間可以進行充分且均勻的熱交換,熱交換的均勻性是其它窯型都不具備的。整個焙燒過程是負壓操作,揚塵少,石灰石在窯內停留時間為:60min。回轉窯的調速范圍:0.1-1.9轉/min,斜度為:3%,回轉窯窯襯采用高鋁磷酸鹽耐火材料。

冷卻過程,煅燒后的高溫石灰經回轉窯窯頭進入豎式冷卻器內進行冷卻,冷卻方式為鼓風冷卻,高溫的白灰在下降過程中與上升的冷空氣進行熱交換,白灰被冷卻,冷卻風被加熱,進入回轉窯作為助燃風,冷卻后的白灰經過底部的振給料機均勻排料。

 

寶鋼湛江鋼鐵項目配套建設有1000t/d活性石灰回轉窯兩座,為煉鋼和燒結提供優質石灰。該項目由大峘集團有限公司總承包,2#窯、1#窯分別于2015年8月29日、9月2日點火,于2016年1月通過功能考核,各項性能指標均優于技術協議上的要求。穩定產量為1150t/d,顆粒排放濃度為7~9mg/Nm3,單位熱耗952KCal/kg,產品活性度360ml以上。其各項指標均達了國際領先水平。

寶鋼湛江2*1000t/d活性石灰回轉窯工程

回轉窯燒嘴及豎式冷卻器

 

2 套筒窯

環形套筒窯是德國貝肯巴赫爐窯公司(BECKENBACH KILNS GMBH)于1960年代發明的。2000年前后引入我國。

套筒窯由砌有耐火材料的窯殼和分成上下兩段的內套筒組成,窯殼與內套筒同心布置,礦石位于窯體和內套筒之間的環形空間內以利于氣流穿透,故名環形套筒窯。下內套筒位于豎窯的下部,結構為雙層鋼殼形成環隙,環隙內通空氣冷卻,其內外側砌耐火磚襯;上內套筒懸掛在窯頂部。上下內套筒各有其不同的功能,上內筒主要是將高溫廢氣抽出用于預熱噴射空氣;下內筒主要是用于產生循環氣流形成并流煅燒,同時起到保證氣流均勻分布的作用。套筒窯的結構特點是因設置了內套筒在窯身內,形成了并流煅燒。 

 

套筒窯設有兩層燃燒室,燃燒室通過耐火材料砌筑的拱橋與內套筒相聯。套筒窯使用的燃料為流體燃料,如天然氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣、高焦混合煤氣(發熱值在1400kcal/Nm3以上)、電石爐氣、輕油、重油、煤粉等。目前在我國運行的套筒窯絕大部分是氣燒窯,大峘集團有限公司研發的煤粉燃料套筒窯于2015年投產運行成功,填補了一這領域的技術空白。
  套筒窯窯體從上到下分為:預熱帶、上部煅燒帶(逆流)、中部煅燒帶(逆流)、下部煅燒帶(并流)、冷卻帶,其核心為下部并流煅燒帶,石灰最終在下部煅燒帶內燒成,保證了能夠煅燒出優質活性石灰。
  套筒窯窯內廢氣在預熱礦石及噴射空氣后自身溫度下降到180℃左右由廢氣引風機抽出,經布袋除塵器凈化后排空。整個窯體為負壓操作,對窯體密封要求不高,可以在線觀察到窯內的煅燒過程、在線取樣及維修設備。

 

遷安九江煤炭3*600/天套筒窯

凌源翅冀礦業4*600/ 煤粉燃料套筒窯

(圖片最左側為煤粉系統)

 

3 并流蓄熱式雙膛豎窯

這種窯的工藝原理是首先由奧地利的Alois Schmid 與Hermann Hofer 提出的,瑞士麥爾茲爐窯公司(MAERZ)于1965年獲得專利許可權。由于熱耗較低,煤粉適應性好,近幾年市場占有率逐步提高。

雙膛窯有兩個窯身,兩個窯身交替輪換煅燒和預熱礦石,在兩個窯身的煅燒帶底部之間有連接通道彼此連通,每隔12min換向一次,以變換窯身的工作狀態。在操作時,兩個窯身交替裝入礦石,燃料分別由兩個窯身的上部送入,通過埋設在預熱帶底部的多支噴槍將燃料均勻地分布在整個窯的斷面上,使燃料得到均勻的燃燒。雙膛窯使用的燃料也是流體燃料,如燃氣、燃油、煤粉等均可。

助燃空氣用羅茨風機從豎窯的上部送入,助燃空氣與燃料混合前在預熱帶先被預熱,然后煅燒火焰氣流通過煅燒帶與礦石并流(在所有豎窯中,雙膛窯的并流帶最長),使礦石得到煅燒。煅燒后的廢氣通過連接兩個窯身的通道沿著另一窯體的預熱帶向窯頂排出。由于長行程的并流煅燒,石灰質量好,熱效率較高,在所有豎窯中單位熱耗最低。

 

雙膛窯為密封正壓操作,工作壓力在40kPa左右。整個窯的操作控制(如換向、裝料等)由PLC集中控制。

 河北鑫達鋼鐵  600t/d雙膛窯

4 LK

 

LK  正壓石灰窯是在梁式窯的基礎上發展而來的。梁式窯是上世紀四十年代,美國碳化鈣協會發明的。上世紀七十年代末,原特魯茲·弗卡斯公司購買了梁式窯技術,由以塞達博士為首的技術團隊對梁式窯進行開發,成就了現代全自動控制梁式窯。隨著時間的推移,塞達團隊對梁式窯的運行進行了跟蹤考核,發現有兩大缺點:第一,過多使用燒嘴梁造成了過大熱損;第二,由于是負壓運行,熱分布并不均勻,導致了石灰質量不均勻。于是,塞達博士帶領他的技術團隊對梁式窯進行了深入開發,結合 套筒窯某些特點,成就了 LK 正壓石灰豎窯。

 

LK 正壓石灰窯工藝流程簡圖

與傳統的梁式窯相較,LK 正壓窯技術有以下三個特點:第一,大幅降低了燒嘴梁的使用,引入周邊燒嘴;第二,將運行壓力由負壓變更為正壓;第三,出灰系統以體 積為準,代替了原來的以計重為準。

正壓石灰窯的主要技術特點:

-與某些豎窯相比較,LK 窯作為一個單筒豎窯,更加簡單:

·由于是單筒,占地面積比雙筒的豎窯小

·鋼結構用量少,降低了投資成本

·耐火襯簡單,耐材用量少,不需要異形磚以及特殊材質磚,耐材成本低

·耐火襯工作壽命奇長,維修費用很低

·由于工藝回路內壓力損小,所需設備(風機)能力低,節省設備投資以及降 低了電耗約 15-20kwh/噸灰

·操作非常簡便

-正壓運行的優越性:

·石灰冷卻均勻,高效預熱作為二次助燃鳳的石灰冷卻空氣

·通過預熱原料石和預熱廢氣(一次助燃鳳)高效回收廢氣熱涵

·向窯內整個截面均勻分配燃料和一次助燃鳳,燃燒效率高

·熱耗低,大約 860 大卡/公斤灰

·適應小粒度原料石,如可以使用 20-40mm 粒度的原料石

-LK 正壓石灰窯達到了以下技術性能:

· 日產量:100 – 400 噸

· 原料:石灰石和白云石,

粒度范圍:20 – 250mm,大/小塊比:1:2

· 燃料:氣體、固體和液體三種燃料,也可以設計成氣體/固體或氣體/液體 或固體/液體三種形式的雙燃料系統

· 熱耗:≤860 大卡/公斤石灰

· 電耗:≤22kwh/噸石灰

· 石灰質量:活性度 ≥ 360ml

 

· 石灰中 CO2 殘余量:≤ 1.5%

 

中的 LK 壓豎式石

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