湛江鋼鐵石灰工程中的先進技術

施宇亮

(寶鋼工程技術集團有限公司 上海201900)

1 前言

隨著煉鋼工業的發展，冶煉技術的不斷提高，煉鋼生產對主要造渣劑-石灰的質量提出了越來越高的要求。煉鋼工作者常說：“要煉好鋼必須造好渣”，概括了石灰質量對煉鋼造渣工藝的重要性。實踐證明，凡采用活性石灰煉鋼的企業都取得了顯著的經濟效益。因此采用性能活潑、反應能力強、造渣溶解速度快的活性石灰是當今我國煉鋼生產技術的發展趨勢。[1]

由于煉鋼用活性石灰的生產與石灰窯的窯型有關，根據調研，我國大部分滿足煉鋼快速冶煉用的活性石灰都是由回轉窯、雙膛窯和套筒豎窯生產的，如何提高回轉窯、雙膛窯和套筒豎窯的生產效率，降低生產成本，優化生產環境，這是市場發展的需要，也是設計者致力追求的目標。

2 工程概況

湛江鋼鐵石灰工程根據煉鋼和燒結的需求，建設規模的活性石灰及輕燒白云石實際總產量為84.59萬t/a，共建設兩座1000TPD回轉窯、一座600TPD雙膛豎窯及公輔配套設施，并預留后期發展用地。

湛江鋼鐵石灰工程目標為打造國內樣板廠，其在工藝路線設計、主要裝備的選擇等方面都要求很高。

采用回轉窯和雙膛豎窯結合的方式，最大限度地降低原料消耗系數，并提高低熱值煤氣的利用率。

2.1 工藝路線

原料石灰石采用水洗工藝，可以去除石灰石原料中的大量有害雜質，如SiO2等，避免有害物質在窯內煅燒時影響石灰的焙燒，產生結瘤、結圈等問題。但是水洗系統產生的污泥，對環境形成了二次污染，處理這部分污泥給生產方帶來非常麻煩的問題。

湛江鋼鐵石灰工程回轉窯和雙膛窯生產采用的原料石灰石均不采用水洗處理，簡化了工藝，目前回轉窯和雙膛窯生產正常，生產的活性石灰和輕燒白云石均完全滿足煉鋼對高品質活性石灰的需求。

湛江鋼鐵石灰工程的回轉窯和雙膛窯活性石灰生產線主要采用了振動篩篩分系統，雙膛窯系統將小于40mm的石灰石送至回轉窯原料系統供回轉窯使用，回轉窯系統將小于15mm的石灰石細粒篩分后返回原料場供其它用戶使用。原料系統中振動篩采用了高效棒條式振動篩，篩分效率高，可以非常有效去除粉料，避免篩網堵塞等問題，對原料的粒度提供了可靠保證，為回轉窯的正常焙燒創造了有利條件。

2.2 原料與燃料

2.2.1原料利用

600t/d雙膛窯采用40～80mm的石灰石作為原料，1000t/d回轉窯采用15～40mm的石灰石作為原料。雙膛窯在進窯前對原料石灰進行分級處理，小于40mm的石灰石直接送至回轉窯原料系統后供回轉窯使用。有效提高原料石灰石的利用率，降低石灰生產成本。

2.2.2燃料利用

石灰窯焙燒生產中，最主要的消耗是原料和燃料，而燃料的消耗占整個石灰生產成本的80%～90%，如何降低燃料消耗，直接關系到活性石灰的生產成本。

回轉窯是目前世界上主流石灰窯中單窯產量最高的窯型，可以實現高產量生產，其最高產量可達到1100t/d以上。回轉窯對燃料的熱值要求較高，在確保活性石灰產量和質量的情況下，最理想的燃氣熱值應大于14630kJ/Nm3。本工程中考慮因素：1)對焦爐煤氣的節約問題；2)減少回轉窯采用煤粉作為燃料而產生的結圈等問題。故回轉窯采用焦爐煤氣和轉爐煤氣混合的燃料，其熱值達到14630kJ/m3，實現了對能源的節約和有效利用，也確保了回轉窯的正常生產。

雙膛窯是目前主流窯型中最為節能的一種窯型，其單位熱耗可控制在3720kJ/kg石灰以內，其可采用熱值大于6688kJ/Nm3的低熱值煤氣，可以直接采用轉爐煤氣作為燃料，極大提高了低熱值煤氣的利用率，降低了煤氣的消耗。同時其具有布置緊湊、工藝流程短捷、環保效果好、自動化程度高、耐材磚型數量少而簡單等特點。[3]

2.2.3產品品質

回轉窯生產的活性石灰經過寶鋼多少年的實踐，其活性度、CaO含量等指標完全滿足煉鋼的需求，回轉窯生產的活性石灰從目前使用的情況看，在幾種主流窯型中，其品質對提高煉鋼造渣速度方面有著明顯的優勢。

目前湛江鋼鐵石灰工程的兩座回轉窯生產的活性石灰，活性度達到360ml以上，CaO達到95%以上，完全滿足了煉鋼的需求。雙膛窯作為世界上先進的窯型之一，其生產的活性石灰可達到350ml以上，CaO和殘余CO2指標均可達到要求，完全滿足湛江煉鋼和燒結的需求。

3 先進技術

3.1 節能技術

3.1.1耐材節能

為達到節能、環保、降低窯殼溫度和安全運行的目的，1000TPD石灰回轉窯采用新的材質配置方案，煅燒帶采用鎂尖晶石橄欖石復合磚，過渡帶采用低導熱紅柱石磚。

新型耐材鎂尖晶石鎂橄欖石復合磚，其工作層鎂鋁尖晶石磚具有良好的抗堿性氧化物(CaO和MgO)的侵蝕作用和良好的抗熱震穩定性，輕質層采用鎂橄欖石磚，導熱系數低，減小熱量的傳遞，因此既可以滿足使用工況要求又能夠達到較好的隔熱效果。復合磚是尖晶石和橄欖石材料優勢性能的集成，可以起到性能互補作用。

低導熱紅柱石磚：在過渡帶使用，與煅燒帶的鎂尖晶石鎂橄欖石配合使用，可以較大幅度降低整個筒體溫度，達到節能效果。

紅柱石磚具有以下特點：[2]

1)低導熱性，散熱少，實現節能。1000℃導熱系數小于1.1 W(/M·K)。

2)低熱膨脹性，窯襯結構穩定。紅柱石磚1000℃熱膨脹率0.65%左右，原鎂鋁尖晶石磚1000℃熱膨脹率為1.25%，紅柱石磚高溫下具有良好的體積穩定性和熱震穩定性，高溫下窯爐結構更加穩定。

3)良好的熱震穩定性，抗熱沖擊能力好。

兩條1000TPD回轉窯耐火材料的配置，充分發揮材料各自的性能優勢，達到節能、環保、安全和延長壽命的運行效果。

3.1.2窯型節能

湛江鋼鐵石灰工程主要目標是致力于優質服務煉鋼和燒結工序，在確保產品質量及需求量的前提下，采用了世界上最節能的600TPD雙膛并流蓄熱式豎窯，其熱效率高，廢氣排放溫度約120℃。生產實際單位熱耗低于3595kJ/kg石灰。風機采用變頻調速，對燃料準確計量，設熱值儀，嚴格控制熱工制度，減少燃料消耗。有效降低了工序能耗，從而降低了生產成本。

3.2 智能化設計

湛江鋼鐵石灰工程設計起點高，采用全自動、智能化控制技術，上料系統、燃燒系統、廢氣系統等均能根據設定的產量、熱耗等參數實現全自動運行，實現一鍵焙燒、一鍵開窯等智能化操作。石灰工程投產后勞動定員少、勞動效率高，人均產能每人每年超1.4萬噸，為國內同類石灰廠的幾倍，人工成本均遠低于國內同類工程。

3.3 環保技術

3.3.1成品保護及環境保護技術

石灰工程用原料石灰石粒度為15～80mm的石灰石和粒度為15～40mm的白云石，原料在從礦山到廠內原料場、再從原料場到石灰區域，經長途運輸、原料發生磨損、破碎，逐步積累粉末、細粒原料，容易在轉運過程中產生揚塵。石灰工程的成品為活性石灰及輕燒白云石，原料經過高溫煅燒后形成的高活性度成品，易破碎，易吸潮，易揚塵。

石灰工程中對于如何在輸送過程中保護成品的品質不降低、如何減少崗位粉塵濃度、保護環境采用了以下重要技術：

1)成品系統膠帶輸送機采用全封閉通廊形式

成品系統輸送機處理的物料為成品活性石灰及輕燒白云石。物料特性容易在輸送、轉運過程中破碎、產生粉塵。同時活性石灰極易與水發生反應，所以為了在輸送環節中確保成品灰的質量，以及為了抑制粉塵外揚對環境造成影響，成品系統室外皮帶機桁架全部采用彩板鋼結構全封閉通廊形式，避免粉塵外溢以及撒料掉落。

2)全流程除塵

石灰工程儲運系統主要由原料儲運篩分系統、成品儲運篩分系統、燒結石灰破碎系統和輕燒白云石壓球系統組成。

原料和成品物料在儲運系統的輸送、破碎、篩分處理過程中極易產生揚塵，故石灰工程對所有設備接口處、落料點都采取強制機械除塵，除塵點處設計除塵罩。同時根據皮帶寬度、落料高度等情況計算各除塵點的除塵風量，確定管道風速、除塵器規模，工程共設計了12套環境除塵除塵器，按區域就近布置在相應的位置。除塵系統的粉塵排放濃度≤15mg/m3。

3)除塵灰氣力輸送

湛江鋼鐵石灰工程共有16套除塵器中，3套工藝除塵器的風量較大，除塵灰產生量也較多，為了避免頻繁的罐車輸灰作業，以及減少除塵灰輸送產生的二次揚塵，3套工藝除塵器的粉倉下分別設置兩套出灰設施，一套是供吸引罐車使用的管接口，另外一套設計為全自動運行的氣力輸送系統，其可根據除塵粉倉料位自動聯鎖運行，通過氣力輸送管道將除塵粉送至成品倉區域的燒結粉倉，供燒結使用。

3.3.2輕燒白云石粉壓球技術

采用輕燒白云石粉壓球工藝，回收輕燒白云石篩下輕燒白云石細粒及除塵粉。通過合理的壓球機設備選型，提高成球率和強度。

壓球系統有效提高了輕燒白云石粉料的利用率，降低了輕燒白云石粉對環境的污染。

4 結論

湛江鋼鐵石灰工程在設計之初的定位就是“打造節能環保低成本的石灰產線”，其投產后在各方面表現出的優勢非常明顯。突出體現在：先進的工藝技術和裝備水平，實現一鍵開窯、一鍵焙燒；大型高效的焙燒設備，提高勞動生產率、產生規模經濟效益，降低噸產品生產成本；環保和清潔的生產線，排放指標≤15 mg/m3，把生產過程對環境的影響降至最低程度；低能耗的生產成本，最先進、高效的燃燒技術，降低燃料消耗水平，提高產品競爭力。