某鋼廠節(jié)能高效雙膛石灰窯技術(shù)特點(diǎn)

岳 杰

（中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司，北京100176）

1 前 言

隨著節(jié)能環(huán)保要求的提高，淘汰落后產(chǎn)能，現(xiàn)有小型石灰窯、回轉(zhuǎn)窯逐步被淘汰，新建大型、高效、環(huán)保石灰窯項(xiàng)目逐步增多，在新建的電石廠、鋼廠等配套了現(xiàn)代先進(jìn)窯型，取代淘汰的設(shè)備。目前，主要鋼鐵生產(chǎn)國(guó)在冶金石灰生產(chǎn)中窯爐種類(lèi)主要有回轉(zhuǎn)窯、雙膛窯、套筒石灰窯［1］。以上幾種窯型中，雙膛石灰窯的單位熱耗最低，綜合性價(jià)比最高，是具有環(huán)保、節(jié)能功能和機(jī)械化、自動(dòng)化程度較高的現(xiàn)代化石灰窯。結(jié)合某鋼廠600 t/d 雙膛窯的設(shè)計(jì)情況，詳細(xì)闡述了節(jié)能高效雙膛石灰窯的相關(guān)技術(shù)特點(diǎn)。

2 雙膛石灰窯設(shè)計(jì)概況

某鋼廠新建1 座600 t/d 雙膛石灰窯及配套設(shè)施，主要包括原料系統(tǒng)、窯本體系統(tǒng)、成品系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)房、配電室、循環(huán)水泵房、空壓站、煤氣加壓站及混合站、通訊系統(tǒng)、消防設(shè)施，區(qū)域總圖設(shè)施等［2］。

雙膛石灰窯采用蓄熱換熱系統(tǒng)，兩個(gè)窯身交替輪換煅燒和預(yù)熱礦石，使得煙氣中所含熱量得以有效回收利用，煙氣進(jìn)行熱交換后低溫排出，其熱效率是目前所有窯型中最高的。因此，雙膛石灰窯排煙溫度低、單位熱耗低，能節(jié)省能源、提高生產(chǎn)效率。其主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)為：燃料采用高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的混合煤氣，混合后熱值≥7 536 kJ/m3，原料粒度范圍40～80 mm，原料消耗系數(shù)1.78，平均年工作日330 d，工作班制365 d/3 班/8 h，煅燒溫度1 050～1 150 ℃，廢氣溫度150～220 ℃，產(chǎn)量400～600 t/d，單位產(chǎn)品熱耗約為3 558 kJ/kg 石灰，活性度≥350 mL（4N HL 10 min 滴定），生過(guò)燒≤5%，耐材壽命≥5 a，噴槍壽命≥2 a，單位產(chǎn)品電耗約為40（kW·h）/t石灰，單位產(chǎn)品氮?dú)夂牧考s為25 m3/t石灰。

3 節(jié)能高效雙膛石灰窯技術(shù)特點(diǎn)

3.1 技術(shù)特點(diǎn)

3.1 .1 爐窯規(guī)格

窯體主要設(shè)計(jì)參數(shù)：窯膛數(shù)量2個(gè)，噴槍74支，煅燒帶內(nèi)徑Φ4 500 mm，有效高度26 m，預(yù)熱帶9 m，煅燒帶10 m，冷卻帶7 m。

3.1 .2 工作原理

雙膛石灰窯有兩個(gè)豎直的窯膛，在窯體中下部有兩個(gè)連接通道將兩窯膛連通。煅燒工藝有并流和蓄熱兩大特點(diǎn)。所謂并流就是在石灰石煅燒時(shí)，燃燒產(chǎn)物和石灰石一起向下流動(dòng)，這樣有利于煅燒出高質(zhì)量的活性石灰。所謂蓄熱就是在窯膛A 煅燒時(shí)，煅燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)窯膛中下部的兩連接通道進(jìn)入窯膛B。進(jìn)入窯膛B 后，高溫?zé)煔庀蛏狭鲃?dòng)，將預(yù)熱帶的石灰石預(yù)熱到較高溫度，這一過(guò)程相當(dāng)于把煙氣的熱量在窯膛B 的預(yù)熱帶儲(chǔ)蓄起來(lái)。經(jīng)過(guò)窯膛B 的煙氣下降到一個(gè)很低的溫度后排出窯膛。這種工作原理充分地利用了煙氣余熱，保證了該種窯具有很高的熱效率。

兩個(gè)窯膛煅燒和蓄熱的功能是互換交替的。即一個(gè)窯膛煅燒，另一個(gè)窯膛蓄熱，12 min 后開(kāi)始換向，兩個(gè)窯膛的功能隨之互換。

3.1 .3 主要技術(shù)特點(diǎn)

1）并流焙燒。并流焙燒是雙膛石灰窯的首要技術(shù)特點(diǎn)，由于溫度最高的火焰接觸溫度較低的物料，使熱交換率很高，而溫度相對(duì)較低的熱氣體接觸即將燒好的物料，避免了過(guò)燒和欠燒，焙燒產(chǎn)品質(zhì)量較好，活性度較高，可達(dá)到350 mL 以上（按照YB/T 105—2005《冶金石灰物理檢驗(yàn)方法》測(cè)定），殘余CO2較少，一般不高于2%。

2）熱利用率高。由于采用了蓄熱換熱系統(tǒng)，高溫廢氣通過(guò)預(yù)熱窯膛排出，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的熱交換后將熱量傳給物料，廢熱得到充分利用，從而達(dá)到了節(jié)能的目的。在現(xiàn)有各類(lèi)窯型中，雙膛石灰窯的單位產(chǎn)品熱耗是最低的，可達(dá)3 558 kJ/kg以下。

3）排廢氣溫度和含塵量低。由于廢氣與物料換熱充分，所以排出廢氣溫度很低，廢氣溫度為70～130 ℃，廢氣中含塵濃度一般為5～10 g/m3，易于采取廢氣凈化處理措施，有利于減少環(huán)境污染。

4）供熱均勻。多支噴槍在兩個(gè)窯膛內(nèi)均勻分布，每支噴槍為相同范圍的窯膛空間提供熱量，使窯膛斷面上的熱量供應(yīng)均勻，利于產(chǎn)品的均勻穩(wěn)定焙燒。

5）質(zhì)檢方便。窯下設(shè)有多個(gè)質(zhì)量檢查門(mén)，通過(guò)檢查各部位的產(chǎn)品質(zhì)量可以調(diào)節(jié)相應(yīng)噴槍的燃料供給量來(lái)最終保證質(zhì)量。

6）設(shè)備可靠。石灰窯上的大部分設(shè)備都采用液壓操作，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，如空氣廢氣換向閘板、煙囪廢氣換向閘板、窯膛關(guān)閉閘板、加料料斗閘板、出料機(jī)、卸料閘板、料位指示器等。

7）窯體隔熱性能好。表面溫度低，既保護(hù)了環(huán)境，又節(jié)省了能源。

8）自動(dòng)化程度高。該窯采用PLC控制和LED顯示，按生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行集中監(jiān)視和自動(dòng)控制，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中所用的操作參數(shù)進(jìn)行記錄，并可隨時(shí)打印。

3.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1）無(wú)需清理，節(jié)省人力物力。環(huán)形雙膛窯不需要專(zhuān)門(mén)清理通道，解決了通道堵塞問(wèn)題。節(jié)約了人力物力，不需要設(shè)置專(zhuān)職清理人員、也不需要設(shè)置空氣炮等噴吹裝置。

2）節(jié)約成本，耐材壽命長(zhǎng)。耐材壽命比其他窯更長(zhǎng)。耐材設(shè)計(jì)整體性強(qiáng)，不需要中途修補(bǔ)維護(hù)，單位產(chǎn)品耐材使用維護(hù)費(fèi)用低。優(yōu)化的耐火材料設(shè)計(jì)，使耐材的型號(hào)縮減為6種，磚型得以簡(jiǎn)化。

3）工藝先進(jìn)，卸料均勻。采用抽屜式卸料機(jī)構(gòu)、液壓控制，卸料平穩(wěn)均勻，可調(diào)節(jié)卸料量。根據(jù)PLC 控制，卸料機(jī)構(gòu)可單獨(dú)卸料或組合卸料，從而較早處理窯內(nèi)膨料現(xiàn)象，防止結(jié)瘤的發(fā)生。

4）成品優(yōu)質(zhì)，溫度監(jiān)控。內(nèi)外窯壁安置熱電偶，監(jiān)控窯膛不同部位的溫度，便于準(zhǔn)確控制煅燒溫度，燒出高品質(zhì)石灰。

4 結(jié) 語(yǔ)

某鋼廠新建的高效節(jié)能石灰窯已于2020 年年底順利投產(chǎn)。目前石灰窯各系統(tǒng)設(shè)施運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)能、活性度等各項(xiàng)考核全部達(dá)標(biāo)。該節(jié)能高效型雙膛石灰窯技術(shù)具有先進(jìn)的工藝設(shè)計(jì)理念、可靠的設(shè)備配置、成熟的窯體結(jié)構(gòu)、節(jié)能高效的煅燒工序、智能化全自動(dòng)操控模式、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品指標(biāo)，在國(guó)內(nèi)外同行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)處于領(lǐng)先地位。能為用戶降低運(yùn)行費(fèi)用，提供低能耗、智能化的石灰生產(chǎn)系統(tǒng)，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。