焙烧工艺ppt课件

,焙烧工艺,二一三年三月,冶金石灰是钢铁生产的重要熔剂及造渣材料之一，我国各大、中型钢铁企业都有冶金石灰生产设施。宁钢于2008年8月19日建成投产二座KVS型回转窑，回转窑规格为4m60m，每座回转窑日产量为600吨。石灰工序按工艺分为：原料贮运筛分系统、焙烧系统、成品筛分贮运系统。回转窑焙烧的冶金石灰即是活性石灰，它的特点是活性度高（350ml）；国内外的生产实践证明，在转炉炼钢中使用活性石灰可使炼钢吹氧时间缩短10%；钢水收得率提高0.51%；石灰单位消耗量可减少1520%；萤石消耗量可减少2530%，并可提高脱硫、脱磷效果。自产大于5mm活性石灰主要是供转炉炼钢使用，小于3mm供烧结。,一、概述,一、概述,炼钢用熔剂的种类和使用目的,工艺流程,一、概述,工艺流程图,一、概述,1、概述用于生产石灰的原料是碳酸盐类岩石，以CaCO3为主要成分，通称为石灰岩，即石灰石。石灰石成因：由生物残骸、骨骼及贝壳等含钙物沉入湖底经若干年高温高压作用下逐渐形成。因此，石灰岩沉积时间长短不同，其物理、化学性质明显不同；沉积时间长则致密坚硬，反之，则疏松柔软。石灰石按性质分类：1）粒状结晶石灰石：岩石经变质形成的，纯度高。如建筑用大理石。2）致密石灰石：即普通石灰石，是烧制石灰的主要原料。杂质少的石灰石为青灰色或浅灰色。3）多孔石灰石：如鱼卵石等，这类石灰石孔隙多、疏松。4）土状石灰石：即白垩；质地酥软松散。5）泥灰质石灰石：含黏土质较高的石灰石，不能烧制石灰。,二、原料,2、石灰石的物理性质：石灰石结构应致密、坚硬，具有一定的力学强度，具有较好的耐热不崩裂性能；石灰石中不得混入泥沙和其它杂物，入窑前应进行水洗；石灰石粒度比不超过3，筛上物、筛下物应小于5%。,原料,二、原料,3、冶金用石灰石质量与评价：,原料,二、原料,4、宁钢原料质量及标准：,二、原料,5.石灰石中的杂质,5.1石灰石包含的有害杂质：SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O、P、S，应用在炼钢方面，P、S项目比较重要。石灰石内的杂质含量一般比较少主要是矿山开采过程中混入原料中的小颗粒泥土其主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3，故必须控制原料杂质的混入。5.2杂质对石灰生产的影响5.2.1杂质对宁钢原料运送的影响雨季时节，未经水洗的原料被泥沙包裹，极易在皮带下料口、原料仓下料口、振动筛网堵塞，清理十分困难，影响原料运送量及进窑原料质量。宁钢石灰石原料进厂方式：船运和汽运，品质存在较大差异。,原料,二、原料,5.2.2杂质对石灰生产烧成的影响焙烧过程中，原料中的SiO2、Al2O3、Fe2O3与CaO反应生成硅酸钙、铁酸钙、铁铝酸四钙等，消耗了有效CaO，同时生成的产物熔点很低，是造成结圈的重大因素之一。渣化生石灰表面孔隙堵塞、分解反应减速，脱CO2路径堵塞。结瘤、结块炉内结皮或结瘤，烧成炉炉况变坏。,二、原料,6、原料物料平衡,CaCO3CaOCO2Q10056X1X1100561.785即理论上1吨石灰需要1.785吨石灰石实际上石灰石的原料单耗低于理论值，因焙烧存在生烧及杂质影响。,二、原料,石灰石矿山,成本管理中存在的问题：原料已经以预热器前7#和10#皮带上的皮带秤进行结算；但成品还是以耗代产。,7、2012年宁钢原料实际单耗：,二、原料,二、原料,8、原料贮运筛分系统主要设备：1）原料仓：5个，料仓容积2000t/仓，贮存时间：3-4天2）筛下料料仓：2个，料仓容积320t/仓，贮存时间：3-4天3）振动筛：2台，台筛分能力250t/h，设备作业率约20%4)电机振动给料机:20台5)带式输送机:B=1200Q=1400t/h2台B=800Q=300t/h8台6）电动卸料车：1台,原料仓上卸料车,二、原料,二、原料,振动给料机,二、原料,9、原料输送流程,焙烧系统主要设备：由竖式预热器、KVS回转窑、煤气烧嘴、竖式冷却器等组成。,KVS窑,预热器,煤气烧嘴,冷却器,KVS窑示意图,三、焙烧工艺及设备,顶部料仓设有料位计控制加料量,1、竖式预热器功能：利用窑尾来的高温热烟气将石灰石预热，有部分的石灰石分解；排出的废气温度降低至300以内，热利用率高。,三、焙烧工艺及设备,三、焙烧工艺及设备,预热器料仓底部,三、焙烧工艺及设备,预热器料仓底部下料溜槽,三、焙烧工艺及设备,预热器下料溜槽插销与插孔,预热器排废气温度230,窑尾热气体1030左右,预热器剖面图：,预热器液压推杆共有12个推杆，液压站工作压力105KGcm2。,三、焙烧工艺及设备,2.窑头窑尾设有弹簧叶片式密封结构，结构简单可靠，密封效果好。,三、焙烧工艺及设备,3.回转窑焙烧用燃料及设备：焙烧石灰用燃料分为固体燃料（煤粉、焦炭）、液体燃料（重油）、气体燃料（焦炉煤气、转炉煤气、混合煤气等）三种。宁钢燃料主要以焦炉煤气为主，煤粉为辅。3.1回转窑焙烧石灰对气体燃料要求：煤气的发热值：煤气燃烧所达到的火焰温度应高于石灰的焙烧温度150，两者差值越大越好，有利焙烧温度调节。烟气的产率：发热值低的煤气比发热值高的煤气烟气产率高，有利石灰均匀加热。火焰的黑度：表征火焰的热辐射能力。煤气中的三原气体（H2O、CO2）含量越大，则火焰的黑度越高。,三、焙烧工艺及设备,3.2回转窑焙烧石灰对煤粉质量要求：煤粉中灰分：越低越好。煤粉中灰分（SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O、P、S等）在高温下形成的低熔点化合物是导致粘窑和结圈的重要原因；灰分控制小于是12%。挥发分：挥发分高有利煤粉点火和稳定燃烧，但过高不利制粉系统安全；一般22%左右。硫分：在焙烧石灰过程中燃料中硫将部分转入成品中，使成品中硫含量增加，对冶炼脱硫带来困难；硫控制在0.65%。水分：水分高将增加回转窑热耗，并影响燃烧效果；水分控制在1.5%。细度：小于200目筛下量90%,三、焙烧工艺及设备,三、焙烧工艺及设备,3.3宁钢回转窑用煤粉质量,3.4宁钢回转窑燃料用设备：Pillard烧嘴,三、焙烧工艺及设备,轴向空气,径向空气,煤气（COG/LDG）,烧嘴内部结构关系（由外至内）一次风空气轴向风AXIALAIR径向风RADIALAIR煤气GAS煤粉COAL中心风INSTRUEMENTAIR,三、焙烧工艺及设备,4.石灰石焙烧原理：CaCO3CaOCO2Q吸热反应为使反应由左向右移动，并使之连续不断进行，就需不断提供热量。当CaCO3的分解进行到气相中二氧化碳的分压与CaCO3表面上的二氧化碳压力达到平衡时，石灰石的分解停止。从石灰石（CaCO3）煅烧分解出的CO2气体必须及时排出，否则越积越多，就会阻碍分解过程。,三、焙烧工艺及设备,4.1焙烧工艺参数：一次风量7000m3/h二次风量25000m3/h二次风温700烧成温度1380-1460焦炉煤气用量8000m3/h（热值：4100kcal/m3)窑头压力0（-15Pa）窑尾压力-150（30)Pa窑尾O2控制0.5%2.0%CO含量00.5%,三、焙烧工艺及设备,当石灰石离开预热器后从窑尾进入回转窑焙烧4.2回转窑结中的热传递方式：,热辐射热传递由烧嘴火焰传递给耐火砖。大部分热传递以热辐射形式进行。,热对流:热传递由炽热气体传递给物料。,热传导热量在相接触耐火砖与物料之间进行。,三、焙烧工艺及设备,4.3回转窑中物料运动方式回转窑头尾斜度约3%，物料在回转窑内受重力、摩擦力、离心力共同作用下沿着横断面和轴向产生运动。根据窑转速不同，物料横断面运动状态：1）下滑运动：物料沿壁滑动；热量传递以辐射和传导为主，只限物料表层，焙烧效果不好，物料易粉化。原因：产量偏低，窑速慢。2）翻塌运动：物料提高后翻落；焙烧效果不是理想状态，物料易破碎。3）滚落运动：倾斜的物料沿斜面滚下，物料与窑壁无相对运动；传热效果好，是理想焙烧状态。4）抛落运动：物料沿着抛物线轨迹落下；物料对窑衬冲击大，不是理想焙烧状态。物料在回转窑内的运动情况直接影响焙烧质量和产量。,三、焙烧工艺及设备,4.4、物料在回转窑内停留时间的计算式：,式中：t物料在回转窑内滞留时间（min）L回转窑长度（m）D回转窑内径（m）i回转窑倾斜度Sin-3.5%n窑转速（r/min）Q物料休止角（度）F-窑内衬粘滞系数,三、焙烧工艺及设备,回转窑窑速计算经验式:n=0.00172WW回转窑日产量（吨）,4.5回转窑内的气体运动回转窑内的气体流动方向是从窑头至窑尾，气体流动对燃料燃烧和传热过程有直接影响，从而影响生产操作和产品产量、质量。回转窑内的气体包括：作为燃料用煤气（转炉煤气、焦炉煤气）、空气（一次风、二次助燃风）及废气（主要是C02）等。回转窑内气体流动通过窑尾除尘风机及烟囱的抽力，使窑头、窑尾产生负压。,三、焙烧工艺及设备,4.6窑头看火孔观察窑内焙烧情况：,三、焙烧工艺及设备,煤气,一次风,二次风,三、焙烧工艺及设备,在给定的热工条件下，石灰石的分解速度（cm/min）与通过烧成带时间的积小于石灰石粒级，石灰就会出现中心部分生烧，反之就容易造成过烧。石灰石结晶致密（小于2um)，则焙烧活性度高（大于300ml）；粗晶粒（大于是100um）则焙烧活性度低。,三、焙烧工艺及设备,三、焙烧工艺及设备,冷却机作用：二次风穿过冷却机内灼热的物料被加热后进入窑内助燃；同时物料在冷却机内被冷却。冷却机内结构：机内分为4个区域，且每个区域均设置有一个电磁振动给料机。通过控制给料机的振动频率可以控制料层厚度和烧成品排出温度以及冷却机产量。冷却工艺参数：成品出灰温度小于80,5.竖式冷却机,三、焙烧工艺及设备,5.1冷却机栅网物料从回转窑进入冷却机之前，首先要通过一层冷却机栅网，以便分离大块、渣块等。,冷却机栅网,栅网卸料溜槽,三、焙烧工艺及设备,5.2冷却机内二次空气流通方向,三、焙烧工艺及设备,5.3冷却机内部,三、焙烧工艺及设备,冷却机内部,三、焙烧工艺及设备,5.4冷却机卸料端,设置有电磁振动给料机内置大型除尘装置两个温度传感器温度传感器控制振动频率,三、焙烧工艺及设备,6.二次风机,三、焙烧工艺及设备,窑修后KVS窑正常点火升温曲线（窑尾温度）,三、焙烧工艺及设备,四、成品贮运筛分及质量,1、成品输送流程,2、成品贮运筛分系统主要设备：1）成品仓：7个，其中粉灰仓2个，料仓容积1000t/仓，贮存时间：约3天（保存期）。2）环锤中间供料仓：2个，料仓容积350t/仓，贮存时间：3天3）振动筛：2台，处理能力80125t/h，筛板5.55.5mm4）环锤式破碎机：2台处理能力100120t/h5）环链斗式提升机：2台提升量120t/h6）带式输送机：17台Q=130t/h300t/h（其中27#为300t/h）8）电动装车装置：2套9）振动给料机：6台,四、成品贮运筛分及质量,3.宁钢成品质量及标准,四、成品贮运筛分及质量,4、生石灰的烧成温度和生石灰的性质的关系,四、焙烧工艺及设备,麦尔茨双膛竖窑（瑞士）,五、国内外先进焙烧窑介绍,石灰石焙烧炉分为竖窑和回转窑二种，竖窑是垂直地铁壳，内部砌有耐火材料，一般原料从炉顶装入，燃料在窑中部燃烧，烧成物从下部排出。一般竖窑以对流传热为主要方式，而回转窑传热以辐射传热为主。竖窑原料粒度比回转窑大;竖窑：4080m6090mm回转窑：1030mm1545mm,套筒窑（德国）,五、国内外先进焙烧窑介绍,套筒窑由德国杠塞尔多夫石热源公