活性石灰竖窑窑型比选

1、活性石灰竖窑窑型比选陈子琦摘要介绍和对比了套筒窑、比膛窑、双梁窑三种活性碳窑的结构和工艺特点,可供企业建设或改造石灰窑时参改。关键词活性石灰窑结构工艺特点选用参考Comparasion and Selection of Three Types of Active Lime Shaft KilnsChen Ziqi(Chinese International Project Consulting Co.)AbstractThis paper provides introduction and comparasion of the structures and process characteri

2、stics of three active lime shaft kilns-BASK kiln,MAERZ kiln and FERCALX kiln,which can give references to construction or renovation of lime shaft kiln.Keywordsactive lime shaft kilnstructureprocess characteristicsreference for selection活性石灰用于转炉炼钢,具有缩短冶炼时间、提高钢水纯净度及收得率、降低石灰及萤石消耗等优点。因此,世界上发达国家已100%采用活

3、性石灰炼钢,我国也早在1983年冶金部召开第一次全国转炉炼钢会议时就明确的规定,转炉炼钢使用活性石灰是一项基本的技术政策。10多年来,我国冶金行业通过引进和自主开发建设了一批活性石灰窑,使优质活性石灰的产量占到了冶金石灰总产量的30%左右,但还远远不能满足需要,将来必然还要建设一系列的活性石灰窑。在冶金系统的活性石灰窑中,数量最大的是竖窑,如并流蓄热式双膛竖窑、环形套筒竖窑、双梁竖窑等。窑型比选是建设活性石灰项目中最重要的前期准备工作,我们根据多年来国内外考察研究的经验,将活性石灰竖窑中具有代表性的套筒窑、双膛窑、双梁窑比较介绍如下,供参考。这些窑型各有特点,各有其适用范围,究竟选用那种窑型应

4、结合用户的具体情况而定。1环形套筒竖窑(BASK窑)这种窑是德国贝肯巴赫炉窑公司(BECKENBACH KILNS GMBH)于1960年发明的,至今在全世界已建有300多座套筒窑,在我国大陆有9座,其中化工系统5座、冶金系统4座(在梅山、马钢等企业)。套筒窑由砌有耐火材料的窑壳和分成上下两段的内套筒组成,窑壳与内套筒同心布置,矿石位于窑体和内套筒之间的环形空间内以利于气流穿透,故名环形套筒竖窑。下内套筒位于竖窑的下部,结构为双层钢壳形成环隙,环隙内通空气冷却,其内外侧砌耐火砖衬;上内套筒悬挂在窑顶部。上下内套筒各有其不同的功能,上内筒主要是将高温废气抽出用于预热喷射空气;下内筒主要是用于产生

5、循环气流形成并流煅烧,同时起到保证气流均匀分布的作用。套筒窑的结构特点是因设置了内套筒在一个窑身内形成了并流煅烧。套筒窑设有两层燃烧室,燃烧室通过耐火材料砌筑的拱桥与内套筒相联。套筒窑使用的燃料为流体燃料,如天然气、焦炉煤气、转炉煤气、高焦混合煤气(发热值在1600kcal/Nm3以上)、电石炉气、轻油、重油、煤粉等,在上述燃料不足的情况下,也可添加少量的小块焦炭。套筒窑窑体从上到下分为:预热带、上部煅烧带(逆流)、中部煅烧带(逆流)、下部煅烧带(并流)、冷却带,其核心为下部并流煅烧带,石灰最终在下部煅烧带内烧成,保证了能够煅烧出优质活性石灰。套筒窑窑内废气在预热矿石及喷射空气后自身温度下降到

6、180左右由废气引风机抽出,经布袋除尘器净化后排空。整个窑体为负压操作,对窑体密封要求不高,可以在线观察到窑内的煅烧过程、在线取样及维修设备,因此,在所有竖窑中套筒窑作业率最高。2并流蓄热式双膛竖窑(MAERZ窑)这种窑的工艺原理是首先由奥地利的Alois Schmid 与Hermann Hofer 提出的,瑞士麦尔兹炉窑公司(MAERZ OFENBAU AG)于1965年获得专利许可权。目前,世界各国已建成这种窑300多座,在我国大陆有9座,全部在冶金系统(太钢、包钢等企业)。双膛窑有两个窑身,两个窑身交替轮换煅烧和预热矿石,在两个窑身的煅烧带底部之间有连接通道彼此连通,每隔12min换向一

7、次以变换窑身的工作状态。在操作时,两个窑身交替装入矿石,燃料分别由两个窑身的上部送入,通过埋设在预热带底部的多支喷枪将燃料均匀地分布在整个窑的断面上,使燃料得到均匀的燃烧。双膛窑使用的燃料也是流体燃料,如燃气、燃油、煤粉等均可。助燃空气用罗茨风机从竖窑的上部送入,助燃空气与燃料混合前在预热带先被预热,然后煅烧火焰气流通过煅烧带与矿石并流(在所有竖窑中,双膛窑的并流带最长),使矿石得到煅烧。煅烧后的废气通过连接两个窑身的通道沿着另一窑体的预热带向窑顶排出。由于长行程的并流煅烧,石灰质量很好。另外,由于两个窑身交替换向操作,废气直接预热矿石,热量得到了充分的利用,在所有竖窑中单位热耗最低。双膛窑为

8、密封正压操作,工作压力在40kPa左右。整个窑的操作控制(如换向、装料等)由PLC集中控制。3双梁窑(FERCALX窑)双梁窑是意大利弗卡斯公司(FERCALXS.P.A)多年来不断开发和改进的窑型,目前在全世界建有120座左右,在我国大陆有2座,其中化工系统1座、冶金系统1座(石家庄钢厂)。双梁窑的核心部分是采用两层烧咀梁,梁内有若干燃料管将燃料供给烧咀,烧咀分布在梁的两侧,将燃料均匀地分布在窑的断面上(双梁窑断面一般为方形或矩形),保证了在整个竖窑断面上均匀燃烧。烧咀梁采用导热油冷却,导热油带出的热量用于预热燃烧一次空气,使窑的热耗有所降低。双梁窑采用了双向压力系统,煅烧带以下为正压,煅烧

9、带以上为负压。燃烧所需的二次空气由鼓风机通过分布梁进入冷却带,使窑内煅烧带以下保持正压;窑上部的废气通过废气引风机抽出,使窑内煅烧带以上保持负压。双梁窑使用的燃料亦为流体燃料,如燃气、燃油、煤粉等。4三种活性石灰竖窑窑型综合比较上述三种窑型各有特点,其综合比较见表1。5结语任何窑型均有其特定的优点及缺点,窑型比选主要是根据用户具体条件结合窑特点进行综合比较,择优选定。例如,在国外,当燃料价格较低、投资占主导地位时,他们倾向于选择投资较低的套筒窑;当燃料价格上涨、投资因素占次要地位时,他们倾向于选择热耗较低的双膛窑。在国内,一些企业根据投资少、燃料为低热值煤气等特点选择了套筒窑;某企业根据需要煅

10、烧小粒度石灰石的特点选择了双膛窑。因此,窑型选择的关键是根据企业具体情况扬长壁短,抓住主要矛盾。表1活性石灰竖窑窑型综合比较表比较项目套筒窑(BASK)双膛窑(MAERZ)双梁窑(FERCALX)备注煅烧原理部分逆流、部分并流煅烧全程并流煅烧全程逆流煅烧指气流方向与物料方向相同(并流)或相反石灰活性度350ml,最高可达400ml350ml,最高可达400ml300ml,最高约350ml4N HC l5min滴定,是国内外实际生产数值石灰中残余CO2含量1.5%,最低可达1%1.5%,最低可达1%2%是国内外实际生产数值竖窑单位热耗376239713553376237623971kJ/kg石灰

11、竖窑单位电耗222522282325kW.h/t石灰竖窑年作业率98%91%94%94%不含配套设施的影响大、中修周期510年48年58年中修指局部更换耐材原料粒径比131212小大原料最小粒度30mm15mm30mm仅双膛窑已用小粒度使用燃料种类流体燃料流体燃料流体燃料燃气,燃油,煤粉燃气加压要求15kPa40kPa指入窑燃气的压力窑内工作压力负压,从-20至-350mmH2O正压,4000mmH2O煅烧带上部负压、下部正压窑体密封要求因负压要求不高因正压要求较高密封要求一般设备总重量较小较大中参照已建成项目引进设备重量较小较大较大参照已建成项目引进用汇量110万美元150200万美元200万美元参照已建成项目电力安装容量小大中参照已建成项目保安电源需要需要需要指不间断供电控制复杂程度简单复杂较复杂指竖窑系统控制耐材复杂程度复杂较复杂简单指砖型及砌筑故障率较低较高较高指工艺及设备故障操作与维护难易程度简单,负压操作,可在线维修与检测复杂,需频繁换喷枪及清理通道一般,但烧咀梁导热油系统较复杂投资需求量较小较高较高综合比较主要优点活性度高、作业率高