能減排與冶金石灰窯型選擇

1、節(jié)能減排與冶金石灰窯型選擇2008年8月第33卷第4期耐火與石灰?15?節(jié)能減排與冶金石灰窯型選擇馬軍(冶金工業(yè)規(guī)劃研究院,北京100711)摘要:介紹了國(guó)內(nèi)各種石灰窯型的優(yōu)缺點(diǎn),根據(jù)節(jié)能減排的要求,按照不同窯型特點(diǎn),分析窯型選擇的影響因素以及對(duì)窯型選擇的看法.關(guān)鍵詞:石灰窯;優(yōu)缺點(diǎn);窯型選擇中圖分類號(hào):TK17文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16737792(2008)04001504EnergySaving,PollutantDischargeReductionandTypeSelectionofMetallurgicalLimeKilnsMaJun(PlanningResearchInstitu

2、teofMetallurgicalIndustry,Beijing100711,China)Abstract:Theadvantagesanddisadvantagesofthevaouskindsofdomesticlimekilnsaredescribed.Accordingtotherequirementsofenergysavingandpollutantdischargereductionandthefeaturesofdifferentkilns.theinfluencingfactorsforkilntypeselectionareanalyzedandopiniononkiln

3、typeselectionisgiven.Keywords:Limekiln;Advantagesanddisadvantages;Kilntype1問題的提出石灰作為煉鋼的重要輔助原料.直接影響著鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)成本.使用優(yōu)質(zhì)活性石灰,可明顯提高鋼水質(zhì)量,增加鋼產(chǎn)量,降低冶煉成本,穩(wěn)定生產(chǎn)操作.為冶煉自動(dòng)化創(chuàng)造良好的條件.現(xiàn)在國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)已普遍認(rèn)識(shí)到建設(shè)活性石灰生產(chǎn)設(shè)施對(duì)企業(yè)取得顯著經(jīng)濟(jì)效益的重要性.近五年,我國(guó)鋼鐵行業(yè)活性石灰生產(chǎn)能力進(jìn)入快速增長(zhǎng)期,活性石灰生產(chǎn)能力由2003年的850萬t增加到2007年的1500萬t.僅2007年就增長(zhǎng)了近300萬t】.活性石灰窯型多種多樣.各有其特

4、點(diǎn),在滿足質(zhì)量要求的前提下,選擇什么窯型,對(duì)企業(yè)未來生產(chǎn)運(yùn)行可能產(chǎn)生一定的影響.當(dāng)前,我國(guó)鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排的任務(wù)十分繁重,作為鋼鐵生產(chǎn)的組成部分.石灰行業(yè)同樣面臨著壓力.因此在新形勢(shì)下,未來的石灰窯型選擇必須把節(jié)收稿日期:20o8一O516作者簡(jiǎn)介:馬軍(1959一),男,高級(jí)T程師能減排作為重要的考慮因素.本文就國(guó)內(nèi)主要窯型及特點(diǎn)作簡(jiǎn)要分析,并就鋼鐵企業(yè)建設(shè)中選擇窯型的原則和思路提出個(gè)人的觀點(diǎn).供決策者參考.2窯型比選我國(guó)與世界上主要鋼鐵生產(chǎn)國(guó)在冶金石灰生產(chǎn)中窯爐種類基本一致.主要有:回轉(zhuǎn)窯,雙膛豎窯,套筒豎窯,弗卡斯窯(又稱梁式豎窯),焦炭豎窯等.此外,我國(guó)自上世紀(jì)六十年代開發(fā)了利用低熱值

5、煤氣的氣燒豎窯以及各類簡(jiǎn)易窯爐(代表性的有中國(guó)石灰協(xié)會(huì)推薦的節(jié)能立窯).實(shí)踐證明按工業(yè)化生產(chǎn)條件.回轉(zhuǎn)窯,引進(jìn)類豎窯(雙膛豎窯,套筒豎窯,弗卡斯豎窯)以及國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯可生產(chǎn)出活性石灰.(1)回轉(zhuǎn)窯:在全世界廣泛采用,回轉(zhuǎn)窯具有以下優(yōu)點(diǎn):第一,焙燒的石灰質(zhì)量在所有窯型-16?REFRACT0RIES&LIMEAug.2008V0l_33NO.4中最好;第二.能燒5mm以上的碎石原料,有利于礦山資源的利用;第三.機(jī)械化程度高,控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單,生產(chǎn)操作容易;第四,單窯產(chǎn)能最高.其缺點(diǎn)是熱耗比豎窯高.設(shè)備重量大,占地多,投資高.(2)引進(jìn)類豎窯(雙膛豎窯,套筒豎窯,弗卡斯豎窯):在全世界廣泛采用

6、,這種類型豎窯具有以下優(yōu)點(diǎn):第一,焙燒的石灰質(zhì)量好;第二,廢熱能較充分利用.熱效率較高;第三,與回轉(zhuǎn)窯相比,占地面積小;第四,排出的廢氣溫度和粉塵含量較低.易于采取廢氣凈化處理措施,有利于減少環(huán)境污染.雙膛窯缺點(diǎn)是機(jī)械設(shè)備復(fù)雜.要求操作工人素質(zhì)較高.窯體正壓操作,檢修困難.用煤粉作燃料時(shí),對(duì)煤質(zhì)要求苛刻.套筒窯缺點(diǎn)是窯體結(jié)構(gòu)復(fù)雜.對(duì)窯襯耐材質(zhì)量和砌筑要求高,日常維護(hù)量稍大.梁式豎窯不足之處是國(guó)內(nèi)建設(shè)的窯型少.石灰產(chǎn)品檔次與其它引進(jìn)窯相比稍有差距.(3)國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯:該窯型是國(guó)內(nèi)開發(fā)的傳統(tǒng)窯型.石灰質(zhì)量適中.在活性石灰窯型中建設(shè)投資最低.由于采用煤氣為燃料,石灰質(zhì)量在原燃料條件滿足要求時(shí).可達(dá)到

7、活性石灰標(biāo)準(zhǔn)的下線.不足之處是窯頂廢氣溫度高,熱效率低,單窯產(chǎn)量低.近幾年針對(duì)氣燒窯存在的問題,國(guó)內(nèi)開發(fā)研制了改進(jìn)型氣燒窯.原窯型不足之處有所改善.但投資增高.(4)其它窯型:傳統(tǒng)機(jī)械化焦炭豎窯是國(guó)內(nèi)焙燒冶金石灰的主要熱工設(shè)備.投資少,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便.但也正因?yàn)槿绱?布料不均,無有效的調(diào)控手段,造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,指標(biāo)波動(dòng)大.生過燒嚴(yán)重.節(jié)能立窯是在簡(jiǎn)易窯的基礎(chǔ)上對(duì)其窯型結(jié)構(gòu),環(huán)保和供風(fēng)系統(tǒng)改進(jìn)而成.改進(jìn)后.質(zhì)量明顯提高且穩(wěn)定,投資低,環(huán)保條件有了很大改善.表1列出了國(guó)內(nèi)主要窯型近三年主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的平均值【2,從中可以粗略分析各窯型的主要特點(diǎn).表1冶金石灰窯型技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)比較3窯型

8、選擇的影響因素分析不同窯型,特點(diǎn)各異;不同企業(yè),不同時(shí)期,選擇窯型時(shí)各項(xiàng)特點(diǎn)的權(quán)重也有所不同.3.1從節(jié)能減排因素考慮能耗水平以麥爾茲雙膛豎窯最好.國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯最差.雙膛豎窯設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)獨(dú)特.其熱效率可達(dá)到85%以上.最低的熱耗,意味著最低的能源消耗,意味著最低的廢氣污染物因子(NOx,SOx,CO:)排放.國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯由于設(shè)計(jì)缺陷,并采用低熱值燃料.窯頂廢氣溫度過高,導(dǎo)致能源消耗在所有窯型中最高.分析各種窯型環(huán)保特性.回轉(zhuǎn)窯的廢氣含塵濃度最高,數(shù)倍于其它窯型,主要原因是回轉(zhuǎn)窯特殊的焙燒物料運(yùn)動(dòng)方式所造成.3.2從資源綜合利用因素考慮傳統(tǒng)的豎窯焙燒原料塊度要求應(yīng)大于40mm,而石灰石礦山開采,其原

9、礦塊度組成一般小于4Omm的占到總量的1/3左右.考慮綜合利用因素,回轉(zhuǎn)窯具有很大的優(yōu)勢(shì)(10mm以上).近年來,麥爾茲公司開發(fā)出一種專有技術(shù),雙膛豎窯可以焙燒20mm以上的石灰石原料,因此從資源綜合利用角度看,回轉(zhuǎn)窯和雙膛豎窯有利于提高資源綜合利用率.在水泥行業(yè)不發(fā)達(dá)地區(qū),碎石資源綜合利用顯得尤為重要.3.3從生產(chǎn)規(guī)模因素考慮2008年8月第33卷第4期耐火與石灰?17?在石灰行業(yè),設(shè)備大型化是發(fā)展方向,大型化有利于生產(chǎn)管理,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低燃料的單耗.從技術(shù)成熟,應(yīng)用實(shí)踐看,目前回轉(zhuǎn)窯最具備大型化條件.回轉(zhuǎn)窯焙燒石灰單窯年產(chǎn)能最大可達(dá)到50萬t.引進(jìn)類豎窯產(chǎn)能最大可達(dá)到20萬t左右,而

10、國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯最大僅為5萬t.3.4從產(chǎn)品質(zhì)量因素考慮石灰窯型按產(chǎn)品質(zhì)量(活性度)劃分大體可分為三個(gè)檔次:第一檔次,回轉(zhuǎn)窯,雙膛豎窯,套筒豎窯,活性度在350ml左右;第二檔次,弗卡斯豎窯,國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯,活性度在320ml左右:第三檔次,焦炭豎窯,節(jié)能立窯,活性度在280ml左右.因此,生產(chǎn)活性石灰的窯型應(yīng)從前兩個(gè)檔次中選擇.3.5從經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)角度分析煉鋼生產(chǎn)必須采用活性石灰.因此選擇生產(chǎn)煉鋼用活性石灰的窯型必須從回轉(zhuǎn)窯,引進(jìn)類豎窯以及國(guó)產(chǎn)氣燒窯中選擇.當(dāng)不考慮活性度指標(biāo)所帶來的對(duì)煉鋼的經(jīng)濟(jì)效益影響因素時(shí).可以通過計(jì)算不同窯型壽命期內(nèi)單位產(chǎn)量年費(fèi)用值(即:各年發(fā)生費(fèi)用的折現(xiàn)值累計(jì)后的年值)大小來進(jìn)

11、行窯型運(yùn)行費(fèi)用的比選.用以下公式3計(jì)算:,V=Ic0t(P/F,i,t)I(A/P,i,n)Lt=0J式中:n一壽命期期數(shù)t一壽命期內(nèi)時(shí)間序列,t=1,2,ni一基準(zhǔn)收益率CO.一第t年的費(fèi)用流出值P一現(xiàn)值F一終值A(chǔ)一年值從測(cè)算結(jié)果分析,窯型的建設(shè)期一次性投資與生產(chǎn)期每年經(jīng)營(yíng)費(fèi)用相比,后者是決定因素.比如.雙膛豎窯與國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯相比.雙膛窯建設(shè)投資雖高,但由于消耗低,年經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低,從整個(gè)設(shè)備壽命期考察.選擇雙膛豎窯比國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯經(jīng)濟(jì)上更加合理(即累計(jì)各年費(fèi)用折現(xiàn)值低).若考慮兩種窯型的產(chǎn)品質(zhì)量所帶來的經(jīng)濟(jì)效益因素.雙膛窯優(yōu)勢(shì)更加明顯.3.6從燃料適應(yīng)性因素考慮企業(yè)的燃料條件是選擇窯型一個(gè)重要因

12、素.回轉(zhuǎn)窯必須使用以焦?fàn)t煤氣為主的高熱值煤氣(3500x4.18kJ?m以上),也可以使用煤粉;雙膛窯,套筒窯,雙梁窯等進(jìn)口豎窯可使用以轉(zhuǎn)爐煤氣為主的混合煤氣(1800x4.18kJ?m.左右);豎窯規(guī)格較大時(shí).煤氣熱值應(yīng)適當(dāng)調(diào)高為好,否則會(huì)影響石灰窯的利用系數(shù).煤氣不足時(shí).也可燒煤粉.套筒窯還可以焦炭和煤氣混燒,焦炭加入量最大為總熱值的30%:國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯可采用低熱值煤氣lO00x4.18kJ?m,對(duì)煤氣綜合利用有利,但廢氣量大,能源消耗極高.焦炭豎窯只能以焦炭為燃料.4對(duì)窯型選擇的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)在鋼鐵行業(yè)內(nèi).人們已認(rèn)識(shí)到活性石灰在鋼鐵生產(chǎn)中所發(fā)揮的作用.但選擇什么樣的焙燒石灰窯型則需要各企業(yè)根據(jù)

13、各自的具體情況經(jīng)過調(diào)查,比選,論證后決定.筆者就此提出幾點(diǎn)認(rèn)識(shí).4.1鋼鐵行業(yè)應(yīng)全面推廣采用活性石灰窯型石灰作為熔劑主要用于鋼鐵生產(chǎn)中的煉鋼和燒結(jié)工序.而活性石灰窯型的產(chǎn)能目前僅能滿足鋼鐵生產(chǎn)總用量的一半.即仍有一半的普通石灰.采用活性石灰煉鋼在鋼鐵企業(yè)已形成共識(shí).各鋼鐵企業(yè)近年來活性石灰窯的建設(shè)速度正在加快.但是對(duì)于燒結(jié)生產(chǎn)所使用的石灰熔劑.質(zhì)量差距很大.一些企業(yè)受傳統(tǒng)觀念影響.對(duì)燒結(jié)用石灰重視不夠.目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)仍采用簡(jiǎn)易窯或土窯生產(chǎn).生產(chǎn)過程無質(zhì)量保證措施.石灰產(chǎn)品質(zhì)量差.同時(shí),從節(jié)能減排角度看,這類窯型基本無環(huán)保措施,能耗高,當(dāng)屬淘汰之列.燒結(jié)生產(chǎn)配加活性石灰的效果有以下幾個(gè)方面:有

14、利于強(qiáng)化燒結(jié),實(shí)現(xiàn)厚料層燒結(jié),燒結(jié)速度明顯提高,燒結(jié)產(chǎn)量增加,此外燒結(jié)礦品位得到改善.4.2堅(jiān)持大型化的方向目前.在國(guó)內(nèi)很多鋼鐵企業(yè)仍在籌劃建設(shè)活性石灰生產(chǎn)設(shè)施.而在未來5-10年,隨著我國(guó)鋼材市場(chǎng)增長(zhǎng)趨勢(shì).很多鋼鐵企業(yè)都制定未來的發(fā)展規(guī)劃.改變石灰生產(chǎn)落后現(xiàn)狀與滿足未來的發(fā)展是企業(yè)面臨的兩個(gè)問題.因此在石灰窯型選擇時(shí).應(yīng)注意統(tǒng)籌協(xié)調(diào)好現(xiàn)狀與未來的關(guān)系.可適當(dāng)在規(guī)格上選大.以避免窯型規(guī)格過小,窯爐座數(shù)過多的狀況.設(shè)備大型化,有利于降低燃料和動(dòng)力消耗.減少污染.是企業(yè)發(fā)展的必由之路.-l8-REFRACT0RIES&UMEAug.2008Vo1.33No.44.3選擇窯型必須與鋼鐵企業(yè)的

15、產(chǎn)品規(guī)模和品種相適應(yīng)先進(jìn)的焙燒窯爐可以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的活性石灰.但先進(jìn)的生產(chǎn)窯爐往往造價(jià)高,生產(chǎn)成本高.企業(yè)選擇什么檔次的窯爐主要取決于經(jīng)濟(jì)實(shí)力,在此前提下一般而言生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)板材,管材,優(yōu)質(zhì)特殊鋼材,優(yōu)質(zhì)建筑鋼材的企業(yè)都需要最好的活性石灰,以提高鋼水的脫硫,脫磷效果.對(duì)生產(chǎn)以普通建筑鋼材為主的企業(yè),在資金條件緊張的情況下,低檔活性石灰也可滿足其煉鋼的要求.在規(guī)模上,大型企業(yè)(每年800一l000萬t鋼以上)所建石灰窯爐應(yīng)首選年產(chǎn)20萬t以上的大規(guī)格窯型,這樣可以充分發(fā)揮設(shè)備優(yōu)勢(shì),低成本的生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)活性石灰.中型企業(yè)(每年200800萬t鋼)可選擇年產(chǎn)l0萬t以上的窯型,既可避免選擇大規(guī)格設(shè)備單機(jī)生產(chǎn).

16、也滿足設(shè)備大型化的需要.小型企業(yè)(每年200萬t鋼以下)多選擇年產(chǎn)5萬t左右的豎窯,以保證設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn).正常生產(chǎn).4.4窯型選擇要充分考慮國(guó)情節(jié)能減排,提高土地利用率是我國(guó)今后相當(dāng)一段時(shí)間工業(yè)建設(shè)的指導(dǎo)方針.回轉(zhuǎn)窯優(yōu)點(diǎn)很多,但是廢氣量大,熱效率低,只能使用高熱值燃料,占地面積大.筆者通過多年的調(diào)查研究認(rèn)為.根據(jù)中國(guó)國(guó)情,回轉(zhuǎn)窯不宜過量發(fā)展,特別是我國(guó)中小型鋼鐵企業(yè)應(yīng)慎重選擇回轉(zhuǎn)窯.即使大型鋼鐵企業(yè),全部回轉(zhuǎn)窯方案也存在很多弊病.回轉(zhuǎn)窯最重要的優(yōu)點(diǎn)之一是能”吃”細(xì)粒原料,有利于原料綜合利用.但中國(guó)水泥工業(yè)發(fā)達(dá),使得細(xì)粒原料可以作為水泥生產(chǎn)原料,得到綜合利用而不被浪費(fèi),這一點(diǎn)與很多發(fā)達(dá)國(guó)家不同.在

17、國(guó)內(nèi)各企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中沒有回轉(zhuǎn)窯的石灰企業(yè)原料綜合利用問題絕大多數(shù)得到解決.豎窯中,國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯已基本完成歷史使命,其熱效率低,能耗高已成為致命缺點(diǎn).雖然國(guó)內(nèi)很多鋼鐵企業(yè)仍在應(yīng)用,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看.應(yīng)該逐步減少.在雙膛豎窯,套筒豎窯,弗卡斯豎窯三類引進(jìn)豎窯窯型中,雙膛豎窯以其最高的熱效率,目前獲得最多企業(yè)的青睞,筆者認(rèn)為在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)作為今后重點(diǎn)考慮的窯型.特別是最近麥爾茲公司推出的燒小塊原料雙膛窯型,更增加了雙膛窯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì).4.5窯型與規(guī)格盡可能統(tǒng)一新建石灰窯型的確定除工藝技術(shù)因素外,還要依據(jù)企業(yè)場(chǎng)地條件,資金狀況,燃料條件等外部因素來決定.選擇的窯型和規(guī)格以盡可能單一為原則.設(shè)備的統(tǒng)一有利于生產(chǎn)管理,職工培訓(xùn),減少備品備件庫(kù)存.從而可降低生產(chǎn)成本.參考文獻(xiàn)(1劉啟勝,尹保明.(2007年中國(guó)石灰行業(yè)發(fā)展報(bào)告2依據(jù)20052(KF/年中國(guó)石灰協(xié)會(huì)發(fā)布的中國(guó)石灰行業(yè)發(fā)展報(bào)告整理(3芮光雨等.項(xiàng)目決策分析與評(píng)價(jià)(4葉恩東.活性石灰對(duì)攀鋼釩鈦磁鐵礦燒結(jié)的影響(上接第14頁(yè))漿一定要飽滿,磚縫要小于1.5mm,下拱要預(yù)砌筑,保證