活性石灰豎窯窯型比選

1、活性石灰豎窯窯型比選陳子琦摘 要 介紹和對比了套筒窯、 比膛窯、 雙梁窯三種活性碳窯的結構和工藝 特點, 可供企業(yè)建設或改造石灰窯時參改。關鍵詞 活性石灰窯 結構 工藝特點 選用參考Comparasion and Selection of Three Types of Active Lime Shaft KilnsChen Ziqi(Chinese International Project Consulting Co.)Abstract This paper provides introduction and comparasion of the structures and process

2、 characteristics of three active lime shaft kilns-BASK kiln,MAERZ kiln and FERCALXkiln,which can give references to construction or renovation of lime shaft kiln.Keywords active lime shaft kilnstructure process characteristicsreference for selection活性石灰用于轉爐煉鋼 , 具有縮短冶煉時間、提高鋼水純凈度及收得率、降 低石灰及螢石消耗等優(yōu)點。因此

3、,世界上發(fā)達國家已 100%采用活性石灰煉鋼 , 我 國也早在 1983年冶金部召開第一次全國轉爐煉鋼會議時就明確的規(guī)定 , 轉爐煉 鋼使用活性石灰是一項基本的技術政策。 10多年來, 我國冶金行業(yè)通過引進和自 主開發(fā)建設了一批活性石灰窯 , 使優(yōu)質活性石灰的產量占到了冶金石灰總產量的 30%左右, 但還遠遠不能滿足需要 ,將來必然還要建設一系列的活性石灰窯。在冶 金系統(tǒng)的活性石灰窯中 ,數(shù)量最大的是豎窯 ,如并流蓄熱式雙膛豎窯、 環(huán)形套筒豎 窯、雙梁豎窯等。窯型比選是建設活性石灰項目中最重要的前期準備工作 , 我們 根據(jù)多年來國內外考察研究的經驗 , 將活性石灰豎窯中具有代表性的套筒窯、雙

4、膛窯、雙梁窯比較介紹如下 ,供參考。這些窯型各有特點 , 各有其適用范圍 , 究竟 選用那種窯型應結合用戶的具體情況而定。1環(huán)形套筒豎窯（BASK窯）這種窯是德國貝肯巴赫爐窯公司（BECKENBACHHLNS GMBH于 1960年發(fā)明的, 至今在全世界已建有 300多座套筒窯,在我國大陸有 9座,其中化工系統(tǒng) 5座、冶 金系統(tǒng) 4 座（ 在梅山、馬鋼等企業(yè) ） 。套 筒窯由砌有耐火材料的窯殼和分成上下兩段的內套筒組成 , 窯殼與內套 筒同心布置,礦石位于窯體和內套筒之間的環(huán)形空間內以利于氣流穿透 ,故名環(huán) 形套筒豎窯。下內套筒位于豎窯的下部 , 結構為雙層鋼殼形成環(huán)隙 , 環(huán)隙內通空氣 冷卻

5、,其內外側砌耐火磚襯 ;上內套筒懸掛在窯頂部。 上下內套筒各有其不同的功 能, 上內筒主要是將高溫廢氣抽出用于預熱噴射空氣 ;下內筒主要是用于產生循 環(huán)氣流形成并流煅燒 , 同時起到保證氣流均勻分布的作用。套筒窯的結構特點是 因設置了內套筒在一個窯身內形成了并流煅燒。套筒窯設有兩層燃燒室 , 燃燒室通過耐火材料砌筑的拱橋與內套筒相聯(lián)。套 筒窯使用的燃料為流體燃料 ,如天然氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣、高焦混合煤氣 （發(fā) 熱值在1600kcal/Nm3以上）、電石爐氣、輕油、重油、煤粉等,在上述燃料不足 的情況下 , 也可添加少量的小塊焦炭。套筒窯窯體從上到下分為 : 預熱帶、上部煅燒帶 （逆流）、中

6、部煅燒帶 （ 逆流） 、 下部煅燒帶（并流） 、冷卻帶,其核心為下部并流煅燒帶 ,石灰最終在下部煅燒帶內 燒成 , 保證了能夠煅燒出優(yōu)質活性石灰。套筒窯窯內廢氣在預熱礦石及噴射空氣后自身溫度下降到180C左右由廢氣引風機抽出 , 經布袋除塵器凈化后排空。 整個窯體為負壓操作 , 對窯體密封要求 不高, 可以在線觀察到窯內的煅燒過程、在線取樣及維修設備 , 因此, 在所有豎窯 中套筒窯作業(yè)率最高。2并流蓄熱式雙膛豎窯（MAERZ窯）這種窯的工藝原理是首先由奧地利的 Alois Schmid 與 HermannHofer 提出 的,瑞士麥爾茲爐窯公司（MAERZ OFENBAU AG）1965年獲

7、得專利許可權。目前, 世界各國已建成這種窯 300多座,在我國大陸有 9座,全部在冶金系統(tǒng) （太鋼、包 鋼等企業(yè) ） 。雙膛窯有兩個窯身 , 兩個窯身交替輪換煅燒和預熱礦石 , 在兩個窯身的煅燒 帶底部之間有連接通道彼此連通 , 每隔 12min 換向一次以變換窯身的工作狀態(tài)。 在操作時 , 兩個窯身交替裝入礦石 , 燃料分別由兩個窯身的上部送入 , 通過埋設在 預熱帶底部的多支噴槍將燃料均勻地分布在整個窯的斷面上 , 使燃料得到均勻的 燃燒。雙膛窯使用的燃料也是流體燃料 , 如燃氣、燃油、煤粉等均可。助 燃空氣用羅茨風機從豎窯的上部送入 ,助燃空氣與燃料混合前在預熱帶 先被預熱,然后煅燒火焰

8、氣流通過煅燒帶與礦石并流 （在所有豎窯中,雙膛窯的并 流帶最長 ）, 使礦石得到煅燒。 煅燒后的廢氣通過連接兩個窯身的通道沿著另一窯 體的預熱帶向窯頂排出。 由于長行程的并流煅燒 ,石灰質量很好。 另外,由于兩個 窯身交替換向操作 , 廢氣直接預熱礦石 , 熱量得到了充分的利用 , 在所有豎窯中單 位熱耗最低。雙膛窯為密封正壓操作，工作壓力在40kPa左右。整個窯的操作控制（如換 向、裝料等）由PLC集中控制。3 雙梁窯（FERCAL）窯）雙梁窯是意大利弗卡斯公司 （FERCALX 多年來不斷開發(fā)和改進的窯型 , 目前 在全世界建有 120 座左右,在我國大陸有 2 座, 其中化工系統(tǒng) 1 座

9、、冶金系統(tǒng) 1 座（石家莊鋼廠 ） 。雙梁窯的核心部分是采用兩層燒咀梁 , 梁內有若干燃料管將燃料供給燒咀 , 燒咀分布在梁的兩側 , 將燃料均勻地分布在窯的斷面上 （雙梁窯斷面一般為方形 或矩形 ）, 保證了在整個豎窯斷面上均勻燃燒。燒咀梁采用導熱油冷卻 ,導熱油帶 出的熱量用于預熱燃燒一次空氣 , 使窯的熱耗有所降低。雙梁窯采用了雙向壓力系統(tǒng) ,煅燒帶以下為正壓 ,煅燒帶以上為負壓。 燃燒所 需的二次空氣由鼓風機通過分布梁進入冷卻帶 ,使窯內煅燒帶以下保持正壓 ; 窯 上部的廢氣通過廢氣引風機抽出 , 使窯內煅燒帶以上保持負壓。雙梁窯使用的燃料亦為流體燃料 , 如燃氣、燃油、煤粉等。4 三

10、種活性石灰豎窯窯型綜合比較上述三種窯型各有特點 , 其綜合比較見表 1。5 結語任 何窯型均有其特定的優(yōu)點及缺點 , 窯型比選主要是根據(jù)用戶具體條件結 合窯特點進行綜合比較 , 擇優(yōu)選定。例如 , 在國外,當燃料價格較低、投資占主導 地位時, 他們傾向于選擇投資較低的套筒窯 ;當燃料價格上漲、投資因素占次要地 位時, 他們傾向于選擇熱耗較低的雙膛窯。 在國內, 一些企業(yè)根據(jù)投資少、 燃料為 低熱值煤氣等特點選擇了套筒窯 ; 某企業(yè)根據(jù)需要煅燒小粒度石灰石的特點選擇 了雙膛窯。因此 ,窯型選擇的關鍵是根據(jù)企業(yè)具體情況揚長壁短 , 抓住主要矛盾。表 1 活性石灰豎窯窯型綜合比較表比較項目套筒窯(B

11、ASK)雙膛窯(MAERZ)雙梁窯(FERCALX)備注煅燒原理部分逆流、部分并流煅燒全程并流煅燒全程逆流煅燒指氣流方向與物料方向相同(并流)或相反石灰活性度 350ml,最咼可達 400ml 350ml,最高可達400ml300ml,最咼約350ml4N HC l5min 滴定,是國內外實際生產數(shù)值石灰中殘余CO含量 %，最低可達 1% %，最低可達 1%2%是國內外實際生產數(shù)值豎窯單位熱耗376239713553376237623971kJ/kg石灰豎窯單位電耗22 2522 2823 25t石灰豎窯年作業(yè)率98%91%94%94%不含配套設施的影響大、中修周期510年48年58年中修指局

12、部更換耐材原料粒徑比1 ：31 ：21 ：2小:大原料最小粒度30mm15mm30mm僅雙膛窯已用小粒度使用燃流體燃料流體燃料流體燃料燃氣,燃油,煤比較項目套筒窯(BASK)雙膛窯(MAERZ)雙梁窯(FERCALX)備注料種類粉燃氣加壓要求15kPa40kPa指入窯燃氣的壓力窯內工作壓力負壓,從-20至-350mmbO正壓，4OOOmmJ0煅燒帶上部負壓、下部正壓窯體密封要求因負壓要求不咼因正壓要求較高密封要求一般設備總重量較小較大中參照已建成項目引進設備重量較小較大較大參照已建成項目引進用匯量110萬美兀150200萬美元200萬美兀參照已建成項目電力安裝容量小大中參照已建成項目保安電源需要需要需要指不間斷供電控制復雜程度簡單復雜較復雜指豎窯系統(tǒng)控制耐材復雜程度復雜較復雜簡單指磚型及砌筑故障率較低較高較高指工藝及設備比較項目套筒窯(BASK)雙膛窯(MAERZ)雙梁窯(FERCALX)備注故障操作與維護難易程度簡單,負壓操作,可在線維修與檢 測復雜,需頻繁換噴槍及清理通道一般,但燒咀梁導熱油系統(tǒng)較復雜投資需求量較小較高較高綜合比.幾.、亠 、- -較王要優(yōu)點活性度