梁式石灰窯煤粉噴吹系統(tǒng)的設(shè)計

1、李慧春等：梁式石灰窯煤粉噴吹系統(tǒng)的設(shè)計梁式石灰窯煤粉噴吹系統(tǒng)的設(shè)計李慧春王福洪劉東亮口河北龍鳳山爐料有限責(zé)任公司，075431河北省懷來縣新保安鎮(zhèn)石家莊奮進(jìn)科技，050031河北省石家莊市裕華區(qū)摘要 結(jié)合本單位工程建設(shè)實際，簡要介紹了梁式石灰窯及煤粉輸送 噴吹工藝流程，較為詳細(xì)地介紹了煤粉制備、煤粉輸送、煤粉噴射系統(tǒng)的 設(shè)備組成及工藝技術(shù)特點。梁式石灰窯是上世紀(jì)四十年代由美國人創(chuàng)造的，上世紀(jì)五十年代前蘇 聯(lián)采用水冷系統(tǒng)保護(hù)燒咀梁，燒咀梁的工作壽命相當(dāng)短，因而沒有能夠廣 泛推廣。上世紀(jì)六十年代，意大利特魯茲·弗卡斯公司對其進(jìn)行開發(fā)并在 世界范圍內(nèi)推廣，上個世紀(jì)90年代開始在中國落戶，但

2、是由于投資費用較 高等原因，應(yīng)用面較小。國內(nèi)技術(shù)人員經(jīng)過多年的鉆研，根據(jù)國內(nèi)實際情 況，對其不斷進(jìn)行改良和完善，為該窯型的大范圍推廣創(chuàng)造了條件，目前 跨入國內(nèi)主流窯型行列。梁式石灰窯包括窯體、供料系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)和 控制系統(tǒng)。窯體的冷卻帶裝有上、下兩層燃燒梁。燃燒梁設(shè)有冷卻系統(tǒng)， 包括梁體和外壁之間的空腔，連接管路、導(dǎo)熱油循環(huán)泵和導(dǎo)熱油冷卻器， 導(dǎo)熱油冷卻器有油路和空氣管路。導(dǎo)熱油冷卻器與預(yù)熱空氣管路或燃?xì)夤?路或冷卻帶冷卻空氣管路連接，通過與熱助燃空氣或燃?xì)饣蚶鋮s空氣換熱 將燃燒梁導(dǎo)熱油冷卻放出的熱量回收。梁式石灰窯采用煤粉為燃料煅燒石灰。石灰石通過窯頂加料門進(jìn)入梁李慧春等

3、：梁式石灰窯煤粉噴吹系統(tǒng)的設(shè)計式豎窯儲存帶，經(jīng)預(yù)熱帶、煅燒帶分解成活性石灰下落到冷卻帶均勻分配 于窯截面上，經(jīng)冷卻后溫度降至100"120"C，窯內(nèi)煅燒約24"-32個小時完 全逸出C02，形成活性石灰。窯體成準(zhǔn)矩形，窯內(nèi)設(shè)置上、下兩層燒咀梁， 窯內(nèi)上部設(shè)置上層窯氣抽出梁，窯內(nèi)下部設(shè)置窯下冷卻裝置，上層窯氣抽 出梁上部為布料儲藏區(qū)域；上抽氣梁與上層燒咀梁之間為預(yù)熱區(qū)，預(yù)熱區(qū) 的作用是利用煅燒帶的上行熱窯氣預(yù)熱石灰石至煅燒溫度；上層燒咀梁與 下層燒咀梁之間為煅燒區(qū)，設(shè)計煅燒溫度11001200。C，經(jīng)過預(yù)熱的石灰 石原礦在此帶被均勻煅燒成生石灰，此區(qū)域可以通過對燃料

4、流量和壓力的 調(diào)節(jié)控制石灰的質(zhì)量和產(chǎn)量；下層燒咀梁與出灰口之間為冷卻區(qū)，二次空 氣(冷卻空氣)從底部入窯將燒成的石灰冷卻至100"C以下出窯，被加熱的 二次空氣那么向上進(jìn)入煅燒區(qū)助燃。生產(chǎn)工藝流程見圖1。圖1梁式石灰窯工藝圖李慧春等：梁式石灰窯煤粉噴吹系統(tǒng)的設(shè)計煤粉輸送及噴吹工藝流程(見圖2)分為輸送及噴射兩個局部，前者的 動力為壓縮空氣，后者為羅茨風(fēng)機。噴煤設(shè)施由原煤貯運、煤粉制備、煤 粉輸送和噴吹裝置構(gòu)成。圖2煤粉輸送及噴吹工藝流程圖l煤粉制備系統(tǒng)原煤貯運包括煤場和原煤運輸，通常設(shè)專用煤場，貯煤能力為梁式窯 噴吹15天左右的用煤量。要求進(jìn)入磨煤機的原煤含水率不大于10，塊度 不大

5、于25ram。當(dāng)塊度不能滿足要求時，應(yīng)設(shè)破碎裝置。多雨地區(qū)應(yīng)設(shè)防雨 棚。煤場到制粉間的運煤設(shè)備一般為膠帶運輸機。制粉間將原煤加工成含水率1O、粒度-200目占80的煤粉。煤 粉制備系統(tǒng)由磨煤、枯燥氣制備、煤粉收集三局部構(gòu)成。11磨煤 制粉設(shè)有約10小時貯存量的原煤倉。通過倉下給煤機，均勻而又可調(diào)地向磨煤機供煤。磨煤機為制粉問的主要設(shè)備，有低速(1625rmin)筒式 鋼球磨煤機、中速(60300rmin)輥式及球式磨、中速磨三種。鋼球磨主 要是靠簡體內(nèi)鋼球間、鋼球和護(hù)甲間的撞擊作用，將煤擊碎和研磨，該磨 結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護(hù)方便，對煤種適應(yīng)性強，但設(shè)備重、電耗高、2021年中國石灰工業(yè)技術(shù)

6、交流與合作大會論文資料匯編2021年11月一69李慧春等：梁式石灰窯煤粉噴吹系統(tǒng)的設(shè)計噪音大；中速磨是通過轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤與固定輥輪或鋼球間滾動產(chǎn)生的相對運 動對煤進(jìn)行擠壓和研磨，該磨具有耗電少、噪音小、調(diào)節(jié)靈活和煤粉質(zhì)量 好等優(yōu)點，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修工作量大，對煤種水分、可磨性系數(shù)要求嚴(yán) 格，煤種適應(yīng)性差。低速和中速磨煤機在機內(nèi)磨煤的同時，需通入枯燥氣 將煤烘干。廢氣由收粉系統(tǒng)后的風(fēng)機抽出，磨煤機在負(fù)壓下工作。磨煤機 出口溫度應(yīng)高于枯燥氣露點，但為要確保平安，通?？刂圃?0一-90。C，也 有個別廠到達(dá)110。在磨煤機出口的垂直管段上，有的設(shè)有粗粉別離器， 用于調(diào)節(jié)煤粉細(xì)度。12枯燥氣制備 在枯燥氣

7、熱風(fēng)爐內(nèi)煤氣與冷空氣混合成溫度為200350的氣體，作為枯燥介質(zhì)，送入磨煤機內(nèi)以枯燥煤粉。磨制煙煤時，還要參加熱風(fēng)爐煙 道廢氣，以制取含氧量小于10，含水量低的枯燥氣。13煤粉收集通常包括細(xì)粉別離器、布袋除塵器及煤粉風(fēng)機等主要設(shè)備。細(xì)粉別離 器常由兩級旋風(fēng)除塵器組成，可收集90以上的煤粉。也可不用細(xì)粉別離 器，全部由布袋除塵器收集。收集的煤粉均落入煤粉倉，經(jīng)布袋除塵器收 粉后的尾氣，由煤粉風(fēng)機排入大氣，尾氣含塵量50mgm3。2煤粉輸送系統(tǒng)采用間接噴吹時，制粉間制取的煤粉需由管道風(fēng)力輸送到煤粉倉，經(jīng) 再次收集后進(jìn)入伺服煤粉倉。21 輸粉設(shè)備有螺旋泵和倉式泵兩種。螺旋泵是一種風(fēng)力輸送泵。煤粉落入

8、螺旋泵 體受到螺旋的推動進(jìn)入混合室，然后由通入混合室的壓縮空氣，沿輸煤管 道壓送到煤粉倉。這種泵外形尺寸小，高度低。但靠螺旋和煤粉形成的料 塞，密封壓力有限(通常不大于02MPa)，因而輸送距離短，易磨損、耗電一70一 墊!墨生史墾互瑟王些蕉鲞童鎏量盒佳塞盒詮塞童整匯繩 墊!墨生!旦李慧春等：梁式石灰窯煤粉噴吹系統(tǒng)的設(shè)計大，設(shè)計上已不采用。倉式泵是一種大容量、長距離氣力輸送泵(見圖3)。 國內(nèi)較大的倉式泵輸煤粉最長距離為1000m，能力為12th。倉式泵分上排 粉和下排粉兩種。倉體內(nèi)通氣局部流化并帶出煤粉，僅用壓縮空氣就可實 現(xiàn)輸粉，機械無可動局部，維修量小。通常在煤粉倉下設(shè)置兩臺倉式泵， 雙

9、泵自動切換作業(yè)，連續(xù)輸粉。一分氣裝置，氣化管；次風(fēng)管，+噴射管圖3倉式泵構(gòu)造示意圖梁式石灰窯輸送煤粉，按噴吹罐是否充壓，有常壓噴吹和高壓噴吹之 別。常壓噴吹指煤粉由不充壓的噴吹罐，經(jīng)螺旋泵進(jìn)行噴吹。螺旋泵噴吹 壓力低、密封性能差，因而使用范圍受到限制。而高壓噴吹那么是噴吹罐在 充壓(0210MPa)狀態(tài)下，由輸送泵向梁式窯內(nèi)進(jìn)行噴吹作業(yè)。高壓噴吹 具有操作簡單、可靠性高等優(yōu)點，高壓操作的梁式石灰窯須采用高壓噴吹。 采用常壓噴吹的梁式窯很少，大多采用高壓噴吹。煤粉噴吹裝置一般包括 煤粉罐組、給粉裝置、噴吹管路和煤粉噴槍等。噴吹罐(包括貯煤罐)的大 小，在設(shè)計中通常按正常的噴煤量來考慮，集煤罐的容

10、量按噴吹罐容量的 801 00設(shè)計。噴吹罐和貯煤罐均設(shè)有電子秤、壓力計和溫度計等檢測裝 置。李慧春等：梁式石灰窯煤粉噴吹系統(tǒng)的設(shè)計22給粉裝置由噴吹罐將煤粉導(dǎo)入噴吹管路的設(shè)備，設(shè)置在噴吹罐下部。給粉裝置 有下出料、中心出料和上出料三種形式。下出料裝置通常由下煤閥和混合 器組成(見圖4)。下煤閥一般采用氣動球閥?；旌掀鞲鶕?jù)引射原理設(shè)計， 結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，但生產(chǎn)時有脈動現(xiàn)象，噴吹量調(diào)節(jié)靈敏度差。中 心出料的給粉裝置(見圖5)。中心出料裝置噴吹量微調(diào)精度高，但內(nèi)套管 磨損較大，操作不慎會造成堵塞。上出料給粉裝置(見圖6)調(diào)節(jié)靈活，噴吹 均勻。壓圖4下出料裝置示意圖圖5中心出料給粉裝置示意圖李慧

11、春等：梁式石灰窯煤粉噴吹系統(tǒng)的設(shè)計加圖6上出料給粉裝置示意圖3煤粉噴射設(shè)計主要由煤粉倉、螺旋分配輸送機、計量螺旋、煤粉噴射裝置組成。 31煤粉倉作用成品煤粉由濃相輸送設(shè)備以氮氣或壓縮空氣為驅(qū)動氣體將煤粉從窯下 管道輸送到安裝在石灰窯頂部的煤粉倉，兩個煤粉倉左右對稱安裝，向上 輸送煤粉時，可由安裝在輸送管道上的兩個氣動球閥控制煤粉輸向哪個倉。 驅(qū)動氣體的壓力要求06MPa，為了保持煤粉倉壓力平衡，在每個煤粉倉 頂部設(shè)置了除塵器，除塵器的主要作用是當(dāng)向該倉輸送煤粉時，首先啟動 除塵器，以便及時將輸送氮氣從倉內(nèi)排出，并保證煤粉不外漏。煤粉倉底 部安裝著插板閥，再下面連接著輸送螺旋，當(dāng)啟動輸送螺旋時，

12、倉內(nèi)的煤 粉就被輸送到螺旋分配輸送機。32螺旋分配輸送機 螺旋分配輸送機將從煤粉倉螺旋輸送出來的煤粉，分配到各個伺服料斗內(nèi)。該螺旋對應(yīng)著下部的伺服料斗，螺旋與伺服料斗之間安裝著氣動插 板閥，哪個伺服料斗需要加煤粉，就將哪個伺服料斗對應(yīng)的插板閥翻開，至Q!呈璽圭墾互筮王些蕉苤童運量金佳盍盒途塞童整匯綾：至Q!墨生!旦一78李慧春等：梁式石灰窯煤粉噴吹系統(tǒng)的設(shè)計隨著螺旋轉(zhuǎn)動，就完成了加裝煤粉的過程。如果多個伺服料斗同時需要加 裝煤粉時，加裝的順序是先遠(yuǎn)端后近端。伺服料斗是煤粉檢測控制的重要 部件，它底部安裝稱重傳感器，用于檢測該料斗向窯內(nèi)供給煤粉的量，各 個伺服料斗供給量的總和就是石灰窯的消耗量。

13、為了保證伺服料斗的平安， 在其頂部安裝防爆片，一旦發(fā)生爆炸，可以保證設(shè)備平安。在料斗底部安 裝氮氣或壓縮空氣吹掃裝置和各溫度報警裝置，一旦報警，隨時啟動吹掃。 每個伺服料斗底部安裝5臺計量螺旋，每5臺計量螺旋由一臺變頻器控制， 其轉(zhuǎn)速可以由變頻器控制，為方便操作，每臺計量螺旋安裝一個現(xiàn)場控制 開關(guān)。計量螺旋是國家專利產(chǎn)品，運行可靠、控制精度高，可以精確控制 煤粉的輸送量。33計量螺旋計量螺旋是一種煤粉輸送設(shè)備，它由電動機、減速機、轉(zhuǎn)數(shù)器，螺旋 桿、煤粉疏松器、鏈輪、鏈條和螺旋箱體組成，其關(guān)鍵技術(shù)在于螺旋桿的 設(shè)計，因為該螺旋桿可以精確控制煤粉輸送，控制效果比一般設(shè)備精確。 34煤粉噴射裝置煤粉

14、從計量螺旋輸送出來后，進(jìn)入煤粉噴射器，煤粉噴射器由一套拉 瓦爾噴射管組成，驅(qū)動氣體來自羅茨風(fēng)機，羅茨風(fēng)機的風(fēng)壓可以到達(dá)O1MPa， 在噴射器的作用下，煤粉沿管道快速輸送到煤粉分配器，分配器將來自一 個計量螺旋的煤粉，均分為兩等份，然后沿管道輸送到煤粉燒嘴。4防爆設(shè)計噴吹煙煤平安措施：煤粉屬燃爆性粉塵。煤粉的爆炸性通常采用長管 式測爆裝置來測定。即將-200目的煤粉試樣，噴到玻璃管內(nèi)置于1050"C 的火焰上，以產(chǎn)生的火焰返回長度L，m(mm)值作為爆炸性強弱的標(biāo)志。一般 情況下，含可燃基揮發(fā)分小于10的無煙煤粉，L值為0，發(fā)生爆炸的危 險性較小。含可燃基揮發(fā)分大于10的煤統(tǒng)稱煙煤，當(dāng)

15、Lm值小于400mm時，一74 201 3年中國石灰工業(yè)技術(shù)交流與合作大會論文資料匯編 201 3年11月李慧春等：梁式石灰窯煤粉噴吹系統(tǒng)的設(shè)計為弱爆炸性煙煤。當(dāng)可燃基揮發(fā)分大于25時，L值為400"700mm，那么為 強爆炸性煙煤。在設(shè)計中在根據(jù)煤粉燃爆性能，采取不同的防火防爆措施。 溫度、氧濃度、粉塵濃度是構(gòu)成煤粉爆炸的三個要素，三個要素都具 備時就會發(fā)生爆炸。溫度和粉塵濃度，往往受到噴吹工藝的制約，而氧濃 度那么是易于控制的。噴煙煤系統(tǒng)中，當(dāng)含氧量低于16時，就不會發(fā)生爆炸。 通常在設(shè)計中，均按系統(tǒng)的氧濃度低于10進(jìn)行設(shè)計。所采取的主要措施有： 采用含氧量低的熱風(fēng)爐煙道廢氣作為制取枯燥氣的氣源；從制粉到噴吹全 系