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回转窑生产活性石灰生产线工艺设备
一、活性石灰在炼钢中的作用
□□冶金石灰作为炼钢用的“造渣剂”, 去除钢水中的有害元素S、P等杂质,优化钢水质量。在炼钢造渣中产生的渣,其主要成分为(4CaO·P2O5)和(CaS),在扒渣过程中不断从钢水中除去,达到去除硫、磷的目的。它的重要性已逐步得到人们的重视和认知。它不仅影响着钢水的冶炼过程,还直接影响钢水的最终质量。国际上已广泛采用品质好、反应快、造渣彻底的优质“活性石灰”取代过去使用的“普通石灰”,为冶炼优质钢水奠定了基础。
□□活性石灰的应用,加快了冶炼造渣速度、缩短了冶炼时间、降低了吨钢石灰消耗、减少了杂质带入、大大提高了钢水的质量,给企业带来了显著的综合效益,在钢铁行业已形成共识。
□□80年代末至今,国内各大钢铁企业(宝钢、武钢、鞍钢、太钢、唐钢、石钢、昆钢等)纷纷建设一流活性石灰生产线,石灰窑配套的主体设施均采用引进或消化外来技术自行建造,石灰产品质量明显优于传统式窑生产的产品,所以活性石灰的应用正成为大趋势在飞速普及发展。
二、影响石灰煅烧质量的主要因素
1、石灰石质量及粒度大小:
□□石灰石的CaO含量和结晶结构是烧出好质量石灰的前提,而石灰石粒度配比合理(大/小=2/1),可改善炉内气流运动状态、增强物料的加热分解效果。
2、煅烧窑型的选择:
□□合理结构的煅烧窑可为生产“轻烧”石灰创造条件,布火点均匀、物流及各段温度控制恰当,煅烧效果就好。
3、燃料及供热方式:
□□气体燃料比固、液体燃料加热效果好,燃料中要采用低S、P含量的燃料。
□□供热方式是供热点布置在堆积料中间,强制正压供热,或高温气流穿层加热,效果更好。
4、其它因素:
□□炉料的运行方式,加料、出灰方式及窑体密封效果,自动化控制、生产水平、工人的技术素质等。
三、国内外先进石灰生产窑型特点
□□国内外冶金企业主要采用“卧式”和“立式”两种窑型煅烧石灰。经过对冶金石灰窑考察研究,我们对各类窑型特点有了详细的了解。“立式”窑种类较多,无论过去“传统竖窑”及“机械化立窑”,还是改进后的“废气调控式竖窑”、“斜膛竖窑”,均无法达到理想化石灰煅烧温度场,生烧或过烧现象无法最大限度地克服,尽管投资少,建设期短,但石灰质量无法保证(活性度均在250ml~300ml之间),故选择此类窑型并无技术优势。
□□以下介绍几种较好的生产窑型,它不但能生产出高质量的活性石灰,且具有各自独特的生产特点。
1、回转窑
□□回转窑靠窑体旋转,石灰石翻滚中煅烧,它的特点是:
□□煅烧石灰质量好、活性度高(360ml以上)、产量大(单窑能力500t/d 以上)、生产稳定。对石灰石粒度适应范围宽。一次性投资高、占地面积大(是竖窑的4倍)、能耗高(热耗约1350Kcal/Kg)、粉灰比例高(约30%)。这类窑型适合炼钢用灰量比较大的大型钢铁联合企业建设。是我国目前最为广泛的使用窑型。
2、梁式竖窑(FERCALX)
□□这种引进(意大利弗卡斯)的梁式竖窑,炉内设置上、下两层供热支撑梁,炉内负压操作,它的特点是:
□□煅烧石灰质量好、活性度高(350ml左右),产量适中,粉灰量比例少、能耗较低(能耗约900Kcal/Kg),投资较低,国内业绩较多。这种窑适合大、中、小型钢厂或特钢企业建设。
3、并流蓄热式双膛竖窑(MAERZ)
□□这种引进(瑞士迈尔兹)的双膛竖窑,两个炉膛轮流加热和装、出料,使炉气余热能充分回收利用(预热入窑冷料),它的特点是:
□□燃料适应性广、产量适中、煅烧石灰质量好、活性度高(350ml以上),煅烧机先进合理、能耗低(单耗约850Kcal/Kg)。缺点是投资较高、操作复杂。这类窑型在我国引进的事例较多,业绩较多,适合大、中、小型钢厂或特钢企业建设(例如唐钢就是引进的此窑型)。
4、套筒竖窑(BASK)
□□这种引进(德国贝肯巴赫)的套筒竖窑,由耐火材料砌筑的窑身(外套)和上下两段内胆(内套)组成,炉膛在内、外套之间环缝中下降移动。它的特点是:
□□产量适中、煅烧石灰质量好、活性度高(350ml左右)。操作简单但窑体结构复杂,投资较高,这类窑型适合大、中、小型钢厂或特钢企业建设。
□□以上几种窑型在国内已得到广泛应用和大力推广,实践证明生产的石灰质量好,给钢铁企业带来了较好的综合效益(与过去普通石灰相比,吨钢生产成本可下降约20元~30元),获得了冶金企业的普遍认同。
□□总之,回转窑煅烧活性石灰是我国目前最为广泛的使用窑型。
四、活性石灰节能降耗的效果
□□在钢铁生产过程中,应用活性石灰节能降耗效果显著,主要体现在以下几个方面:
1、提高化渣速度,缩短冶炼时间。普通石灰虽然CaO的含量很高,但由于气孔率低、石灰的晶粒大、晶格稳定,形成低熔点渣系的时间长;而活性石灰晶粒细小、晶格不稳定、反应面积大,加入铁水后能迅速与其他化合物熔解成渣。在相同的操作条件下,石灰的活性越大,反应能力越强,加入活性石灰2秒后就基本渣化,缩短了熔化时间;而普通石灰加入4秒甚至更长时间才能渣化。使用活性石灰能有效地缩短冶炼时间,适应快速炼钢的需要。
2、提高炼钢热效率,废钢比增加。因活性石灰中活性CaO含量高,在冶炼反应中能被充分利用,从而使炼钢的石灰消耗量比普通石灰下降20%至30%,活性石灰用量少,渣量随之减少,钢渣带走的热量也大大减少。另外,使用活性石灰可有效降低热损失,提高热效率,相应可以多吃废钢。此外,在既定炉容时,石灰加入量少则渣量少,相应可提高废钢加入量。一般情况下,减少石灰加入量20kg/t钢,可相应提高废钢比1.5%至2.5%。
3、提高钢水收得率,降低钢铁料消耗。采用活性石灰可以减少石灰用量,可使钢渣的生成量也相应减少12至18kg/t钢,成渣量减少,喷溅量少。同时,渣的减少使铁损降低,其综合效果是钢水收得率提高,钢铁料消耗降低。
4、提高脱硫、脱磷效果,改进钢的质量。由于活性石灰有效CaO含量高、气孔率高、比表面积大,CaO分子性能活泼,在冶炼中具有较好的脱硫、脱磷效果,去磷率比普通石灰高10%。同时,由于活性石灰本身所含杂质少,硫、磷含量低,成分稳定,便于炼钢操作,对提高和改进钢质量大有好处。
5、炉衬侵蚀减轻,炉龄提高。钢水中的Si、S、P在转炉的强氧化气氛中生成酸性氧化物并进人炉渣,而转炉炉衬为碱性材料,酸碱两种性质的物质在高温下会发生化学反应,生成低熔点的物质进入炉渣而导致侵蚀炉衬。加入活性石灰,快速熔化进入炉渣的有效CaO可快速中和炉渣的酸性物质,同时缩短了冶炼时间,相应提高了炉龄,为保护炉衬和提高炉龄创造了条件,一般可提高炉龄20%。
□□另外,在精炼过程中加入一定量的活性石灰和萤石,可以使精炼渣化学成分发生根本变化,有利于精炼的进行。关于这方面的工作,有关单位正在积极研究。
□□总之,活性石灰对冶金过程产生的影响很难用以上简单的描述说清楚,希望业内人士共同关注,促进我国钢铁工业的健康和可持续发展。
五、活性石灰的应用要求
□□随着我国加入“世贸”组织,国内外钢铁行业的竞争日趋激烈。提高钢材质量、降低生产成本已成为增强企业竞争力的主要因素之一,所以,“活性石灰”用于炼钢是大势所趋。进一步了解“活性石灰”煅烧机理、选择先进合理的石灰窑型是建设活性石灰生产线的关键。提高炼钢用石灰质量的途径要从以下几方面着手:
□□从原料、燃料的质量抓起:原料是基础,从选矿开始就要选用成分优良、粒度合理、表面洁净的优质矿石。燃料也要根据企业具体情况选用杂质少、易于获取的优质燃料,保证宽松的原、燃料供给条件。
□□气体燃料要考虑其热值及压力。需要制定合理的煅烧制度:理论分析石灰石在900℃左右分解,供给热量≥630Kcal/Kg,但受企业具体情况(如矿石结构、燃料供给、窑体传热速度及CO2气体扩散等)环境制约,加热最高温度和供热能力就相应调整。必须制定合理的煅烧制度,保证石灰石的“轻烧”(软烧)过程的实现。
□□选用适当合理的现代化先进窑型:在各种原始条件具备后,应选用具有一定装备水平的先进窑型。现在煅烧窑种类较多,企业要根据生产规模、石灰产品质量要求、总图布局、原燃料条件、投资能力等因素综合分析,来决策拟建的石灰煅烧窑型。
□□严格科学管理、制定各项合理规章制度:任何先进生产线,作为系统工程都要以人为本,培养专业岗位人材,才能生产出优质产品。要从开矿、选矿、配料、煅烧、自动化控制、产品检验等各环节制定科学的操作规程和规章制度,并严格执行。
六、生产方法及工艺流程说明
1、生产方法
□□本项目将竖式预热器、回转窑、竖式冷却器(单筒冷却机)、烟气处理系统、原料输送系统、成品输送系统、煤粉制备系统等组成一条完整的生产线。
□□全线采用技术先进,性能可靠的DCS中央控制系统,在主控制室集中操作管理,以PLC实现各设备运行的相互连锁。
2、工艺流程说明
①、原料储运输送
□□粒度在10~40mm的合格品经皮带机送至预热器顶部料仓。
②、石灰石煅烧
□□石灰石煅烧系统是由一台竖式预热器,回转窑及竖式冷却器(单筒冷却机)组成。物料由预热器顶部料仓经下料溜管导入预热器本体内,同时由回转窑传入的高温烟气将物料预热至600℃以上,使石灰石发生部分分解,再由多个液压推杆依次推入回转窑尾部,经回转窑高温煅烧后再卸入竖式冷却器(单筒冷却机)内,通过风机吹入的冷风冷却,将物料冷却至100℃以下排出竖式冷却器(单筒冷却机),竖式冷却器吹入的空气作为二次空气进入回转窑参与煅烧。
③、成品输送
□□成品石灰由竖式冷却器(单筒冷却机)卸出后经链式输送机输送至成品库。
④、烟气处理
□□回转窑燃烧产生的高温烟气,在预热器内与石灰石进行热交换后,温度降至280-300℃,一部分废气用管道输送到煤粉制备系统中,利用其余热烘干煤粉。废气经收尘器过滤后,烟气温度进一步降至80℃以下,含尘浓度符合国家排放标准后排入大气;另一部分进入袋除尘器后经烟囱排入大气,气体的含尘浓度小于50mg/Nm3。
⑤、旁通烟道
□□旁通烟道的做用是在回转窑点火及换热器、袋除尘器、高温风机等发生故障时,作为备用设施,排放回转窑燃烧产生的高温烟气。
⑥、煤粉制备
□□所用原煤(要求挥发份大于20%)经外购入厂,经过储存、均化后利用风扫煤磨配动态选粉机组成的闭路系统将原煤粉磨至0.08mm<10%,成品煤粉通过输送设备进入储库,满足回转窑煅烧16小时的燃料储备需要。煤粉生产、输送、储存均设防爆装置,防止因煤粉意外遇明火爆炸。
□□风扫煤磨所需热源由回转窑尾280-300℃废气供应,既节省能源又环保。
□□煤粉由专为石灰回转窑系统设计的燃烧器喷入回转窑中燃烧,该燃烧器形成的火焰具有高温区温度低(1050-1250℃)、温度曲线梯度缓、窑尾温度高(1000-1050℃);NOx形成量少(300ppm);防止结圈等优点。
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