中冶華天套筒石灰窯技術在威鋼煉鋼廠的創(chuàng)新應用
1.套筒窯技術發(fā)展背景
目前,國內(nèi)外先進的生產(chǎn)活性石灰的主導型豎窯主要是:套筒窯、麥爾茲窯、弗卡斯窯等,由于每種窯型工藝原理各不相同,故特點各不相同。
套筒窯技術是國內(nèi)外先進的活性石灰生產(chǎn)技術,產(chǎn)生于20世紀60年代初。20世紀90年代,中冶華天工程技術有限公司(以下簡稱中冶華天)在國內(nèi)冶金行業(yè)較早引入套筒窯技術,在消化吸收原貝肯巴赫套筒窯技術的基礎上,對套筒窯技術不斷改進和優(yōu)化,目前已全部國產(chǎn)化,可以完全滿足鋼鐵冶金行業(yè)對活性石灰的生產(chǎn)要求。
中冶華天先后完成了20余座活性石灰套筒窯的設計及總承包工程,主要包括:梅鋼2座500TPD套筒窯;遷安燕鋼1座600TPD套筒窯;新疆伊鋼1座500TPD套筒窯;營口嘉晨2座600TPD套筒窯;通化嘉成1座600TPD套筒窯;威鋼煉鋼廠4座600TPD套筒窯(其中1座用于生產(chǎn)輕燒白云石)。經(jīng)過生產(chǎn)實踐檢驗證明,中冶華天掌握的套筒窯技術可靠全面,生產(chǎn)穩(wěn)定,自動化程度高,產(chǎn)品質量好,耐火材料壽命長,能耗低,環(huán)保指標均能達到國家規(guī)范要求,得到國內(nèi)同行的一致認可。
2.套筒窯技術在威鋼煉鋼廠的應用和發(fā)展
威鋼煉鋼廠4座600TPD套筒窯是中冶華天最新完成的套筒窯建設項目。該套筒窯充分結合以往的設計建造和生產(chǎn)實際的經(jīng)驗,對窯型結構進行了優(yōu)化,并設計了復雜的成品石灰加工處理系統(tǒng),滿足了廠方對活性石灰的多種需求。
2.1威鋼套筒窯的工藝流程
粒度為40~80mm原料采用汽車運入原料堆場儲存,采用鏟車將原料卸入地下受料倉備用。地下受料倉中原料經(jīng)膠帶機輸送至泥漿倉上的水洗篩進行水洗與篩分。0~10mm的篩下物與泥漿水經(jīng)溜槽進入沉淀池內(nèi),經(jīng)沉淀后的清水加壓循環(huán)使用,沉淀池內(nèi)的泥沙采用抓斗吊裝入泥漿倉內(nèi)濾水后,采用汽車外運他用。篩上物為合格原料,經(jīng)膠帶機輸送至原料濾水儲存?zhèn)}儲存。
濾水儲存?zhèn)}內(nèi)儲存的原料經(jīng)膠帶機輸送并分配給四座窯的窯前儲存?zhèn)}內(nèi)。窯前儲存?zhèn)}內(nèi)的原料經(jīng)振動給料機進入稱量斗,稱量后卸入提升斗內(nèi),提升到爐頂料倉,通過旋轉布料器卸入爐內(nèi)。原料通過在窯內(nèi)的預熱、煅燒、冷卻過程燒成成品。
成品活性石灰小部分用于補充新、老區(qū)煉鋼轉爐、精煉爐冶煉使用;大部分送入破碎線破碎成0~3mm石灰粉后,一部分與3mm以下白云石粉混合儲存,采用氣力輸送至燒結車間石灰粉料倉,供燒結車間使用;一部分分級破碎、儲存,采用罐車輸送至新、老煉鋼廠供KR脫硫用。
成品輕燒白云石經(jīng)篩分后,大于10mm的塊狀灰一部分用膠帶機運輸至新區(qū)煉鋼廠地下料倉,供轉爐煉鋼使用;一部分采用汽車運輸至老區(qū)煉鋼使用;剩余部分與篩下物破碎成3mm以下的白云石粉與活性石灰粉混合后采用氣力輸送至燒結車間使用。
2.2中冶華天套筒窯技術的特點和優(yōu)勢
(1)自動化控制
整個套筒石灰窯區(qū)域采用二級自動化控制系統(tǒng),包括基礎級和監(jiān)控級?;A級包括儀表、DCS系統(tǒng)等,主要完成套筒石灰窯系統(tǒng)及輸送系統(tǒng)各工藝功能的控制,如套筒石灰窯上料、風機、液壓站及皮帶機的控制等;監(jiān)控級主要通過計算機HMI界面實現(xiàn)對整個車間生產(chǎn)的全自動化管理,其通訊網(wǎng)絡的構成通過工業(yè)以太網(wǎng)與基礎級實現(xiàn)數(shù)據(jù)和相關信息的采集和接收。自動化控制系統(tǒng)通過極為豐富的工控機系統(tǒng),在中控室內(nèi)完成對生產(chǎn)全過程進行監(jiān)視和控制,窯正常生產(chǎn)時,只需設置少量參數(shù)即可實現(xiàn)全局自動化生產(chǎn)。通過優(yōu)化操作參數(shù)設置界面,大量減少人員工作量。整個車間儀表檢測與參數(shù)控制納入到PLC控制系統(tǒng)進行生產(chǎn)過程監(jiān)視、自動控制、數(shù)據(jù)處理及生產(chǎn)管理,能夠滿足整個石灰窯裝置安全、經(jīng)濟運行及監(jiān)視、控制、經(jīng)濟核算的要求,并與整個廠區(qū)控制系統(tǒng)同步工作。
全自動化控制系統(tǒng)的采用和優(yōu)化,使套筒窯工藝控制更加容易,降低了能耗和生產(chǎn)成本,石灰的質量更加穩(wěn)定,技術水平位居國內(nèi)外先進行列。
(2)窯型結構優(yōu)化
對套筒窯上內(nèi)套筒底部與中內(nèi)套筒底部耐材砌筑結構進行改進,減少了該處耐材脫落情況的發(fā)生,提高了內(nèi)套筒的壽命。
對套筒窯的驅動空氣噴射器進行改進,提高了噴射器噴嘴的壽命和噴射氣流的流速,改善了窯體燃燒室的燃燒效果。
對窯頂布料器進行了降噪處理,減少了小車上料時,物料對布料器沖擊所產(chǎn)生的巨大噪音和振動,改善了工人的勞動環(huán)境。
窯本體各個易積灰的位置設置吹掃孔,采用壓縮空氣進行定期清掃,減少了積灰對窯內(nèi)燃氣流動的阻力,改善了窯內(nèi)的煅燒環(huán)境。
(3)節(jié)能技術
套筒窯的燃料采用鋼鐵廠的副產(chǎn)品如轉爐煤氣,高爐、焦爐混合煤氣等,使廠內(nèi)回收的二次能源得到充分利用。
選擇合理的熱工制度,利用下內(nèi)套筒環(huán)縫夾層內(nèi)被預熱的冷卻空氣作為上、下排燒嘴的助燃空氣,利用窯頂排出的高溫廢氣預熱驅動空氣,作為下排燒嘴的二次助燃空氣,回收利用了余熱,降低了燃耗。
選擇合適的石灰石原料,對混有泥沙等雜質的原料進行預先水洗,并控制入窯原料的粒度范圍,提高窯爐的利用系數(shù),減少熱損失,并有效防止粘料結瘤。
窯體采用良好的密封裝置,采用合適的耐火隔熱內(nèi)襯和管道絕熱材料,減少系統(tǒng)散熱。
對于大功率風機采用高壓供電。對部分風機、上料卷揚機、部分儲存?zhèn)}底振動給料機采用變頻調速。上述措施的實施,具有明顯的節(jié)電效果。
因此,通過采用上述先進工藝,套筒窯熱耗達到850Kcal/kg石灰,能耗指標達到國內(nèi)先進水平。
(4)環(huán)保技術
采用各型除塵器對原料、成品破碎、篩分、輸送系統(tǒng)的各個揚塵環(huán)節(jié)和石灰窯本體的生產(chǎn)過程進行煙氣除塵,煙氣中粉塵濃度<20 mg/m3,達到國家標準的排放要求。窯本體因生產(chǎn)工藝要求,采用負壓操作,窯本體無煙氣粉塵泄露,操作環(huán)境非常清潔。
套筒窯需要的生產(chǎn)用水量很少。工藝需要的生產(chǎn)用水主要是風機、破碎機軸承冷卻用水。對規(guī)模較大的石灰窯車間,一般新建循環(huán)水系統(tǒng),設置冷卻塔、循環(huán)水泵,循環(huán)利用生產(chǎn)冷卻用水,并補充極少量的循環(huán)水損耗。污水滿足《污水綜合排放標準》中一級標準的要求,排入總廠生活污水管道,再送至總廠污水處理廠處理后循環(huán)使用。
選用低噪音設備;設置隔聲罩、加裝消聲器;設置減振裝置,強振設備與管道間采取柔性連接方式,廠區(qū)內(nèi)采用綠化降噪,通過采取以上措施,廠界噪聲滿足《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》中III類標準的要求,即晝間<65 dB(A),夜間<55 dB。
因此,通過采用上述清潔生產(chǎn)技術對主要污染源、污染物采取治理措施,使套筒窯生產(chǎn)車間達到了較高的環(huán)保水平。
(5)固廢再利用
生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢棄物主要為除塵系統(tǒng)捕集下來的粉塵及爐窯開工時產(chǎn)生的少量不成熟廢料。不成熟廢料主要在爐窯開窯時產(chǎn)生少量,設計時考慮將廢料破碎后收集,作為燒結原料利用;窯體廢氣除塵器和原料成品處理系統(tǒng)除塵器捕集下來的除塵灰,通過氣力輸送系統(tǒng)管線送入燒結石灰成品儲存?zhèn)},供燒結車間使用。
3.套筒窯新技術應用效果及前景
中冶華天套筒窯系統(tǒng)設計了復雜的成品石灰處理系統(tǒng)工藝流程,對成品石灰進行深加工,滿足鋼鐵廠內(nèi)燒結工藝、轉爐煉鋼工藝、精煉爐煉鋼工藝、KR脫硫工藝對對活性石灰的多種需求;采用全自動化系統(tǒng)提高了套筒窯生產(chǎn)過程的控制水平,減少操作人員的勞動強度,提高了生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性;通過優(yōu)化后的套筒窯窯型結構和熱工系統(tǒng),提高了窯體壽命,節(jié)約了熱耗和電耗,使石灰窯車間的能耗指標達到國內(nèi)先進水平。套筒窯系統(tǒng)采用多種措施對廢氣,廢水,噪聲,固體廢物等主要污染源進行處理,保證達到國家規(guī)定的排放標準,并有效再利用了開窯廢料和除塵粉灰,符合循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展方向。
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