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1﹑項目概況

1.1回轉(zhuǎn)窯煅燒活性石灰的優(yōu)勢 

       在鋼鐵廠生產(chǎn)中，活性石灰用于燒結(jié)廠、煙氣脫硫系統(tǒng)、鐵水脫硫系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)和電爐煉鋼系統(tǒng)等，其中轉(zhuǎn)爐煉鋼活性石灰用量占整個鋼鐵廠的一大半。根據(jù)寶鋼湛江鋼鐵350噸轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)經(jīng)驗，回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的活性石灰比麥爾茲雙膛豎窯生產(chǎn)的活性石灰同樣的活性度煉鋼時間快約2-3分鐘。（活性石灰回轉(zhuǎn)窯） 

1.2回轉(zhuǎn)窯與豎窯優(yōu)點和缺點比較 

   在國外，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼基本上用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)活性石灰，很少用豎窯；回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)活性度大于360，活性度好且非常穩(wěn)定，殘余CO2<2%（一般<1%），生產(chǎn)操作簡單，產(chǎn)品質(zhì)量好控制；豎窯生產(chǎn)活性度大于360，但不太穩(wěn)定，殘余CO2一般在<4%；回轉(zhuǎn)窯與豎窯相比較，回轉(zhuǎn)窯缺點是投資多一點，占地面積也大一些。在國內(nèi)，因為回轉(zhuǎn)窯投資與占地問題，大部分鋼鐵廠選用豎窯，只有比較注重產(chǎn)品質(zhì)量的鋼鐵廠，采用了回轉(zhuǎn)窯來生產(chǎn)活性石灰。今后，在國內(nèi)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼是一個方向，選用大型回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)活性石灰是保證生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的前提條件之一。 

1.3項目簡介

1.3.1   工廠位置

1.3.2   設(shè)計范圍

2﹑工廠規(guī)模及產(chǎn)品方案

2.1工廠規(guī)模 

采用回轉(zhuǎn)窯活性石灰工藝，設(shè)計規(guī)模為13.2萬噸/年活性石灰，按400噸/日，實際生產(chǎn)按330天計算，實際年產(chǎn)量13.2萬噸。整條生產(chǎn)線設(shè)備能力及公輔設(shè)施設(shè)計時，充分考慮將來增產(chǎn)的能力要求。 

2.2產(chǎn)品指標  

活性石灰產(chǎn)品理化性能： 

   2.3 活性石灰產(chǎn)品粒度  

       活性石灰產(chǎn)品粒度：石灰粒比例為約90%,石灰粉比例為約10%。

  3、 原料、燃料的物理性能  

3.1原料主要成分、粒度組成 

粒度： 20～40mm之間，粒度合格率≥90%

原料：采用清洗過的石灰石。

原料主要成分表  

3.2燃料的物理性能  

新建13.2萬噸/年（400噸/日）活性石灰項目采用煤氣作為熱源物質(zhì)。

煤氣熱值Q=4000Kcal/Nm3

3.3原料、燃料的消耗  

3.3.1 單位產(chǎn)品實際石灰石料耗： 1.8kg石灰石。      

    CaCO3  =    CaO + CO2 - 422KJ/kgCaCO3

    100         56    44

    1.785t      1t

殘余CO2要求：通常，回轉(zhuǎn)窯≤2%--對應(yīng)CaCO3  為0.045t。

 則每噸CaO消耗CaCO3 :1.785-0.045=1.74t

3.3.2 單位產(chǎn)品熱耗：

      理論￡5225kJ/ kg石灰（即￡1250Kcal/kg石灰）。       

      以下按5225kJ/kg計算熱耗。

3.4燃料消耗計算  

燃料消耗計算  

單位消耗：1250Kcal/kg÷4000Kcal/Nm3í1000=312.5Nm3/t石灰

小時消耗：312.5 Nm3×400t÷24h=5208Nm3/h

天消耗量：312.5 Nm3×400t=125000Nm3/d

年消耗量：125000Nm3×330天=41250000Nm3/年

3.5 物料平衡 material balance

物料平衡表Material balance form

2.3.4 各種物料的儲存方式、儲存量及儲存期  

2.4主機設(shè)備一覽表及主要車間工作制度表 

4、設(shè)計原則

4.1采用成熟、可靠、實用、有明顯效益的先進工藝技術(shù)，工序配置合理、順暢，技術(shù)裝備水平達到國內(nèi)領(lǐng)先、國際同類型石灰生產(chǎn)線先進水平。某些電氣自動化設(shè)備采用世界知名品牌

4.2控制系統(tǒng)設(shè)計要求先進實用，穩(wěn)定可靠，以確保該項目投產(chǎn)后盡快達產(chǎn)達效。

4.3充分重視該工程生產(chǎn)中污泥、污水、粉塵、噪音的處理，采用可靠、完善、徹底、高效的環(huán)保設(shè)施。設(shè)計要符合國家和企業(yè)所在地最新頒布的安全、衛(wèi)生、環(huán)保標準。改善勞動條件，提高生產(chǎn)率。

4.4采用節(jié)能技術(shù)，合理利用能源。 

6.3 工藝介紹 

6.3.1 工藝流程

6.3.1.1石灰石篩分系統(tǒng)

破碎篩分系統(tǒng)破碎完成的20-40mm粒度的石灰石輸送致石灰石原料倉內(nèi)

,通過棒條閥、振動給料機、皮帶機輸送預熱器頂部的料倉內(nèi).

在石灰石破碎篩分系統(tǒng)設(shè)置了崗位除塵設(shè)備，對石灰石輸送系統(tǒng)各揚塵點進行除塵處理，凈化石灰石輸送及篩分車間的工作環(huán)境。

6.3.1.2石灰燒成系統(tǒng) 

豎式預熱器受料倉中的物料經(jīng)加料管送入預熱器內(nèi)的8個預熱箱體內(nèi)，石灰石在預熱箱體內(nèi)緩慢下移，并經(jīng)1000～1100℃的窯尾熱氣預熱到900℃左右，達到部分分解的石灰石經(jīng)預熱器上的液壓推桿推動，通過加料室進入到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行煅燒，廢氣進入窯尾廢氣處理系統(tǒng)。煅燒后的熱石灰在豎式冷卻機內(nèi)冷卻，冷卻空氣由二次風機提供，二次風機提供的冷卻空氣一方面能把進入冷卻器石灰的溫度急劇降到110℃以下，而且該部分冷卻空氣在冷卻熱石灰的同時也被加熱到650℃以上，作為燃燒系統(tǒng)的助燃空氣。

6.3.1.3窯尾廢氣處理系統(tǒng) 

從預熱器來的廢氣，溫度約在220--250℃左右，經(jīng)摻入部分冷卻空氣后進入布袋除塵器內(nèi)進行除塵，經(jīng)除塵后的廢氣粉塵含量低于10mg/Nm3，完全滿足國家有關(guān)環(huán)保要求。除塵后的廢氣經(jīng)高溫風機、煙囪排入大氣，收集下來的粉灰通過輸送設(shè)備送入粉灰倉，經(jīng)有散裝機散裝出廠。

6.3.1.4成品石灰儲存系統(tǒng)

冷卻后的石灰經(jīng)豎式冷卻機下部的振動卸料機卸出，然后經(jīng)由板鏈機（該板鏈機耐高溫，可防止冷卻器由于突發(fā)事件而卸紅料時燒毀設(shè)備）、板鏈式斗提機提升至篩分樓進行篩分，小于10mm的粉灰直接送入粉灰倉， 10-40mm的物料分別送入成品倉進行儲存。

在成品石灰篩分儲存系統(tǒng)設(shè)置了崗位除塵設(shè)備，對成品石灰儲存系統(tǒng)各揚塵點進行除塵處理，凈化成品石灰儲存系統(tǒng)的工作環(huán)境。

為了增加整個系統(tǒng)的除塵效果并降低除塵系統(tǒng)的整體投資，石灰各加料點與卸料點的除塵與加料和卸料設(shè)備實行聯(lián)鎖，即哪個點加料或哪個點卸料時該部分除塵管道上的閥門才打開，當停止加料或卸料時則該部分除塵管道上的閥門關(guān)閉。

6.3.2 煅燒原理

(1) 預熱

預熱器利用窯尾熱煙氣與常溫物料進行氣物熱交換，使物料在進入回轉(zhuǎn)窯之前就被預熱到900℃以上，實現(xiàn)25～30％的預分解，壓損低；采用多管加料安裝維護簡單，物料流量控制方便；各倉室單獨進料，不易產(chǎn)生偏料現(xiàn)象。分倉加熱式結(jié)構(gòu)使得物料進出相對獨立，熱風循環(huán)自成一體，物料預熱更加均勻，預熱效果顯著。工作中即使個別倉室出現(xiàn)故障可獨自關(guān)閉，不影響整體系統(tǒng)的正常運行。

(2) 煅燒

石灰石煅燒主要在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)完成，窯體直徑3.6米，長55米，物料煅燒時在窯內(nèi)軸向運動的同時也作徑向運動，處于翻滾狀態(tài)，輻射、對流、傳導三種熱交換方式同時進行，使整個煅燒過程非常均勻，窯頭、窯尾均為微負壓操作。回轉(zhuǎn)窯采用兩擋支承結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)較三檔或多檔形式更加簡單，設(shè)備重量輕，直線性好，運轉(zhuǎn)靈活，制造安裝費用降低，運轉(zhuǎn)過程中調(diào)整也相對簡單。窯頭、窯尾密封采用內(nèi)置魚鱗片形式，系統(tǒng)漏風系數(shù)降低，密封效果更加顯著，維護和更換非常簡便。

 (3) 冷卻

石灰石在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒成石灰后進入豎式冷卻器，從冷卻器底部鼓入的二次風冷卻石灰，獨立的冷卻設(shè)施將冷卻風管在整個斷面均勻布置，可以將石灰冷卻到100℃以下，二次風溫度可達600℃以上，經(jīng)過熱交換后的二次風入窯參與燃燒，有效提高了燃燒溫度，節(jié)能降耗。另外為防止大塊物料、窯皮和掉磚等進入冷卻器本體，設(shè)置有大料清出裝置，可以將從窯內(nèi)排出的大塊物料從冷卻器側(cè)面排出，保證冷卻器穩(wěn)定連續(xù)運轉(zhuǎn)，減輕了工人勞動強度。

6.4 三大主機設(shè)備選型 

6.4.1 設(shè)備規(guī)格、能力

設(shè)備規(guī)格：（1）豎式預熱器： 8.3×4.00m（8邊形）

            （2）回轉(zhuǎn)窯：     φ3.6×55m

            （3）豎式冷卻器： 3.7×3.7m

(2)       

6.4.2 主機設(shè)備技術(shù)規(guī)格及參數(shù)

6.4.2.1豎式預熱器主要技術(shù)參數(shù)

設(shè)備名稱：            豎式預熱器

規(guī)    格：            8.3×4.00m (8邊形)

最大儲料量：          400t

預熱倉數(shù)：            8個

推桿數(shù)量：            8個

推頭材料：            耐熱鑄鋼

油泵數(shù)量：            2臺 （一用一備）

每個液壓推桿采用單獨液壓缸控制，通過液壓站可以調(diào)節(jié)推桿之間的間隔時間及推桿自身的推料時間，準確控制進料量。

6.4.2.2回轉(zhuǎn)窯主要技術(shù)參數(shù)

設(shè)備名稱：    回轉(zhuǎn)窯

規(guī)    格：　　　　　  Φ3.6×55ｍ

斜    度： 3.5％（正弦）

支承檔數(shù)：    2檔

支撐裝置軸承形式：    滑動軸承

擋輪型式：            液壓擋輪

傳動型式：    單傳動

主傳動功率：          132kw

窯體轉(zhuǎn)速：           

主傳動：   　     0.3～1.67r/min

    輔助傳動：            6.85r/h

窯頭、窯尾密封型式：  內(nèi)置魚鱗片式

6.4.2.3豎式冷卻器主要技術(shù)參數(shù)

設(shè)備名稱：          豎式冷卻器

規(guī)    格：          3.7×3.7 m

型    式：          矩型

箱體數(shù)量：          4  

進料溫度：          1100±50 ℃

出料溫度：          ＜100 ℃

卸料裝置型式：      振動出料

卸料裝置數(shù)量：      4套  

6.5 耐火材料砌筑 

6.5.1 回轉(zhuǎn)窯砌筑

回轉(zhuǎn)窯的砌筑分為三部分：煅燒帶采用剛玉莫蘭石和粘土磚，預熱帶和冷卻帶采用高鋁磚；窯頭、窯尾焊接蛇形錨固鉤并采用窯頭、窯尾專用耐磨澆注料。

6.5.2 預熱器砌筑

預熱器頂部采用錨固件吊掛錨固磚，且錨固磚之間咬合固定，頂部鋪設(shè)輕質(zhì)澆注料，形成可以任意方向膨脹的整體爐頂；側(cè)壁焊接錨固鉤，采用耐磨鋼纖維澆注料和低水泥澆注料，底部用高鋁磚。

6.5.3 轉(zhuǎn)運溜槽砌筑

轉(zhuǎn)運溜槽主要承受石灰石的下落沖擊，沖擊部位選用碳化硅磚，側(cè)壁采用高鋁磚，用陶瓷纖維毯隔熱。

6.5.4 窯頭罩及冷卻器砌筑

窯頭罩先用錨固磚吊掛，然后鋪設(shè)低水泥澆注料，側(cè)壁先用硅鈣板作隔熱，然后用低水泥澆注料和鋼纖維耐磨澆注料。

6.6 回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈分析 

6.6.1回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的癥狀

回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈后系統(tǒng)出現(xiàn)以下癥狀：窯主電機負荷增加，電流波動值增大，窯頭、窯尾壓力不穩(wěn)定，窯頭出現(xiàn)正壓現(xiàn)象，窯內(nèi)氣流渾濁，窯內(nèi)的物料受粉塵影響其運動方式由滾動狀態(tài)變?yōu)榛瑒訝顟B(tài)，筒體外皮局部溫度下降。

圖1 回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)結(jié)圈情況圖

6.6.2 回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈危害

回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈一旦形成，便阻礙了氣流的順暢，窯頭出現(xiàn)正壓現(xiàn)象，窯內(nèi)高溫氣流大部分被阻礙在結(jié)圈體前側(cè)，使窯內(nèi)氣流不能平均分配，結(jié)圈體后部分的物料不能充分吸收熱量，窯內(nèi)的物料受粉塵影響其運動方式由滾動狀態(tài)變?yōu)榛瑒訝顟B(tài)，物料不能均勻受熱，物料的煅燒質(zhì)量不能保證，結(jié)圈一旦形成 200mm～300mm 時，主電機電流隨時增大，嚴重時容易引發(fā)設(shè)備故障，同時能耗增加，現(xiàn)場環(huán)境嚴重破壞，增加操作者勞動強度。

6.6.3 回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的原因分析

6.6.3.1 原料含雜質(zhì)多易造成回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈

做為石灰原料的石灰石其主要成分是 CaCO3，一般情況都含有 SiO2、Al2O3、Fe2O3、NaO、K2O 、P、S 等雜質(zhì)，如果雜質(zhì)含量高，就容易產(chǎn)生結(jié)圈，特別是 Al2O3、Fe2O3、P、S 等其熔點較低，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度達到1250℃以上時就會產(chǎn)生熔融，熔融后的雜質(zhì)，隨回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)附著在回轉(zhuǎn)窯煅燒帶最高處形成結(jié)圈。

6.6.3.2  高溫使粉塵熔融易造成結(jié)圈

窯前儲料場因無防雨設(shè)施遇雨雪天氣，原料表面泥土沾在礦石表面篩分不掉，隨礦石一同入窯煅燒，石灰中大量粉塵進入窯內(nèi)，經(jīng)過煅燒帶，高溫使粉塵熔融易造成結(jié)圈。

6.6.3.3 燃燒器選擇不當直接影響回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)圈

燃燒器是煅燒石灰的主要工藝設(shè)備，直接影響火焰形狀和剛度，進而直接影響回轉(zhuǎn)窯的煅燒溫度，不同的燃料應(yīng)采用不同的燃燒器，要使燃料達到充分完全燃燒，燃燒器的選擇與控制至關(guān)重要，也直接影響窯內(nèi)結(jié)圈。

6.6.3.4 回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速與推料時間匹配不當影響結(jié)圈

回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速與推料時間的匹配影響物料在窯內(nèi)薄厚，物料薄厚影響物料在窯內(nèi)的運動軌跡。窯速低、推料時間短會形成料層太厚，物料在窯內(nèi)出現(xiàn)拋落現(xiàn)象，料層薄，就會形成物料在窯內(nèi)整體滑動，拋落和滑動都會產(chǎn)生物料粉化，粉化量大，在煅燒帶受到較強火焰的高溫，就會熔融形成結(jié)圈。

6.6.3.5 生產(chǎn)操作控制不當影響結(jié)圈

1)回轉(zhuǎn)窯預熱器出口溫度過高，物料在預熱器內(nèi)預熱和分解加速，將在煅燒帶被燒結(jié)，石灰過燒，易造成結(jié)圈。

2) 窯尾壓力控制大小，會改變火焰長度、形狀，直接影響窯況變化和石灰質(zhì)量，易產(chǎn)生結(jié)圈。

3) 在燃料流量正常情況下，燃料壓力控制過低，燃燒火焰短粗，煅燒帶提供熱量過多使物料出現(xiàn)過燒，嚴重時煅燒帶結(jié)圈。

4) 一、二次風的合理分配直接影響煅燒和質(zhì)量的穩(wěn)定，一次風過大，火焰會短粗，高溫段過于集中，引起結(jié)圈；反之火焰瘦長，煅燒溫度低，會使石灰質(zhì)量不穩(wěn)定，易結(jié)圈。

6.6.4 控制措施

6.6.4.1 嚴格原料進廠驗收制度

一是加強物理檢驗控制，進廠粒度應(yīng)控制在20～40mm，減少過小顆粒原料摻入，避免入窯后大量灰粉產(chǎn)生，因此入窯前的石灰石經(jīng)過水洗篩分。二是加強化驗檢驗控制，對進廠的原料進行嚴格化驗，控制 CaO 含量不低于 53%，MgO、SiO2的含量控制在 2%和 1.5%以下，S 含量小于0.025%，不合格原料不入窯。

6.6.4.2 控制窯速與推料時間的匹配

物料由窯尾運動到窯頭完成石灰石分解的全過程，而預熱器向回轉(zhuǎn)窯的推料量必須與回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速同步，也就是說，一定的產(chǎn)量必須制定相應(yīng)的回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速，以保證物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的料層厚度和填充量。正�？刂莆锪显诟G內(nèi)的填充率在 6%～8%之間，窯的轉(zhuǎn)速快慢要達到物料顆粒自我翻滾為宜。

6.6.4.3 合理控制各部熱工參數(shù)

根據(jù)改進后的燃燒器，調(diào)整好燒嘴角度，合理控制窯尾風機壓力、流量和一、二次風機風量及風壓，以保證火焰的長度和剛度，使火焰與筒體保持平行；同時供給煤粉熱值穩(wěn)定、煤粉量平穩(wěn)連續(xù)輸送。

6.6.4.4 加強煅燒過程管理

1)隨時觀察窯內(nèi)火焰、氣流、物料運動情況，如果發(fā)現(xiàn)火焰形狀發(fā)散，窯內(nèi)氣流渾濁或物料有滑動現(xiàn)象，應(yīng)立即檢查產(chǎn)品實物質(zhì)量 SiO2是否偏高，同時減產(chǎn)降溫，調(diào)整窯況。選擇優(yōu)質(zhì)原料入窯，待實物質(zhì)量好轉(zhuǎn)，窯內(nèi)氣流順暢，粉塵明顯減少，再逐步提產(chǎn)，恢復正常生產(chǎn)，避免熔融物粘窯壁產(chǎn)生結(jié)圈。

2) 每小時在窯頭從格柵側(cè)門取一次樣，用肉眼分析實物質(zhì)量，根據(jù)實物質(zhì)量情況，調(diào)整氣量等工藝參數(shù)。

3) 冷卻器下電振給料機均勻出灰，保證冷卻器內(nèi)高、低料位差在 100mm 左右，使二次風量供給均勻。

4) 計劃減產(chǎn)時，應(yīng)按 5t/h 梯度逐步減產(chǎn)，同時及時調(diào)整燃料量等各部工藝參數(shù)；恢復生產(chǎn)時，按升溫曲線進行操作(回轉(zhuǎn)窯升溫曲線見表1)。

表1 回轉(zhuǎn)窯升溫曲線

6.6.4.5 一旦發(fā)生結(jié)圈應(yīng)采取以下措施

    1)不定期短時間減產(chǎn)、停窯，同時，停一、二次風機，觀察窯襯情況，如有輕微結(jié)圈，選擇適當時間減產(chǎn)、降溫，利用高、低溫差使結(jié)圈脫落，避免窯況惡化。

2)如果出現(xiàn)窯頭、窯尾產(chǎn)生正壓，窯內(nèi)氣流渾濁，主電機電流增大，不能完成正常產(chǎn)量、質(zhì)量等現(xiàn)象，需停窯處理。

6.6.5 結(jié)論

活性石灰回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈是石灰行業(yè)普遍存在問題，結(jié)圈因素也是多方面的，既有原料、燃料影響，又與燃燒器的選擇和生產(chǎn)工藝控制等有關(guān)，只要強化各個環(huán)節(jié)的管理，預防為主，回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈就能得到有效控制，進而不斷延長結(jié)圈周期，逐步實現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。