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ag追杀证据套筒石灰窑的发展概况

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  套筒石灰窑的发展概况_机械/仪表_工程科技_专业资料。套筒石灰窑的发展概况

  第 29 卷第 2 期 工 业 炉 Vol. 29 No. 2 2007 年 3 月 Mar. 2007 Industrial Furnace 套筒石灰窑的发展概况 邹琳江1 , 邹得球1 , 陈江林2 ( 1. 安徽工业大学 冶金与资源学院 , 安徽 马鞍山 243002 ; 2. 济南钢铁股份有限公司 , 山东 济南 250000) 摘 : 简述了套筒石灰窑的发展过程 ,介绍了套筒石灰窑基本结构 、 要 工作原理以及存在的问题 ,并对套筒石灰窑发 展方向提出了建议 。 关键词 : 套筒石灰窑 ; 活性石灰 ; 冶金 中图分类号 :TF71313 文献标识码 :B 文章编号 :1001 - 6988 (2007) 0220012203 Development of Lime Sleeve Kiln ( 1 . School of Metallurgy and Resources , Anhui University of Technology , Maanshan 243002 , China ; 2 . Jinan Steel & Iron Limited Company , Jinan 250000 , China) Abstract : The history of lime sleeve kiln is introduced. The structure , principle and exists questions of sleeve Key words : lime sleeve kiln ; active lime ; metallurgy kiln are described , and the direction of the development is suggested. 近年来我国钢铁工业高速发展 ,中长期内 ,钢铁 工业仍是我国国民经济重要基础产业和支柱产业 , 冶金石灰是转炉炼钢的主要熔剂 , 应该努力与之相 适应 。活性石灰用于转炉炼钢 ,具有缩短冶炼时间 、 提高钢水纯净度及收得率 、 降低石灰及萤石消耗等 优点 。十多年来 , 我国冶金行业通过引进和自主开 发建设了一批活性石灰窑 , 使优质活性石灰的产量 占到了冶金石灰总产量的 30 %左右 , 但还远远不能 满足需要 。套筒石灰窑生产的活性石灰具有气孔率 高 ( 50 %) 、 表面积大 ( 1. 5 ~ 2 m2 / kg) 、 活性高 ( 活性 度 345~400 mL ) 、 硫含量低等特点 ,炼钢使用提高了 成渣速度 ,提高了脱磷 、 脱硫效率 ,减少了喷溅 ,稳定 了炼钢操作 [1 ] 。 套筒石灰窑是联邦德国人卡尔? 贝肯巴赫 ( Karl2 BeceKenbach) 在 20 世纪 60 年代研究成功的 。第一 座窑建于威尔曼斯特勒 ( Warmestelle) 公司于 1962 年 投产 ,日产量 150 t 。早期建的窑 ,规模在 60~330 t/ d ,后来设计出 500 t/ d 的大型窑 。日本宇部兴产公 司 1966 年引进了这种窑 , 到 1974 年已经安装了 35 座 。美国在 1970 年也引进了这种技术 。到 1973 年 仅德国和日本就有 85 ~ 90 座在运转 , 另有 20 ~ 25 收稿日期 :2006 - 12 - 20 ) 作者简介 : 邹琳江 (1962 — ,男 ,教授 ,主要从事冶金热能工程理 论的研究和教学工作 . 12 ZOU Lin2jiang1 , ZOU De2qiu1 , CHEN Jiang2lin2 座在其他国家 。至今在世界上已建有 300 多座贝肯 巴赫窑 。套筒窑窑体为负压操作 , 检查 、 维修 、 维护 便利 、 环保和劳动条件好 、 作业率高 、 适用燃料范围 宽、 窑体设备简单 、 相对双膛竖窑投资低 、 能耗低 ,目 前 ,被世界各国广泛采用 。20 世纪 80 年代初 , 日本 在我国广交会上展出了这种窑的样本 ,大致在 90 年 代由梅山钢铁公司率先在冶金联合企业引入 , 随后 是首钢 、 、 马钢 济钢等 [2 ] 。 1 石灰窑煅烧石灰机理 石灰的煅烧是一个比较复杂的物理化学反应过 程 。首先是碳酸钙的分解 , 同时伴随着氧化钙的再 结晶和晶体生长 , 当煅烧温度偏低时 , 温度梯度小 , 热量向中心传输速度慢 ,如果恒温时间短 ,未达到碳 酸钙的分解速度 ,这时就会生烧 。当温度较高时 ,温 度梯度大 ,中心达到较高温度 , 碳酸钙快速分解 , 但 是氧化钙的再结晶和晶体的再生长速度也较快 。如 果恒温时间过长 ,易形成氧化钙晶粒过大 ,活性度降 低 ,发生过烧 [3 ] 。石灰的主要成分是氧化钙 ( CaO) , 此外有氧化镁 ( MgO) 、 硅酸钙 ( 2CaO ? 2 ) 、 SiO 铝酸钙 (12CaO? 2O3 ) 和铁铝酸钙 ( 4CaO? 2O3 ? 2O3 ) 等 。 7Al Al Fe 煅烧石灰发生的主要反应是 : CaCO3 = CaO + CO2 - 1 764 kJ / kg ( 表示 1 kg 碳酸 钙分解吸收 1 764 kJ 热量) 工 业 炉 第 29 卷 第 2 期 2007 年 3 月 2 套筒石灰窑基本结构 套筒石灰窑结构见图 1 , 该窑主要由窑体 、 装料 装置 、 出料装置 、 换热器 、 燃烧室 、 风机组成 [4 ] 。 冷却空气 。同时 , 冷却空气经内筒后得到预热并作 为燃烧器的一次空气 , 驱动风机通过喷射器向燃烧 器供给喷射空气 , 使窑内形成循环气体 。高温废气 风机用来抽出窑内废气 ,与驱动空气换热 ,还可以使 窑保持负压 。 2. 4 装料 、 出料系统 套筒窑的上料装置由称量料斗 、 、 闸门 单斗提升 机、 密封闸板 、 旋转布料器 、 料钟及料位检测装置等 组成 。石灰石经预热 、 煅烧和冷却后 ,在冷却带底部 由抽屉式出料机直接卸入窑下部灰仓 , 然后经仓下 振动给料机排出 。 3 套筒石灰窑工作原理 套筒窑是圆形横截面 , 窑身为环状 。装料由顶 部料钟 ( 布料器 ) 加入 , 出料用液压推杆 。窑以负压 或正压操作均可 , 负压操作有利于环保 。由上下两 排烧嘴进行燃烧 ( 上燃烧室 1 200~1 300 ℃、 下燃烧 ) 室 1 300~1 350 ℃ , 燃料可以是油 、 煤气或粉状固 体燃料 。石料进入炉窑后 ,随着石料的下移 ,可以分 为预热带 、 上部逆流煅烧带 、 中部逆流煅烧带 、 下部 并流煅烧带 。窑从内套筒抽出的热气经预热器预热 驱动空气后 ,再与从预热带抽出的废气混合 ( 150 ~ ) 250 ℃ 组成外排废气 , 经净化处理后排入大气 。在 窑的中心装有一个立式或吊式的圆筒 , 煅烧带便成 为环形截面 。燃烧室以径向安装在窑的外筒上 。在 燃烧室朝向窑内开口的地方有耐火材料砌筑的 “火 桥”将内外筒体连接起来 。 , “火桥” 下是将物料径向 切断 。这样保证了燃烧气体均匀进入物料并释放其 热量 。上下燃烧室交错排列 , 以达到气体的均匀分 布 。两排烧嘴把窑分成 3 个煅烧带 , 其中上面与中 间的呈逆流煅烧 , 下面为并流煅烧 。入窑的石灰石 在预热带先以对流方式得到预热 , 然后进入上部煅 烧带 。在上燃烧室内未完全燃烧的热气体在这里完 全燃烧 ,石灰石进行分解 ; 在中间煅烧带 , 物料和从 下燃烧室分流出来的热气体逆流煅烧而继续分解 ; 在下部煅烧带 ,物料和从下燃烧室分流出来的热气 体并流煅烧而完全分解成石灰 。石灰进入冷却带 。 石灰的冷却空气由窑的出料口引进 ,继续向上 ,与并 ) 流燃烧气体混合 ( 800~930 ℃ ,进入下内套筒 。烧 煤气时烧嘴使用兼作冷却内套筒的空气 ; 烧油 ( 或煤 粉) 时则使用喷射空气作附加空气 。在并流带内用 喷射器保持并流状态 , 喷射器所用的驱动空气经预 13 1. 加料装置 2. 布料口 3. 石灰料层 4. 上部环型烟 道 上部内筒 外筒 下部内筒冷却空气环管 ( 约 150 ℃ 5. 6. 7. 的 一次空气) 燃烧器 喷射管道 ( 经换热器来的驱动空气 ,约 455 8. 9. ℃,0. 485 kg/ cm2 , 作为喷射介质 , 抽出下部内筒循环烟气 , 喷入燃烧 室作二次空气) 内筒冷却通道 ( 循环烟气出口) 上部燃烧 10. 11. 室 (6 个 ,空气消耗系数 0. 5 , 约占总热量 30 %) 12. 下部燃烧室 13. 过桥 循环气体入口 (6 个) 下部内筒 出料机构 14. 15. 16. 17. 出料台 石灰仓 18. 图1 套筒石灰窑结构简图 2. 1 窑体 窑体由外套筒和同中心的上、 下内套筒组成 。 外套筒由钢板卷成并衬以耐火材料 。内套筒分下内 套筒和上内套筒两个独立部分 。上下内套筒是由双 层钢板形成的圆柱形箱体 , 钢板箱内连续通入冷却 空气以防其高温变形 ,箱体内外两侧均砌有耐火砖 。 内筒与外筒同心布置 ,形成一个环形空间 ,石灰石就 在该环形区域内焙烧而成为活性石灰 。 2. 2 燃烧室 燃烧室设在窑体中部并分上 、 下两层 ,下层的称 为下燃烧室 ,上层的称为上燃烧室 。每个燃烧室与 内筒之间由耐火砖砌筑而成的拱桥相连 , 燃烧产生 的高温烟气通过拱桥下的空间进入石灰石料层 。 2. 3 风机 套筒窑风机系统由内筒冷却风机、 驱动空气风 机和高温废气风机组成 。内筒冷却风机向内筒供给 综 : 套筒石灰窑的发展概况 述 ) 热器加热 ( 400 ~ 500 ℃ 。冷却空气和燃烧气体组 ) 成的混合气体 ( 300 ~ 370 ℃ 由喷射器在上排烧嘴 以上从内套筒中抽出 。这部分气体又被切向引到下 做了改进 。 ( 2) 换热器换热管束及循环通道管的堵塞 换热器作为环形套筒窑的热交换装置 , 在窑的 运行过程中 ,起着至关重要的作用 ,它保证着窑内的 热量和气体流量的平衡 , 并很大程度上影响着生产 的石灰质量 ,保证了整座窑的正常运行 。而换热器 中换热管束的好坏决定了换热器的工作效率 , 由于 换热管长时间处于冷热两种工作环境下 , 在进行气 体热量交换的过程中 , 在热管束的管口及管内容易 形成结瘤 ,堵塞换热管而降低了换热器的换热效率 。 换热管束的堵塞需对环形套筒窑休风操作以进行换 热器的检修 ,对窑的正常生产影响较大 ,严重时会引 起生产的石灰质量不稳 。文献 [ 6 ] 针对套筒窑换热 器的堵塞问题 ,通过对换热器管垢分析 ,化验垢中成 分主要有碱金属 、 碱土金属的氯化物 ( KCl 、 、 2 NaCl Ca 管内废气流速较低 ; ③ 燃烧过程中的尘量过大 。笔 器里理论上可以发生以下反应 : ) K2 CO3 + CaCO3 = K2 Ca ( CO3 ) 2 ( 反应温度 650 ℃ ) K2 CO3 + SiO2 = K2 Si2O5 ( 反应温度 600 ℃ 部燃烧室 [5 ] 。 4 套筒石灰窑特点 (1) 套筒石灰窑改变了以往竖窑传统的正压操 作方式 ,窑内为负压环境 ,因此无烟气和粉尘外溢 。 (2) 设置上 、 下两个中心内套筒 , 使窑的装料空 腔呈环形 ,减少料层厚度 ,有利于火焰或高温气体穿 透整个料层 。上套筒内抽出气体与驱动空气在换热 器里换热 ,下内套筒抽出循环气体 , 喷入燃烧室 ; 下 内套筒夹层里通入的冷却空气 , 收集到环管内后被 送到各燃烧器做一次空气 , 这些都能够充分利用 热能 。 (3) 设置上 、 下两层错开均布的多个燃烧室 , 且 每个燃烧室通过由耐火砖砌筑而成的拱桥与内筒相 连 ,以便燃烧产生的高温烟气均匀地分布在窑的整 个断面上 ,使石料能够受热均匀 。 (4) 石料经过预热带 、 上部逆流煅烧带 、 中部逆 流煅烧带 、 下部并流煅烧带 ,符合煅烧石灰的加热要 求 ,尤其是并流煅烧带 ,能对已经产生氧化钙外壳的 石料温和加热 ,对烧成高质量的石灰非常重要 。 ( 5) 套筒石灰窑使用燃料范围广 ,可使用发热值 约 7 524 kJ / m3 的低热值煤气 , 且煤气压力仅为 15 kPa 左右的常规压力 , 与固体燃料相比 , 气体燃料不 仅能与空气混合均匀 ,燃烧所需空气过剩系数小 ,可 以达到较高的燃烧强度 ,而且气体燃料较清洁 ,烧制 的石灰 S 、 等有害元素含量低 ,石灰中的瘤块减少 。 P Cl2) 、 碳酸盐 ( CaCO3 、 MgCO3 、 2 CO3 ) 、 K 硫酸盐 ( K2 SO4 、 Na2 SO4) 、 氧化物 ( CaO 、 ) 以及少量的硅酸盐 ; 同 MgO 时找到了结垢的主要原因 : ① 进口废气温度过高 ; ② 者认为进口温度过高是主要问题 , 并提出了在换热 换热器废气进口温度在 700 ℃ 以上 , 故容易结 垢 。为此 ,笔者提出掺冷风将换热器进口温度降低 , 取得了较为理想的效果 。 ( 3) 燃烧与控制 这样还可以降低换热器的含尘浓度 ,简单实用 ,已经 生产高质量的活性石灰需要先进的燃烧技术与 5 套筒石灰窑主要问题 ( 1) 环形套筒窑拱桥 ( 火桥或过桥) 的坍塌 控制技术 。作为一个整体而言 , 燃烧与控制是不可 分割的 。窑温控制是一个极其重要的操作指标 。通 拱桥的坍塌可以说是影响环形套筒在国内市场 应用的最主要原因 。从目前国内出现的几座环形套 筒拱桥坍塌来看 , 拱桥的坍塌不仅缩短了环形套筒 窑的正常使用寿命 ( 马钢不足两年 ) , 还严重影响着 生产出来的石灰产品的质量和炼钢生产的顺利进 行 ,使耐火材料用量大幅度上升 。所以拱桥坍塌问 题决定了环形套筒窑是否能正常生产和运行 。为解 决拱桥的坍塌 ,国内选用了综合性能较好的镁铝尖 晶石砖代替了原来的镁砖 , 国外则是采用了综合性 能好的镁砖作为拱桥砖材质 , 同时也对拱桥的结构 14 过对窑温的监测来控制燃烧 , 是较为有效的方法 。 但在实际生产中 ,由于生产条件的改变 ,如煤气热值 的波动 ,采用不好的燃烧设备和控制系统 ,将使控制 难于实施 。马钢虽然在环形套筒窑控制系统中增设 在线分析 ,及时反馈环形套筒的工作状况 ,使操作人 以实施 ,主要是其燃烧设备并不能保证燃烧控制 。 ( 4) 窑体耐火材料结构与材质的改变 ( 下转第 24 页) 了废气分析仪和在线热值仪 , 通过对废气与煤气的 员能准确调整石灰窑的工作参数 , 但操作上仍然难 经验交流 : 数字化燃烧技术在莱钢异型坯加热炉的应用 脉冲燃烧装置的技术难点 。同时 ,它对水 、 、 、 电 风 煤 气等参与过程控制的能源介质的要求也非常严格 , 热值 、 压力等参数只能在设计范围内波动 ,任何一项 数据超出波动范围 ,计算机都将发出警告 ,使自动控 制无法进行 ,这是今后引进设备技术时 ,必须根据实 际情况认真对待和解决的问题 。否则 , 将严重影响 加热炉的正常运行 。 匀 ,炉内温差控制在 ±3 ℃之内 , 吨钢燃耗降低了 23 % ,达到了预期效果 。与传统燃烧技术相比较 ,数 字化燃烧控制技术作为一项新兴的节能 、 环保技术 , 在提高产品质量 、 降低能耗 、 减少污染方面将发挥重 大作用 ,是今后加热炉燃烧技术的发展方向 。 参考文献 : [1 ] 宋惠改 ,於 . 数字化加热炉的发展及应用 [J ] . 钢铁 ,2004 , 亮 39 (11) : 67 - 69. [2 ] 李保国 . 脉动燃烧技术及其应用 [J ] . 中国农业大学学报 , 1998 , 22 (2) : 36 - 40. [3 ] 杨进航 ,李瑞清 . 数字化加热炉的发展及应用优势 [J ] . 工业 3 结语 数字化燃烧技术在以混合煤气或天然气等高热 值为燃料的加热炉上使用非常成功 , 在欧美国家已 得到广泛应用 ,加热钢材质量的提高 ,能耗指标的降 低 ,使其经济效益显著 。其生产的灵活性又使钢铁 企业很快适应新的钢种需求 , 能在激烈竞争的市场 上赢得先机 。实践证明 : 采用数字化控制对于加热 炉的节能降耗 ,以及提高钢坯加热质量有显著效果 。 该项目从投产至今 , 炉况稳定 , 炉内温度场均 ( 上接第 14 页) 炉 ,2006 , 28 (4) : 19 - 25. [4 ] 王立刚 ,王克成 , 赵 . 数字化蓄热式钢包烘烤器及自动控 强 制系统 [J ] . 冶金能源 ,2006 , 25 (3) : 48 - 52. [5 ] 刘志强 ,林积生 . 步进梁式数字化加热炉的设计与应用 [J ] . 工 业炉 ,2006 , 28 (2) : 22 - 25. [6 ] Siegfried Latzel . Advanced Automation Concept of Runout Table Strip plications 2001 ,374 :1088~10971 Colling for HotStrip and Plate Mills Ieee Transactions on Industry Ap2 (2) 国内配套材料要跟上 , 如耐火材料等 , 研制 窑内部分结构中的耐火材料砖因工作环境恶 劣 ,耐火砖易冲刷损坏 , 如下内套筒下段钢管外壁 、 下内套筒上段顶部导流帽 、 上内套筒下部 、 拱桥顶部 等部位的耐火材料 、 耐火砖损坏严重 。现在 ,一些专 家将这些易损坏部位的耐火砖更换为耐磨性较好的 高耐磨浇注料 ,较好地解决了这些部位的耐火砖因 磨损而造成的耐火材料检修 , 降低了因停窑对耐火 材料的影响 。 出满足套筒窑工作环境要求的高性能材料 , 解决炉 窑砌筑及过桥坍塌问题 , 提高套筒窑的使用寿命 。 目前 ,国内早期引进的套筒窑基本上都出现过此类 问题 ,给生产带来了严重影响 ,也是现在厂方引进套 筒窑最为担心的问题 。厂方可以联合起来 , 共同开 展这方面的研究工作 ,尽快解决拱桥坍塌问题 。 (3) 换热器的堵塞是一个棘手的问题 , 目前 , 国 内有企业采用化学试剂先与污垢反应 , 然后用高压 水冲洗的方法 ,但是 , 该方法不仅操作不方便 , 而且 频繁冲洗影响正常生产 。因而 , 换热器的结构改进 是一项大课题 。 参考文献 : 6 发展目标建议 套筒石灰窑由于结构紧凑 , 占地面积小 , 能耗 低 ,石灰活性度高 , 生 、 过烧率低 , 经济效益明显 , 该 窑会被越来越多的厂方所青睐 。同时 , 它可以以转 炉煤气为燃料 ,取代了焦炭等固体燃料 ,大大降低了 CO 、 2 等污染物的排放 , 环保效应明显 , 套筒窑在 SO 冶金行业必将得到广泛的应用 。但是 , 套筒窑在国 内应用也存在一些问题 ,应从几个方面进行完善 : ( 1) 当前国内对套筒窑技术还处在消化阶段 ,随 着技术的不断成熟 , 有必要对套筒窑的关键设备进 行国产化 ,如燃烧器 、 换热器和控制等 。这样不仅可 以节约资金 , 设备更换也方便 , 能保证生产正常进 行 。另外还要开展这方面的研究工作 , 真正掌握套 筒窑的核心技术 。 24 ( 4) 尝试新的煅烧工艺 ,提高套筒窑石灰质量 。 [1 ] 陈子琦 . 活性石灰窑窑型比选 [J ] . 炼钢 ,1999 (5) :52 - 53. [2 ] 关宸祥 . 石灰窑 [M] . 北京 : 中国建筑工业出版社 ,1986. [3 ] 乐可襄 ,董元篪 . 石灰石煅烧活性石灰的实验研究 [J ] . 安徽工 业大学学报 ,2001 (2) :102 - 105. [4 ] . 套筒式竖窑工艺特点及其相关工艺配置 [J ] . 武钢技 罗 琨 术 ,2002 (1) :51 - 55. [5 ] 李道忠 ,费心举 . 气烧套筒窑生产活性石灰的理论与实践 [J ] . 中国冶金 ,2004 (7) :24 - 26. [6 ] ,张树新 . 剖析套筒窑换热器结垢机理及对策 [J ] . 矿业 张 红 工程 ,2003 (4) :55 - 57.

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