煅烧粉状石灰的带悬浮预热器的回转窑生产线.doc

煅烧粉状石灰的带悬浮预热器的回转窑生产线北京博得尔装备技术有限公司 孔庆安 关键词：粉状石灰、悬浮预热器、回转窑一、应用粉状石灰石粉煅烧石灰课题的提出石灰是国民经济各工业部门都不可缺少的重要工业原料，主要应用的行业领域有冶金、建材、化工、电力、环保等。 进入21世纪后，钢铁、化工、有色金属业的产能迅速增长，推动了我国石灰工业的发展；环保排放标准的提高为烟气脱硫及酸性工业废水处理提供石灰的石灰企业提供了较好的发展空间。目前，国内煅烧石灰采用的设备主要有普通竖窑、机械化竖窑、回转窑三种类型。普通竖窑存在着石灰产品质量差、能耗高、环境污染严重等缺点等明显的缺陷，已处于淘汰阶段；机械化竖窑有采用国外技术的麦尔兹窑、弗卡斯窑和国内开发的节能立窑、机械化竖窑等；回转窑由于其具有原料利用率高、产品质量高、机械化程度高、操作控制易于掌握、单窑生产能力高、环保易于达标等优点，近年来在国内石灰行业，特别是钢铁行业得到较多的使用。这几种石灰窑都存在原料使用范围窄的缺点，石灰竖窑使用的石灰石粒度范围为60-120mm，回转窑使用的石灰石粒度范围为20-40mm，大量的20mm的小粒状石灰石被作为石渣低价销售。对于矿产资源的应用了造成极大的浪费。特别是很多CaO含量在54%以上的优质石灰石矿，这部分优质碳酸钙资源作为石渣被弃掉十分可惜。为充分利用这一部分石灰石资源，近年来我公司组织工程技术人员对这一课题进行了研究试验，并取得了阶段性的试验成果和工业应用成果。二、石灰煅烧过程的理论分析石灰石中所含碳酸钙的分解是吸热反应，其反应式如下：CaCO3CaO+CO2H0298=178.33kJ/mol石灰石在石灰窑中的分解速率主要决定于温度和块度，一般空气中含有少量CO2，其含量为空气体积的0.03%，在大气压力下，CO2的分压为29.43Pa，而当碳酸钙加热到530时，其表面分解所产生的CO2分压也正好为29.43Pa，可以认为高于530时碳酸钙就开始分解，当温度达到850时，其表面分解放出的CO2分压为4.91 104Pa，可以明显地看出分解的进行，当温度上升到接近910时，碳酸钙表面CO2分压达到9.81 104Pa，分解则急剧进行。在898时，碳酸钙上面的CO2气体的压力达到1个大气压（101.3Kpa），工业生产中窑内石灰石煅烧温度应保持在10501100范围内。 为了使热量迅速传入石灰石中心，有两个途径，一是提高煅烧温度，另外就是减小石灰石粒度，从图2-1可以看出石灰石块度与煅烧时间的关系。试验指出，0.1mm直径的石灰石在950时的分解时间只需要0.07秒，可见粉状石灰石的煅烧所需要的分解时间将大大缩短，从而可大幅度提高单窑的产量，降低热耗。05010015020025030051015202530石灰石粒度mm煅烧时间（h）85090095010001150图2-1 石灰石块度与煅烧时间的关系 石灰石块度为150mm，如在1150时，需煅烧4小时，在950时就要17小时。又如在煅烧温度1000时，煅烧块度直径200毫米的石灰石，需要15小时，在同样温度下，煅烧块度直径为100毫米的，只需7.5小时，速度快了一倍。 石灰石煅烧速度与温度的关系若煅烧温度为900时，每小时可烧透石灰石3.3mm；若煅烧温度为1000时，每小时可烧透石灰石6.6mm；若煅烧温度为1100时，每小时可烧透石灰石14mm；若煅烧温度为1052时，每小时可烧透石灰石10mm；而实际上，因石灰的导热系数小于石灰石，并且随热量传入石灰石内部愈深，CO2逸出的阻力也愈大，所以速度也就愈慢。因此，在实际窑炉中1052时，煅烧直径150mm石灰石，需要20小时以上（理论上只需7.5小时）才能煅烧完全，如果要煅烧小于1mm的粉状石灰石，反应速度不到一秒。由此可见，如果能用小粒度石灰石煅烧石灰，则煅烧温度和煅烧石灰所需要的热耗会得到大幅度的降低。三、实验用工艺方案为节约研究试验成本，我们在研究试验过程中借用了水泥预热器窑和水泥离线预热分解窑设备，利用水泥煅烧设备进行了煅烧石灰的实验研究。3.1 、用带悬浮预热器的水泥回转窑煅烧工艺试烧过程2006年我们在湖南的一台日产六百吨水泥熟料的水泥窑上进行了粉状石灰的煅烧试验。在原有工艺条件不变的情况下，我们使用粒径为150m的石灰石粉为原料进行了试烧，在试烧过程中适当降低用煤量，试验结果如下：实验用石灰石原料化学分析化学成分CaOMgOFe2O3Al2O3SiO2K2ONa2OClSO3Loss含量（%）51.31.90.40.51.80.10.40.10.642.8石灰成品检验结果取料次数灼减SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOS活性度第一次5.673.2085.603.440.037287第二次3.963.1686.523.31315第三次12.752.6479.334.17301第四次5.273.2685.693.64321第五次9.162.882.933.58295第六次8.573.3682.563.710.043275第七次10.183.4482.002.91275第八次5.113.6484.034.64325第九次6.902.1483.763.640.041345第十次6.172.9884.083.470.038341平均7.082.9484.273.590.039 3083.2 、用水泥离线预热分解窑煅烧工艺试烧过程 2008年我们在山西的一台日产1200吨水泥熟料的离线预热分解水泥窑上进行了煅烧粉状石灰的试验，我们使用粒径为100m的石灰石粉为原料进行了试烧，在试烧过程中我们停用了窑头供煤，完全使用分解炉烧煤进行试烧，试验结果如下：实验用石灰石原料化学分析化学成分CaOMgOFe2O3Al2O3SiO2K2ONa2OClSO3Loss含量（%）52.42.40.320.41.60.090.410.080.5241.8石灰成品检验结果取样次数12345678平均灼减12.47.469.3210.411.68.099.415.089.22活性度2783012812942853243113663053.3 、试验结论本次试验主要是检验室使用带悬浮预热器的水泥回转窑和水泥离线预热分解窑能否煅烧石灰，故没有对电耗及热耗指标进行测试。通过试验得知：1、 粉状石灰石粉完全可以使用悬浮预热器窑进行煅烧；2、 使用悬浮预热器窑煅烧的石灰质量较好，可以满足工业使用要求；3、 使用悬浮预热器窑煅烧石灰灼减指标较高，生烧、过烧石灰较多。4、 使用悬浮预热器窑煅烧石灰石灰的冷却温度过高，水泥冷却器在煅烧石灰时不适用，在煅烧石灰时需研究新的石灰冷却器。四、工业试验的工艺方案阐述在使用已有水泥回转窑试烧粉状石灰的基础上,我们又研究开发了专门用于煅烧粉状石灰的悬浮预热分解煅烧窑工业试验工艺方案和煅烧粉状石灰的带悬浮预热器的回转窑生产线。该方案包括石灰石破碎粉磨系统、粉状石灰烧成（包括预热、煅烧及冷却设备）系统、成品储存系统、烟气处理系统、煤粉制备系统五个子系统。a. 石灰石破碎粉磨系统存放于原料堆场内的物料经铲车运送至系统喂料斗，喂料斗下部设有板式喂料机，以保证对破碎机的连续稳定供料。破碎机拟选用耳机破碎，一级破碎使用PE1512鄂式破碎机，二级破碎使用带烘干的风选锤式破碎机，来自预热器高温烟气对进入破碎机的物料进行烘干，破碎好的粉状石灰石粉通过气流吸入动态涡流分离器进行分级，0.5-3.0mm的合格的石灰石渣存入石灰石原料库用于生产石灰，石灰石粉经窑尾高效袋式收尘器收集后直接入库作为石粉用于水泥生产。设备名称规格型号数量总价（万元）中型板式喂料机146鄂式破碎机PE15121120滚式给料机185风选锤式破碎机PCG26201130动态分离器PD1800148斗式提升机NE5080m160皮带输送机B8008m26电子皮带秤B8002m16振动喂料机B80036m11旋风收尘器32002130高压离心风机2400DIBB24168小 计600b. 粉状石灰烧成（包括预热、煅烧及冷却设备）系统石灰石渣原料经斗式提升机送到C1旋风预热器入口的上升管道内，在管道内与热气体充分混合并发生热交换，然后进入C1旋风预热筒，在此进行气、料分离及物料的再次预热，分离出的物料经卸料管进入C2旋风预热筒的上升管道内进行第二次热交换，再经C2旋风筒分离、预热，如此，依次经C4、C5旋风预热筒进入回转窑进行煅烧，回转窑同水泥回转窑，石灰石渣在预热器内实现部分分解，分解率可以达到50%以上，在进入回转窑后在回转窑内继续进行分解。煅烧后的石灰成品在出回转窑后在窑头罩下的反应釜中停留20-30分钟，石灰石渣在反应釜中利用石灰石渣的余热对没有分解的石灰石渣进行继续加热，进而提高产品质量。然后经我们专门研制的一种用于冷却石灰石渣的专用篦冷机进行冷却，该冷却机篦缝使用迷宫式结构，可以保证没有漏料现象，且冷却效果较好，可以大幅度提高二次风的温度。设备名称规格型号数量总价（万元）预热器C1：4.2C2：6.0C3：6.0C4；6.8C5：6.821111368回转窑4.060.0m1600窑头反应釜190篦式冷却机45M2（包括风机）1320燃烧器132罗茨风机210耐火砖1200吨360小 计1780c.成品储存系统成品石灰由冷却器卸出后经皮带输送机和NE50斗式提升机送至成品料仓顶部，石灰料仓下设有粉状物料卸灰阀。成品输送设备表设备名称规格型号数量总价（万元）皮带输送机B65012m38斗式提升机NE10025m118园振动筛YWA123618皮带输送机B65015m14袋式收尘器PPc64-4110袋式收尘器PPc64-5112散装物料卸料器210小 计70 d.烟气处理系统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300以下，再经换热器冷却，烟气温度进一步降至150以下，然后经进入袋式除尘器，经除尘后由高压风机经烟囱排入大气，排入大气的烟气含尘浓度小于30mg/m3。废气处理系统的主要设备序号设备名称规格型号数量单件重量(吨)单价(万元)总价(万元)01电动蝶阀155直径：2800mm长度：240mm气体温度（设计）：500度电机功率：0.37KW02废气冷却器1280280气量：360000Nm3/h进气温度：500度出口温度：200度温度设计：500度设备重量：60吨设备结构：薄钢板套冷却管带上下板03单向螺旋闸阀10.50.5500500mm04电动蝶阀144240005废气冷却风机117174-73，气体流量：78,000Nm3/h压力：4000Pa电机功率：75kw06冷风调节阀133100007进风调节阀155280008窑尾废气袋收尘1452LCM4032，4032m209窑尾废气高温风IBB24风量362880，风压3800Pa，1250KW，变频调速10链运机1555t/h11锁风叶轮给料机11.51.55t/h12螺旋输送机12.52.5LX315613单向螺旋闸阀10.50.5500500mm14烟灰仓18846m15烟灰提升机11616NE5012m，提升量30m3/h合计1160d.煤粉制备系统 煤粉制备系统与煅烧水泥和活性石灰的回转窑使用的煤粉制备系统完全相同。煤粉制备与输送装置设备表设备名称规格型号数量价格滚式喂料机给料50t/h148斗式提升机NE5016m110锁风皮带称B6503.6m18立式煤磨HRM15001188煤粉专用袋式收尘器FDPM128-6164煤磨风机9-26-14D112煤粉仓（带称重传感器）30吨18环状天平计量秤FIR-R-GP128煤粉输送罗茨风机3HE-200-970212煤粉防爆安全装置120小计3984.3公用工程和辅助设施方案4.3.1总平面布置原则1、在满足工艺要求的前提下，总平面布置力求紧凑、整齐、美观。2、符合运输和生产的要求。水、电、煤气的负荷中心尽量靠近生产用厂房，以缩短管线长度；原料堆场和成品仓布置靠近厂区公路边，以方便汽车运输的需要。3、结合地形、地质等自然条件，因地制宜，减少土石方工程量，为生产创造有利条件。4、符合防火、安全和卫生要求，以利于保护国家财产，保护人身安全和善生产生活环境。5、符合环境保护要求，利用厂前和生产区空地种植树木、花草以美化环境。4.3.2竖向布置原则1、由于厂址地势平、高低落差小，整个场地竖向布置形式较为简单，依次为：原料堆场、烧成系统、成品系统。这样可以满足工艺要求，又布置紧凑，流畅合理。2、满足生产、运输、装卸对高层的要求，因地制宜，充分利用，使场地的设计标高尽量与自然地形相适应。3、适应建筑物和结构的基础和管线的埋设深度要求。4、场地标高和坡度的确定，应保证场地不受洪水的威胁，使雨水能够顺利排出。4.3.3给排水1、供水生产线建成投产后，生产用水由外部供应。管道供压力不低于0.3MPa，需要水量为50m3/d（包括消防用水量）。生活用水可由一条DN50管道从外部自来水管网接入厂区，按照生活设施的布置敷设生活用水管道。2、排水该生产线的生产用水由厂区内循环水处理系统进行过滤、冷却等一系列处理后循环使用，没有工业废水外排。3、给排水系统（1）生产循环水在该系统中主要生产用水为各设备的冷却用水，为了有效的节省水资源，设计时考虑所有的生产用水均循环利用，只定期补充少量的新水以弥补在循环过程中因蒸发、跑冒漏滴、排污等因素造成的水量损失。具体的工艺过程如下：首先由水泵从冷水池中吸水送往各冷却用水点，冷却设备后，温度升高的废水通过压力回流，进入玻璃钢冷