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中冶華天套筒石灰窯技術(shù)在威鋼煉鋼廠的創(chuàng)新應(yīng)用

    1.套筒窯技術(shù)發(fā)展背景

    目前，國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的生產(chǎn)活性石灰的主導(dǎo)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(diǎn)各不相同。

    套筒窯技術(shù)是國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的活性石灰生產(chǎn)技術(shù)，產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代初。20世紀(jì)90年代，中冶華天工程技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中冶華天）在國(guó)內(nèi)冶金行業(yè)較早引入套筒窯技術(shù)，在消化吸收原貝肯巴赫套筒窯技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)套筒窯技術(shù)不斷改進(jìn)和優(yōu)化，目前已全部國(guó)產(chǎn)化，可以完全滿足鋼鐵冶金行業(yè)對(duì)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(shè)計(jì)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(yíng)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(guò)生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)證明，中冶華天掌握的套筒窯技術(shù)可靠全面，生產(chǎn)穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量好，耐火材料壽命長(zhǎng)，能耗低，環(huán)保指標(biāo)均能達(dá)到國(guó)家規(guī)范要求，得到國(guó)內(nèi)同行的一致認(rèn)可。

    2.套筒窯技術(shù)在威鋼煉鋼廠的應(yīng)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(shè)項(xiàng)目。該套筒窯充分結(jié)合以往的設(shè)計(jì)建造和生產(chǎn)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)窯型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，并設(shè)計(jì)了復(fù)雜的成品石灰加工處理系統(tǒng)，滿足了廠方對(duì)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(chē)運(yùn)入原料堆場(chǎng)儲(chǔ)存，采用鏟車(chē)將原料卸入地下受料倉(cāng)備用。地下受料倉(cāng)中原料經(jīng)膠帶機(jī)輸送至泥漿倉(cāng)上的水洗篩進(jìn)行水洗與篩分。0～10mm的篩下物與泥漿水經(jīng)溜槽進(jìn)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(cāng)內(nèi)濾水后，采用汽車(chē)外運(yùn)他用。篩上物為合格原料，經(jīng)膠帶機(jī)輸送至原料濾水儲(chǔ)存?zhèn)}儲(chǔ)存。

    濾水儲(chǔ)存?zhèn)}內(nèi)儲(chǔ)存的原料經(jīng)膠帶機(jī)輸送并分配給四座窯的窯前儲(chǔ)存?zhèn)}內(nèi)。窯前儲(chǔ)存?zhèn)}內(nèi)的原料經(jīng)振動(dòng)給料機(jī)進(jìn)入稱(chēng)量斗，稱(chēng)量后卸入提升斗內(nèi)，提升到爐頂料倉(cāng)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)布料器卸入爐內(nèi)。原料通過(guò)在窯內(nèi)的預(yù)熱、煅燒、冷卻過(guò)程燒成成品。

    成品活性石灰小部分用于補(bǔ)充新、老區(qū)煉鋼轉(zhuǎn)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(chǔ)存，采用氣力輸送至燒結(jié)車(chē)間石灰粉料倉(cāng)，供燒結(jié)車(chē)間使用；一部分分級(jí)破碎、儲(chǔ)存，采用罐車(chē)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(jī)運(yùn)輸至新區(qū)煉鋼廠地下料倉(cāng)，供轉(zhuǎn)爐煉鋼使用；一部分采用汽車(chē)運(yùn)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(jié)車(chē)間使用。

    2.2中冶華天套筒窯技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

    （1）自動(dòng)化控制

    整個(gè)套筒石灰窯區(qū)域采用二級(jí)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，包括基礎(chǔ)級(jí)和監(jiān)控級(jí)?；A(chǔ)級(jí)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(fēng)機(jī)、液壓站及皮帶機(jī)的控制等；監(jiān)控級(jí)主要通過(guò)計(jì)算機(jī)HMI界面實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)車(chē)間生產(chǎn)的全自動(dòng)化管理，其通訊網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與基礎(chǔ)級(jí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)信息的采集和接收。自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過(guò)極為豐富的工控機(jī)系統(tǒng)，在中控室內(nèi)完成對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和控制，窯正常生產(chǎn)時(shí)，只需設(shè)置少量參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)全局自動(dòng)化生產(chǎn)。通過(guò)優(yōu)化操作參數(shù)設(shè)置界面，大量減少人員工作量。整個(gè)車(chē)間儀表檢測(cè)與參數(shù)控制納入到PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)視、自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理及生產(chǎn)管理，能夠滿足整個(gè)石灰窯裝置安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及監(jiān)視、控制、經(jīng)濟(jì)核算的要求，并與整個(gè)廠區(qū)控制系統(tǒng)同步工作。

    全自動(dòng)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(zhì)量更加穩(wěn)定，技術(shù)水平位居國(guó)內(nèi)外先進(jìn)行列。

    （2）窯型結(jié)構(gòu)優(yōu)化

    對(duì)套筒窯上內(nèi)套筒底部與中內(nèi)套筒底部耐材砌筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，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(duì)套筒窯的驅(qū)動(dòng)空氣噴射器進(jìn)行改進(jìn)，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(duì)窯頂布料器進(jìn)行了降噪處理，減少了小車(chē)上料時(shí)，物料對(duì)布料器沖擊所產(chǎn)生的巨大噪音和振動(dòng)，改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境。

    窯本體各個(gè)易積灰的位置設(shè)置吹掃孔，采用壓縮空氣進(jìn)行定期清掃，減少了積灰對(duì)窯內(nèi)燃?xì)饬鲃?dòng)的阻力，改善了窯內(nèi)的煅燒環(huán)境。

    （3）節(jié)能技術(shù)

    套筒窯的燃料采用鋼鐵廠的副產(chǎn)品如轉(zhuǎn)爐煤氣，高爐、焦?fàn)t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(yù)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(yù)熱驅(qū)動(dòng)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(duì)混有泥沙等雜質(zhì)的原料進(jìn)行預(yù)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(jié)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(duì)于大功率風(fēng)機(jī)采用高壓供電。對(duì)部分風(fēng)機(jī)、上料卷?yè)P(yáng)機(jī)、部分儲(chǔ)存?zhèn)}底振動(dòng)給料機(jī)采用變頻調(diào)速。上述措施的實(shí)施，具有明顯的節(jié)電效果。

    因此，通過(guò)采用上述先進(jìn)工藝，套筒窯熱耗達(dá)到850Kcal/kg石灰，能耗指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

    （4）環(huán)保技術(shù)

    采用各型除塵器對(duì)原料、成品破碎、篩分、輸送系統(tǒng)的各個(gè)揚(yáng)塵環(huán)節(jié)和石灰窯本體的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行煙氣除塵，煙氣中粉塵濃度＜20 mg/m3，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的排放要求。窯本體因生產(chǎn)工藝要求，采用負(fù)壓操作，窯本體無(wú)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(fēng)機(jī)、破碎機(jī)軸承冷卻用水。對(duì)規(guī)模較大的石灰窯車(chē)間，一般新建循環(huán)水系統(tǒng)，設(shè)置冷卻塔、循環(huán)水泵，循環(huán)利用生產(chǎn)冷卻用水，并補(bǔ)充極少量的循環(huán)水損耗。污水滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備；設(shè)置隔聲罩、加裝消聲器；設(shè)置減振裝置，強(qiáng)振設(shè)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(guò)采取以上措施，廠界噪聲滿足《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》中III類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的要求，即晝間<65 dB（A），夜間<55 dB。

    因此，通過(guò)采用上述清潔生產(chǎn)技術(shù)對(duì)主要污染源、污染物采取治理措施，使套筒窯生產(chǎn)車(chē)間達(dá)到了較高的環(huán)保水平。

    （5）固廢再利用

    生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物主要為除塵系統(tǒng)捕集下來(lái)的粉塵及爐窯開(kāi)工時(shí)產(chǎn)生的少量不成熟廢料。不成熟廢料主要在爐窯開(kāi)窯時(shí)產(chǎn)生少量，設(shè)計(jì)時(shí)考慮將廢料破碎后收集，作為燒結(jié)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(lái)的除塵灰，通過(guò)氣力輸送系統(tǒng)管線送入燒結(jié)石灰成品儲(chǔ)存?zhèn)}，供燒結(jié)車(chē)間使用。

    3.套筒窯新技術(shù)應(yīng)用效果及前景

    中冶華天套筒窯系統(tǒng)設(shè)計(jì)了復(fù)雜的成品石灰處理系統(tǒng)工藝流程，對(duì)成品石灰進(jìn)行深加工，滿足鋼鐵廠內(nèi)燒結(jié)工藝、轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝、精煉爐煉鋼工藝、KR脫硫工藝對(duì)對(duì)活性石灰的多種需求；采用全自動(dòng)化系統(tǒng)提高了套筒窯生產(chǎn)過(guò)程的控制水平，減少操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性；通過(guò)優(yōu)化后的套筒窯窯型結(jié)構(gòu)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(chē)間的能耗指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。套筒窯系統(tǒng)采用多種措施對(duì)廢氣，廢水，噪聲，固體廢物等主要污染源進(jìn)行處理，保證達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，并有效再利用了開(kāi)窯廢料和除塵粉灰，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向。