石灰是我國國民經濟中不可缺少的重要原料，廣泛應用于冶金、建材、石化、環(huán)保、食品等行業(yè)。隨著國民經濟的持續(xù)發(fā)展,我國石灰生產正呈現(xiàn)逐年增長態(tài)勢。石灰多應用在鋼鐵,化工.建筑、建材、農業(yè).醫(yī)藥、環(huán)保領域,但石灰的消毒功能等“非典型”應用在這次新冠疫情中也突顯出來。將來,石灰在環(huán)境治理和殺菌消毒領域的市場份額將逐步提升。此外還有一些新的領域,如在市面上流行的“自熱火鍋”中的使用將更加普遍。而對于石灰的深加工行業(yè),如輕質碳酸鈣產業(yè),其用途更加廣泛,不僅可以用于涂料、油漆、膩子粉、PVC管道等建材行業(yè)，還可以用于食品、醫(yī)藥、日用化工等行業(yè),發(fā)展前景廣闊'。
石灰窯是石灰生產的核心設備,自主創(chuàng)新開發(fā)新窯型,新技術,合理配置石灰窯,做好石灰窯大型化,是石灰工業(yè)規(guī)模化、專業(yè)化的重要途徑。與其它類型石灰焙燒窯爐相比,回轉窯具有生產能力大,產品活性度高、質量均勾穩(wěn)定,對原料的適應性強﹒燃料灰分對產品污染小、自動化程度高、控制系統(tǒng)簡單.易于操作、勞動生產率高以及窯體結構簡單,氣流暢通,含硫煙氣可及時排出,燃料中的硫分不易附著,因而產品含硫量低,符合煉鋼的要求等優(yōu)點,而占據(jù)了非常重要的地位。
本文著重介紹由中冶焦耐(大連)工程技術有限公司總承包的5x 1000 t/d活性石灰回轉窯項目的生產工藝和技術特點。
1項目背景
該項目總投資約1000億元,規(guī)劃鋼鐵產能2 000萬t，項目一期規(guī)劃約800萬t,主要生產精品線棒材及全規(guī)格的H型鋼,同步建設循環(huán)經濟、鋼材深加工、裝配式鋼結構等相關產業(yè)。項目以“大型化,高效化,集約化,綠色化.智能化"設計理念為指導,按照“裝備一流、環(huán)保一流,品牌一流.管理一流.效益一流”的戰(zhàn)略目標,高起點定位.高水平規(guī)劃、高標準建設千億級高端綠色鋼鐵產業(yè)園,2020年8月開工,2021年9月建成。圖1為此工程鳥瞰圖。
2項目規(guī)模、產品品種和建設范圍
(1)設計規(guī)模:新建5座1000 t/d活性石灰回轉窯,其中4座1 000 t/d回轉窯生產石灰,1座1 000 t/d回轉窯生產輕燒白云石。
(2)產品品種:活性石灰塊灰、活性石灰粉灰、輕燒白云石塊灰.輕燒白云石粉灰,脫硫粉灰。
(3）建設范圍:包括原料儲存系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、回轉窯煅燒系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)(預留脫硝系統(tǒng))、成品儲存﹑破碎篩分散裝系統(tǒng)、成品粉灰氣力輸送系統(tǒng)、脫硫劑制粉系統(tǒng)、環(huán)境除塵系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、PLC自動化控制系統(tǒng)及儀表檢測系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等。
3設計指導思想和主要原則
(1）采用成熟、可靠的新工藝、新技術,做到既技術先進,又經濟合理、切實可靠。
(2）貫徹國家環(huán)保政策,注重環(huán)境保護,采用高效除塵設施,使之符合國家與企業(yè)所在地的環(huán)保標準。
(3）除塵灰全部回收利用。設計中盡量減少物料的轉運及落差,對所有揚塵點采用分區(qū)域集中收塵,嚴格落實國家有關環(huán)保政策和標準,做到達標排放。
(4）設備選型時,在“可靠實用、節(jié)約投資、技術先進、節(jié)能降耗”的原則基礎上,盡量規(guī)格、型號統(tǒng)一，以便生產管理和減少備件的種類及數(shù)量。
4生產工藝技術裝備
4.1生產工藝流程
（1）原料上料系統(tǒng)
經原料場篩分后,滿足回轉窯焙燒要求的20~50 mm石灰石、白云石分別通過帶式輸送機從料場運輸至石灰廠區(qū)的石灰石庫和白云石庫儲存。白云石庫中的白云石、石灰石庫中的石灰石分別經帶式輸送機送至預熱器。
(2）回轉窯焙燒系統(tǒng)
石灰石/白云石進人預熱器后經窯尾約1100 ℃的煙氣預熱,其中一部分石灰石/白云石在預熱器中分解。預熱的物料由液壓推桿推出,經轉運溜槽進入回轉窯中,物料在回轉窯內經過焙燒分解,焙燒好的石灰/白云石進入豎式冷卻器,由底部送入的冷空氣冷卻后通過振動給料機排至集料斗,再經成品鏈斗機送往成品系統(tǒng)。冷空氣在冷卻器內冷卻物料的同時被加熱,經窯頭罩進入窯內,作為燃料燃燒的二次空氣參與燃燒?；剞D窯所用燃料經由煤氣和煤粉管道分別送至回轉窯窯頭廠房,通過燒嘴從窯頭進入回轉窯內燃燒。燃料燃燒產生的熱煙氣在焙燒和加熱物料后與物料分解產生的廢氣一起從窯尾排出,經轉運溜槽進入預熱器中預熱石灰石/白云石。預熱石灰石/白云石后的煙氣從預熱器排出,經過除塵器除塵后由排煙機排入大氣。主要技術參數(shù)列于表1。
(3）成品儲運系統(tǒng)
冷卻后的輕燒白云石經輸送機送到輕燒白云石緩存庫,緩存庫底設置振動給料機,物料再經振動給料機、帶式輸送機輸送、板連斗式提升機進入雙層復頰篩進行篩分。其中,篩下料(0~ 3 mm)進入輕燒白云石粉倉;篩上料( 15~50 mm)進入輕燒白云石塊倉,也可直接進入輕燒白云石碎料庫;篩中料(3~15 mm)直接進入輕燒白云石碎料庫。碎料庫內的物料送至立式復合破碎機破碎,破碎后的輕燒白云石進入單層復頻篩進行篩分,篩下料(0~ 3 mm)直接進入輕燒白云石粉倉,篩上料(> 3 mm)返回輕燒白云石碎料庫。
冷卻后的活性石灰經輸送機送到石灰緩存庫,緩存庫底設置振動給料機,物料經振動給料機、帶式輸送機輸送、板鏈斗式提升機進入雙層復頻篩進行篩分。篩下料（0~ 3 mm)進入石灰粉倉;篩上料( 15~50 mm)進入石灰塊倉,也可直接進入石灰碎料庫;篩中料(3~15 mm)可直接進入石灰碎料庫，也可進入脫硫劑制粉系統(tǒng)。碎料庫內的物料送至立式復合破碎機破碎,破碎后的石灰進入單層復頻篩進行篩分,篩上料(> 3 mm)返回石灰碎料庫,而篩下料(0~ 3 mm)進入石灰粉倉。
(4）脫硫劑制粉系統(tǒng)
進入脫硫劑制粉系統(tǒng)的石灰進入磨粉機供料倉,供料倉內的石灰經皮帶計量給料機送入磨粉系統(tǒng)。經過研磨后,合格粒度的石灰經旋風和布袋收塵器收集后,進入脫硫劑粉倉。
(5)成品發(fā)運系統(tǒng)
塊狀活性石灰及塊狀輕燒白云石由帶式輸送機輸送至煉鋼轉運站。成品塊倉下設裝車裝置,特殊情況時成品可經汽車運出。粉狀活性石灰、粉狀輕燒白云石及脫硫劑由氣力輸送送至燒結廠、球團廠。成品粉倉下設裝車裝置,特殊情況時成品可經罐車運出。
(6）石灰工藝流程及輕燒白云石工藝流程示意圖
石灰工藝流程及輕燒白云石工藝流程詳見圖2和圖3。
4.2生產工藝技術特點
4.2.1 規(guī)模大
本工程共分二期,一期建設5 × 1000 t/d回轉窯,二期規(guī)劃再建設3x1 000 t/d回轉窯,對石灰工程規(guī)?；?、大型化具有里程碑意義。
4.2.2產品多
本工程原料不僅有石灰石,還有白云石,原料品種復雜。同時,生產產品包括了石灰塊灰、石灰粉灰、輕燒白云石塊灰、輕燒白云石粉灰、脫硫劑灰。復雜的原料及成品種類也給整個生產線的設計提出了更高的要求。
4.2.3 系統(tǒng)多、布置復雜
本工程主要系統(tǒng)包括以下部分:
(1）原料上料系統(tǒng):1個石灰石庫,1個白云石庫;
(2）回轉窯焙燒系統(tǒng):5座回轉窯;
(3）成品緩存系統(tǒng):2個活性石灰緩存庫,1個輕燒白云石緩存庫;
(4）成品篩分破碎及儲運系統(tǒng):1個石灰碎料庫,1個石灰粉灰倉,1個石灰塊灰倉,1個輕燒白云石碎料庫,1個輕燒白云石粉灰倉,1個輕燒白云石塊灰倉;
(5)脫硫劑制粉系統(tǒng):3個磨粉機供料倉,1個脫硫劑粉倉;
(6）成品發(fā)運系統(tǒng):石灰、輕燒白云石粉灰采用氣力輸送送至燒結廠,并留有裝車接口;塊灰采用帶式輸送機輸送至煉鋼廠接口轉運站,并留有裝車接口;脫硫劑采用氣力輸送送至燒結廠、球團廠,并留有裝車接口;
(7）煤粉貯運系統(tǒng):3個煤粉倉,煤粉及煤氣管道。
窯尾區(qū)域:窯尾區(qū)域主要為回轉窯的除塵系統(tǒng)、原料倉、綜合電氣室、循環(huán)水系統(tǒng)等設施。將原料倉布置在用地范圍東側,緊鄰鋼鐵原料場,盡量縮短了皮帶連接長度。5座回轉窯的除塵系統(tǒng)集中布置在窯尾,綜合電氣室位于用電負荷較大的設施附近。
回轉窯區(qū)域:主要包括5座回轉窯及窯頭廠房,5座回轉窯并排布置,與窯頭廠房相接。
窯頭區(qū)域:主要包括石灰成品倉、白云石成品倉、煤粉儲運系統(tǒng)及除塵系統(tǒng)等設施。該區(qū)域為本單元的主要運輸區(qū)域,且是有可能產生粉塵的區(qū)域，將成品倉及除塵系統(tǒng)集中布置,可減少對石灰單元辦公區(qū)域(綜合電氣室內)的影響。
綜上所述,全廠總體布局合理,管理方便,工藝流程順暢,功能分區(qū)明顯,各設施相對集中緊湊,不僅節(jié)約用地、節(jié)省投資,也保證了安全,有利于施工、生產和檢修。
4.2.4回轉窯新技術應用
通過多年的自主研發(fā)和實踐經驗積累,我公司在本工程上應用了大量的回轉窯新技術,確?；剞D窯系統(tǒng)的節(jié)能、環(huán)保、高效。具體應用的新技術列于表2。
4.2.5實現(xiàn)全自動控制、監(jiān)視及過程控制功能
為了安防和便于管理及監(jiān)視主要生產設備運行、操作情況,分別在原料上料系統(tǒng)、成品緩存系統(tǒng)、成品篩分破碎及儲運系統(tǒng)、成品發(fā)運系統(tǒng)等處設置攝像機監(jiān)視點。網絡視頻信號通過光纜接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)網絡交換機及相應視頻服務器,并在控制室設置大屏幕顯示單元。窯頭廠房閥門組及窯頭廠房燒嘴等處設置有毒氣體檢測報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)由氣體報警控制器、有毒氣體探測器(一氧化碳介質)及現(xiàn)場聲光報警器組成。
過程控制范圍包含5x1000 t/d回轉窯系統(tǒng)及其配套公輔設施的生產過程的自動化控制和監(jiān)視。主要包括回轉窯﹑燃料系統(tǒng)、原料及成品、煅燒系統(tǒng)除塵、原料及成品除塵(含窯頭及轉運站)循環(huán)水及外線等配套系統(tǒng)。
自動化控制系統(tǒng)采用兩級控制,基礎自動化控制系統(tǒng)(L1),以控制系統(tǒng)為核心,系統(tǒng)總體結構上考慮以EIC一體化設計、PLC為控制核心,具有數(shù)據(jù)采集處理、順序控制、過程控制、參數(shù)指示.超限報警、設備狀態(tài)監(jiān)視等功能,構成一個功能劃分合理、層次清晰和安全、高效、開放的自動化控制系統(tǒng)。
石灰窯綜合控制系統(tǒng)(L2）,以生產管理系統(tǒng)為核心,實現(xiàn)過程數(shù)據(jù)的采集、整合、存儲和查詢,通過過程數(shù)據(jù)的分析和處理,使用數(shù)學模型進行計算,使系統(tǒng)在經濟、優(yōu)化的狀態(tài)下穩(wěn)定運行,減小中間操作影響,生產出高質量的產品,提高勞動生產率，降低生產成本和能耗。
5結語
我國的石灰生產企業(yè)數(shù)量眾多,但其技術裝備水平和產品質量參差不齊,隨著人們對節(jié)能減排認識的日益提高和國家相應環(huán)保政策的出臺,勢必會有大量的高能耗、高污染的石灰企業(yè)被淘汰出局。近幾年,1000 t/d及以上大型回轉窯以其產量、質量、能耗、占地、投資、自動化控制、節(jié)能減排等優(yōu)勢，迅速得到市場認可和普及,這符合冶金石灰行業(yè)大型化、節(jié)能化的發(fā)展趨勢,具有廣闊的應用前景。我公司5x1000 t/d回轉窯項目,集成了目前國內先進的技術,代表了石灰行業(yè)的未來發(fā)展方向,該工程必將助推該公司在國內精品鋼領域更上一個臺階。
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