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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(biāo)  

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(biāo)準(zhǔn)。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(yù)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(yù)熱器受料倉中的物料經(jīng)加料管送入預(yù)熱器內(nèi)的8個預(yù)熱箱體內(nèi)，石灰石在預(yù)熱箱體內(nèi)緩慢下移，并經(jīng)1000～1100℃的窯尾熱氣預(yù)熱到900℃左右，達到部分分解的石灰石經(jīng)預(yù)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(fēng)機提供，二次風(fēng)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(yù)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(fēng)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?zhǔn)蕉诽釞C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(dāng)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(yù)熱

預(yù)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(yù)熱到900℃以上，實現(xiàn)25～30％的預(yù)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(fēng)循環(huán)自成一體，物料預(yù)熱更加均勻，預(yù)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(dǎo)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(fù)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(fēng)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(fēng)冷卻石灰，獨立的冷卻設(shè)施將冷卻風(fēng)管在整個斷面均勻布置，可以將石灰冷卻到100℃以下，二次風(fēng)溫度可達600℃以上，經(jīng)過熱交換后的二次風(fēng)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(yù)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(yù)熱器主要技術(shù)參數(shù)

設(shè)備名稱：            豎式預(yù)熱器

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

最大儲料量：          400t

預(yù)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(zhǔn)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(yù)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(yù)熱器砌筑

預(yù)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(fù)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(yán)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(yán)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(dāng)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(dāng)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(dāng)影響結(jié)圈

1)回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱器出口溫度過高，物料在預(yù)熱器內(nèi)預(yù)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(yán)重時煅燒帶結(jié)圈。

4) 一、二次風(fēng)的合理分配直接影響煅燒和質(zhì)量的穩(wěn)定，一次風(fēng)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(yán)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(yán)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(yù)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(fēng)機壓力、流量和一、二次風(fēng)機風(fēng)量及風(fēng)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(fù)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(fēng)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(fù)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(fēng)機，觀察窯襯情況，如有輕微結(jié)圈，選擇適當(dāng)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(yù)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)。