石灰是我國國民經(jīng)濟中不可缺少的重要原料，廣泛應(yīng)用于冶金、建材、石化、環(huán)保、食品等行業(yè)。隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展,我國石灰生產(chǎn)正呈現(xiàn)逐年增長態(tài)勢。石灰多應(yīng)用在鋼鐵,化工.建筑、建材、農(nóng)業(yè).醫(yī)藥、環(huán)保領(lǐng)域,但石灰的消毒功能等“非典型”應(yīng)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(lǐng)域的市場份額將逐步提升。此外還有一些新的領(lǐng)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(zhì)碳酸鈣產(chǎn)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(chǎn)的核心設(shè)備,自主創(chuàng)新開發(fā)新窯型,新技術(shù),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(zhuǎn)窯具有生產(chǎn)能力大,產(chǎn)品活性度高、質(zhì)量均勾穩(wěn)定,對原料的適應(yīng)性強﹒燃料灰分對產(chǎn)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(chǎn)率高以及窯體結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(shù)有限公司總承包的5x 1000 t/d活性石灰回轉(zhuǎn)窯項目的生產(chǎn)工藝和技術(shù)特點。
1項目背景
該項目總投資約1000億元,規(guī)劃鋼鐵產(chǎn)能2 000萬t，項目一期規(guī)劃約800萬t,主要生產(chǎn)精品線棒材及全規(guī)格的H型鋼,同步建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟、鋼材深加工、裝配式鋼結(jié)構(gòu)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)。項目以“大型化,高效化,集約化,綠色化.智能化"設(shè)計理念為指導(dǎo),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(biāo),高起點定位.高水平規(guī)劃、高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)千億級高端綠色鋼鐵產(chǎn)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(chǎn)品品種和建設(shè)范圍
(1)設(shè)計規(guī)模:新建5座1000 t/d活性石灰回轉(zhuǎn)窯,其中4座1 000 t/d回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)石灰,1座1 000 t/d回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)輕燒白云石。
(2)產(chǎn)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(shè)范圍:包括原料儲存系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)(預(yù)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(shè)計指導(dǎo)思想和主要原則
(1）采用成熟、可靠的新工藝、新技術(shù),做到既技術(shù)先進,又經(jīng)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(shè)施,使之符合國家與企業(yè)所在地的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
(3）除塵灰全部回收利用。設(shè)計中盡量減少物料的轉(zhuǎn)運及落差,對所有揚塵點采用分區(qū)域集中收塵,嚴(yán)格落實國家有關(guān)環(huán)保政策和標(biāo)準(zhǔn),做到達標(biāo)排放。
(4）設(shè)備選型時,在“可靠實用、節(jié)約投資、技術(shù)先進、節(jié)能降耗”的原則基礎(chǔ)上,盡量規(guī)格、型號統(tǒng)一，以便生產(chǎn)管理和減少備件的種類及數(shù)量。
4生產(chǎn)工藝技術(shù)裝備
4.1生產(chǎn)工藝流程
（1）原料上料系統(tǒng)
經(jīng)原料場篩分后,滿足回轉(zhuǎn)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(jīng)帶式輸送機送至預(yù)熱器。
(2）回轉(zhuǎn)窯焙燒系統(tǒng)
石灰石/白云石進人預(yù)熱器后經(jīng)窯尾約1100 ℃的煙氣預(yù)熱,其中一部分石灰石/白云石在預(yù)熱器中分解。預(yù)熱的物料由液壓推桿推出,經(jīng)轉(zhuǎn)運溜槽進入回轉(zhuǎn)窯中,物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)經(jīng)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(jīng)成品鏈斗機送往成品系統(tǒng)。冷空氣在冷卻器內(nèi)冷卻物料的同時被加熱,經(jīng)窯頭罩進入窯內(nèi),作為燃料燃燒的二次空氣參與燃燒。回轉(zhuǎn)窯所用燃料經(jīng)由煤氣和煤粉管道分別送至回轉(zhuǎn)窯窯頭廠房,通過燒嘴從窯頭進入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒。燃料燃燒產(chǎn)生的熱煙氣在焙燒和加熱物料后與物料分解產(chǎn)生的廢氣一起從窯尾排出,經(jīng)轉(zhuǎn)運溜槽進入預(yù)熱器中預(yù)熱石灰石/白云石。預(yù)熱石灰石/白云石后的煙氣從預(yù)熱器排出,經(jīng)過除塵器除塵后由排煙機排入大氣。主要技術(shù)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(jīng)輸送機送到輕燒白云石緩存庫,緩存庫底設(shè)置振動給料機,物料再經(jīng)振動給料機、帶式輸送機輸送、板連斗式提升機進入雙層復(fù)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(nèi)的物料送至立式復(fù)合破碎機破碎,破碎后的輕燒白云石進入單層復(fù)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(jīng)輸送機送到石灰緩存庫,緩存庫底設(shè)置振動給料機,物料經(jīng)振動給料機、帶式輸送機輸送、板鏈斗式提升機進入雙層復(fù)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(nèi)的物料送至立式復(fù)合破碎機破碎,破碎后的石灰進入單層復(fù)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(nèi)的石灰經(jīng)皮帶計量給料機送入磨粉系統(tǒng)。經(jīng)過研磨后,合格粒度的石灰經(jīng)旋風(fēng)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(zhuǎn)運站。成品塊倉下設(shè)裝車裝置,特殊情況時成品可經(jīng)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(jié)廠、球團廠。成品粉倉下設(shè)裝車裝置,特殊情況時成品可經(jīng)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(chǎn)工藝技術(shù)特點
4.2.1 規(guī)模大
本工程共分二期,一期建設(shè)5 × 1000 t/d回轉(zhuǎn)窯,二期規(guī)劃再建設(shè)3x1 000 t/d回轉(zhuǎn)窯,對石灰工程規(guī)模化、大型化具有里程碑意義。
4.2.2產(chǎn)品多
本工程原料不僅有石灰石,還有白云石,原料品種復(fù)雜。同時,生產(chǎn)產(chǎn)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(fù)雜的原料及成品種類也給整個生產(chǎn)線的設(shè)計提出了更高的要求。
4.2.3 系統(tǒng)多、布置復(fù)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(zhuǎn)窯焙燒系統(tǒng):5座回轉(zhuǎn)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(jié)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(zhuǎn)運站,并留有裝車接口;脫硫劑采用氣力輸送送至燒結(jié)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(zhuǎn)窯的除塵系統(tǒng)、原料倉、綜合電氣室、循環(huán)水系統(tǒng)等設(shè)施。將原料倉布置在用地范圍東側(cè),緊鄰鋼鐵原料場,盡量縮短了皮帶連接長度。5座回轉(zhuǎn)窯的除塵系統(tǒng)集中布置在窯尾,綜合電氣室位于用電負(fù)荷較大的設(shè)施附近。
回轉(zhuǎn)窯區(qū)域:主要包括5座回轉(zhuǎn)窯及窯頭廠房,5座回轉(zhuǎn)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(shè)施。該區(qū)域為本單元的主要運輸區(qū)域,且是有可能產(chǎn)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(nèi))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(shè)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(chǎn)和檢修。
4.2.4回轉(zhuǎn)窯新技術(shù)應(yīng)用
通過多年的自主研發(fā)和實踐經(jīng)驗積累,我公司在本工程上應(yīng)用了大量的回轉(zhuǎn)窯新技術(shù),確保回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的節(jié)能、環(huán)保、高效。具體應(yīng)用的新技術(shù)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(chǎn)設(shè)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(shè)置攝像機監(jiān)視點。網(wǎng)絡(luò)視頻信號通過光纜接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交換機及相應(yīng)視頻服務(wù)器,并在控制室設(shè)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(shè)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(zhì))及現(xiàn)場聲光報警器組成。
過程控制范圍包含5x1000 t/d回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)及其配套公輔設(shè)施的生產(chǎn)過程的自動化控制和監(jiān)視。主要包括回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(chǔ)自動化控制系統(tǒng)(L1),以控制系統(tǒng)為核心,系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)上考慮以EIC一體化設(shè)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(shè)備狀態(tài)監(jiān)視等功能,構(gòu)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(chǎn)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(xué)模型進行計算,使系統(tǒng)在經(jīng)濟、優(yōu)化的狀態(tài)下穩(wěn)定運行,減小中間操作影響,生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品,提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本和能耗。
5結(jié)語
我國的石灰生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量眾多,但其技術(shù)裝備水平和產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊,隨著人們對節(jié)能減排認(rèn)識的日益提高和國家相應(yīng)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(zhuǎn)窯以其產(chǎn)量、質(zhì)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(rèn)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(yīng)用前景。我公司5x1000 t/d回轉(zhuǎn)窯項目,集成了目前國內(nèi)先進的技術(shù),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(nèi)精品鋼領(lǐng)域更上一個臺階。
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