石灰是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟中不可缺少的重要原料，廣泛應用于冶金、建材、石化、環保、食品等行業。随着國(guó)民經(jīng)濟的持續發(fā)展,我國(guó)石灰生産正呈現逐年增長(cháng)态勢。石灰多應用在鋼鐵,化工.建築、建材、農業.醫藥、環保領域,但石灰的消毒功能(néng)等“非典型”應用在這(zhè)次新冠疫情中也突顯出來。將(jiāng)來,石灰在環境治理和殺菌消毒領域的市場份額將(jiāng)逐步提升。此外還(hái)有一些新的領域,如在市面(miàn)上流行的“自熱火鍋”中的使用將(jiāng)更加普遍。而對(duì)于石灰的深加工行業,如輕質碳酸鈣産業,其用途更加廣泛,不僅可以用于塗料、油漆、膩子粉、PVC管道(dào)等建材行業，還(hái)可以用于食品、醫藥、日用化工等行業,發(fā)展前景廣闊'。
石灰窯是石灰生産的核心設備,自主創新開(kāi)發(fā)新窯型,新技術,合理配置石灰窯,做好(hǎo)石灰窯大型化,是石灰工業規模化、專業化的重要途徑。與其它類型石灰焙燒窯爐相比,回轉窯具有生産能(néng)力大,産品活性度高、質量均勾穩定,對(duì)原料的适應性強﹒燃料灰分對(duì)産品污染小、自動化程度高、控制系統簡單.易于操作、勞動生産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着,因而産品含硫量低,符合煉鋼的要求等優點,而占據了非常重要的地位。
本文着重介紹由中冶焦耐(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産工藝和技術特點。
1項目背景
該項目總投資約1000億元,規劃鋼鐵産能(néng)2 000萬t，項目一期規劃約800萬t,主要生産精品線棒材及全規格的H型鋼,同步建設循環經(jīng)濟、鋼材深加工、裝配式鋼結構等相關産業。項目以“大型化,高效化,集約化,綠色化.智能(néng)化"設計理念爲指導,按照“裝備一流、環保一流,品牌一流.管理一流.效益一流”的戰略目标,高起(qǐ)點定位.高水平規劃、高标準建設千億級高端綠色鋼鐵産業園,2020年8月開(kāi)工,2021年9月建成(chéng)。圖1爲此工程鳥瞰圖。 2項目規模、産品品種(zhǒng)和建設範圍
(1)設計規模:新建5座1000 t/d活性石灰回轉窯,其中4座1 000 t/d回轉窯生産石灰,1座1 000 t/d回轉窯生産輕燒白雲石。
(2)産品品種(zhǒng):活性石灰塊灰、活性石灰粉灰、輕燒白雲石塊灰.輕燒白雲石粉灰,脫硫粉灰。
(3）建設範圍:包括原料儲存系統、上料系統、回轉窯煅燒系統、廢氣處理系統(預留脫硝系統)、成(chéng)品儲存﹑破碎篩分散裝系統、成(chéng)品粉灰氣力輸送系統、脫硫劑制粉系統、環境除塵系統、給排水系統、循環水系統、PLC自動化控制系統及儀表檢測系統、通信系統、監控系統、消防系統等。
3設計指導思想和主要原則
(1）采用成(chéng)熟、可靠的新工藝、新技術,做到既技術先進(jìn),又經(jīng)濟合理、切實可靠。
(2）貫徹國(guó)家環保政策,注重環境保護,采用高效除塵設施,使之符合國(guó)家與企業所在地的環保标準。
(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(duì)所有揚塵點采用分區域集中收塵,嚴格落實國(guó)家有關環保政策和标準,做到達标排放。
(4）設備選型時,在“可靠實用、節約投資、技術先進(jìn)、節能(néng)降耗”的原則基礎上,盡量規格、型号統一，以便生産管理和減少備件的種(zhǒng)類及數量。
4生産工藝技術裝備
4.1生産工藝流程
（1）原料上料系統
經(jīng)原料場篩分後(hòu),滿足回轉窯焙燒要求的20~50 mm石灰石、白雲石分别通過(guò)帶式輸送機從料場運輸至石灰廠區的石灰石庫和白雲石庫儲存。白雲石庫中的白雲石、石灰石庫中的石灰石分别經(jīng)帶式輸送機送至預熱器。
(2）回轉窯焙燒系統
石灰石/白雲石進(jìn)人預熱器後(hòu)經(jīng)窯尾約1100 ℃的煙氣預熱,其中一部分石灰石/白雲石在預熱器中分解。預熱的物料由液壓推杆推出,經(jīng)轉運溜槽進(jìn)入回轉窯中,物料在回轉窯内經(jīng)過(guò)焙燒分解,焙燒好(hǎo)的石灰/白雲石進(jìn)入豎式冷卻器,由底部送入的冷空氣冷卻後(hòu)通過(guò)振動給料機排至集料鬥,再經(jīng)成(chéng)品鏈鬥機送往成(chéng)品系統。冷空氣在冷卻器内冷卻物料的同時被加熱,經(jīng)窯頭罩進(jìn)入窯内,作爲燃料燃燒的二次空氣參與燃燒。回轉窯所用燃料經(jīng)由煤氣和煤粉管道(dào)分别送至回轉窯窯頭廠房,通過(guò)燒嘴從窯頭進(jìn)入回轉窯内燃燒。燃料燃燒産生的熱煙氣在焙燒和加熱物料後(hòu)與物料分解産生的廢氣一起(qǐ)從窯尾排出,經(jīng)轉運溜槽進(jìn)入預熱器中預熱石灰石/白雲石。預熱石灰石/白雲石後(hòu)的煙氣從預熱器排出,經(jīng)過(guò)除塵器除塵後(hòu)由排煙機排入大氣。主要技術參數列于表1。 (3）成(chéng)品儲運系統
冷卻後(hòu)的輕燒白雲石經(jīng)輸送機送到輕燒白雲石緩存庫,緩存庫底設置振動給料機,物料再經(jīng)振動給料機、帶式輸送機輸送、闆連鬥式提升機進(jìn)入雙層複頰篩進(jìn)行篩分。其中,篩下料(0~ 3 mm)進(jìn)入輕燒白雲石粉倉;篩上料( 15~50 mm)進(jìn)入輕燒白雲石塊倉,也可直接進(jìn)入輕燒白雲石碎料庫;篩中料(3~15 mm)直接進(jìn)入輕燒白雲石碎料庫。碎料庫内的物料送至立式複合破碎機破碎,破碎後(hòu)的輕燒白雲石進(jìn)入單層複頻篩進(jìn)行篩分,篩下料(0~ 3 mm)直接進(jìn)入輕燒白雲石粉倉,篩上料(> 3 mm)返回輕燒白雲石碎料庫。
冷卻後(hòu)的活性石灰經(jīng)輸送機送到石灰緩存庫,緩存庫底設置振動給料機,物料經(jīng)振動給料機、帶式輸送機輸送、闆鏈鬥式提升機進(jìn)入雙層複頻篩進(jìn)行篩分。篩下料（0~ 3 mm)進(jìn)入石灰粉倉;篩上料( 15~50 mm)進(jìn)入石灰塊倉,也可直接進(jìn)入石灰碎料庫;篩中料(3~15 mm)可直接進(jìn)入石灰碎料庫，也可進(jìn)入脫硫劑制粉系統。碎料庫内的物料送至立式複合破碎機破碎,破碎後(hòu)的石灰進(jìn)入單層複頻篩進(jìn)行篩分,篩上料(> 3 mm)返回石灰碎料庫,而篩下料(0~ 3 mm)進(jìn)入石灰粉倉。
(4）脫硫劑制粉系統
進(jìn)入脫硫劑制粉系統的石灰進(jìn)入磨粉機供料倉,供料倉内的石灰經(jīng)皮帶計量給料機送入磨粉系統。經(jīng)過(guò)研磨後(hòu),合格粒度的石灰經(jīng)旋風和布袋收塵器收集後(hòu),進(jìn)入脫硫劑粉倉。
(5)成(chéng)品發(fā)運系統
塊狀活性石灰及塊狀輕燒白雲石由帶式輸送機輸送至煉鋼轉運站。成(chéng)品塊倉下設裝車裝置,特殊情況時成(chéng)品可經(jīng)汽車運出。粉狀活性石灰、粉狀輕燒白雲石及脫硫劑由氣力輸送送至燒結廠、球團廠。成(chéng)品粉倉下設裝車裝置,特殊情況時成(chéng)品可經(jīng)罐車運出。
(6）石灰工藝流程及輕燒白雲石工藝流程示意圖
石灰工藝流程及輕燒白雲石工藝流程詳見圖2和圖3。  
4.2生産工藝技術特點
4.2.1 規模大
本工程共分二期,一期建設5 × 1000 t/d回轉窯,二期規劃再建設3x1 000 t/d回轉窯,對(duì)石灰工程規模化、大型化具有裡(lǐ)程碑意義。
4.2.2産品多
本工程原料不僅有石灰石,還(hái)有白雲石,原料品種(zhǒng)複雜。同時,生産産品包括了石灰塊灰、石灰粉灰、輕燒白雲石塊灰、輕燒白雲石粉灰、脫硫劑灰。複雜的原料及成(chéng)品種(zhǒng)類也給整個生産線的設計提出了更高的要求。
4.2.3 系統多、布置複雜
本工程主要系統包括以下部分:
(1）原料上料系統:1個石灰石庫,1個白雲石庫;
(2）回轉窯焙燒系統:5座回轉窯;
(3）成(chéng)品緩存系統:2個活性石灰緩存庫,1個輕燒白雲石緩存庫;
(4）成(chéng)品篩分破碎及儲運系統:1個石灰碎料庫,1個石灰粉灰倉,1個石灰塊灰倉,1個輕燒白雲石碎料庫,1個輕燒白雲石粉灰倉,1個輕燒白雲石塊灰倉;
(5)脫硫劑制粉系統:3個磨粉機供料倉,1個脫硫劑粉倉;
(6）成(chéng)品發(fā)運系統:石灰、輕燒白雲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:3個煤粉倉,煤粉及煤氣管道(dào)。
窯尾區域:窯尾區域主要爲回轉窯的除塵系統、原料倉、綜合電氣室、循環水系統等設施。將(jiāng)原料倉布置在用地範圍東側,緊鄰鋼鐵原料場,盡量縮短了皮帶連接長(cháng)度。5座回轉窯的除塵系統集中布置在窯尾,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。
窯頭區域:主要包括石灰成(chéng)品倉、白雲石成(chéng)品倉、煤粉儲運系統及除塵系統等設施。該區域爲本單元的主要運輸區域,且是有可能(néng)産生粉塵的區域，將(jiāng)成(chéng)品倉及除塵系統集中布置,可減少對(duì)石灰單元辦公區域(綜合電氣室内)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(néng)分區明顯,各設施相對(duì)集中緊湊,不僅節約用地、節省投資,也保證了安全,有利于施工、生産和檢修。
4.2.4回轉窯新技術應用
通過(guò)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用了大量的回轉窯新技術,确保回轉窯系統的節能(néng)、環保、高效。具體應用的新技術列于表2。 4.2.5實現全自動控制、監視及過(guò)程控制功能(néng)
爲了安防和便于管理及監視主要生産設備運行、操作情況,分别在原料上料系統、成(chéng)品緩存系統、成(chéng)品篩分破碎及儲運系統、成(chéng)品發(fā)運系統等處設置攝像機監視點。網絡視頻信号通過(guò)光纜接入視頻監控系統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。該系統由氣體報警控制器、有毒氣體探測器(一氧化碳介質)及現場聲光報警器組成(chéng)。
過(guò)程控制範圍包含5x1000 t/d回轉窯系統及其配套公輔設施的生産過(guò)程的自動化控制和監視。主要包括回轉窯﹑燃料系統、原料及成(chéng)品、煅燒系統除塵、原料及成(chéng)品除塵(含窯頭及轉運站)循環水及外線等配套系統。
自動化控制系統采用兩(liǎng)級控制,基礎自動化控制系統(L1),以控制系統爲核心,系統總體結構上考慮以EIC一體化設計、PLC爲控制核心,具有數據采集處理、順序控制、過(guò)程控制、參數指示.超限報警、設備狀态監視等功能(néng),構成(chéng)一個功能(néng)劃分合理、層次清晰和安全、高效、開(kāi)放的自動化控制系統。
石灰窯綜合控制系統(L2）,以生産管理系統爲核心,實現過(guò)程數據的采集、整合、存儲和查詢,通過(guò)過(guò)程數據的分析和處理,使用數學(xué)模型進(jìn)行計算,使系統在經(jīng)濟、優化的狀态下穩定運行,減小中間操作影響,生産出高質量的産品,提高勞動生産率，降低生産成(chéng)本和能(néng)耗。
5結語
我國(guó)的石灰生産企業數量衆多,但其技術裝備水平和産品質量參差不齊,随着人們對(duì)節能(néng)減排認識的日益提高和國(guó)家相應環保政策的出台,勢必會有大量的高能(néng)耗、高污染的石灰企業被淘汰出局。近幾年,1000 t/d及以上大型回轉窯以其産量、質量、能(néng)耗、占地、投資、自動化控制、節能(néng)減排等優勢，迅速得到市場認可和普及,這(zhè)符合冶金石灰行業大型化、節能(néng)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(chéng)了目前國(guó)内先進(jìn)的技術,代表了石灰行業的未來發(fā)展方向(xiàng),該工程必將(jiāng)助推該公司在國(guó)内精品鋼領域更上一個台階。
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