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金泉 2020*新|煤電一體化石灰窯|白灰窯|豎窯|豎爐 100-600
| 產品型號： |
100-600 |
| 品 牌： |
金泉 |
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| 所 在 地： |
河北 |
| 更新日期： |
2024-11-29 |
新型“煤電一體化石灰窯省級示范工程”成功封頂，八項專利技術首次應用
——附：新技術介紹和專家點評
“吉時吉日吉如風，豐年豐月如風增”，2020年04月18日，在江西省南城縣項目現場，隨著鞭炮齊鳴，煙花怒放，由“唐山金泉冶化科技產業集團”旗下“唐山市豐南區金泉冶金能源新技術開發有限公司”和“唐山金泉成套設備有限公司”設計承建的“第四代新型煤電一體化石灰窯省級示范工程”暨“年產20萬噸鈣材一體化工程”一期工程石灰窯項目主體頂部吊裝圓滿成功，標志著工程建設實現了階段性目標。唐山金泉公司項目部項目經理王國山與甲方工程指揮部經理黃志毅、工程總監萬經理等人員共同指揮了此次吊裝工作，唐山金泉公司運營中心總經理劉久盛組織技術人員視頻連線遠程參與了此次組織工作。
受疫情影響，該項工程春節后復工比往年推遲了一個半月之久，為確保項目按期推進，唐山金泉公司運營中心工程部克服重重困難，反復梳理項目工程進度、系統部署、統籌調度，以扎實高效的措施協助施工部門及時推進工地現場的復工復產，為項目復工按下快進鍵，力求把耽誤的時間追回來。春節過后，與往年不同的是南方持續了一個多月的陰雨連綿的天氣，致使現場實際施工時間減少了一半以上，現場項目部干部職工踐行“小工程出精品、大工程創品牌”的企業質量理念，積極組織施工人員克服各種不利因素，優化施工方案，做好疫情防控工作的同時，搶抓施工進度，保證各項工作按時保質完成。正是他們緊張有序的施工組織，保證了這次石灰窯項目主體頂部吊裝工作如期完成，取得了疫情防控下復工復產工作的階段性勝利。
石灰窯主體結構的成功封頂，意味著石灰窯生產系統由結構施工全面轉入耐材砌筑和設備安裝調試階段。甲方指揮部領導對唐山金泉公司能夠在這如此緊張的時間內能夠按計劃順利實現結構封頂給予了高度贊賞。目前，施工現場其它施工工段安裝緊張有序進行，項目部全體成員決心繼續發揚前期的工作精神，努力奮斗圓滿完成任務。
據悉，該項工程是唐山金泉公司“第四代新型煤電一體化石灰窯省級示范工程”首個示范工程在青海省格爾木市開工建設后的第二個示范工程，是“中國石灰產業學會”重點支持的新技術推廣應用樣板工程。
該項工程的順利實施，離不開甲方建設單位的大力支持和同心協力的合作，我們有理由相信，該項工程的實施必將成為行業內新技術推廣的“示范項目”，也將成為甲乙雙方“精誠合作，攜手并進，共創輝煌”的典范。
項目簡介：
該項工程項目總體規劃建設年產20萬噸高活性石灰工程及配套氫氧化鈣工程，項目施工由唐山金泉成套設備有限公司設計承建，項目建設內容包括：建設2×300噸/日活性石灰豎窯及與之配套的石灰石破碎工程和氫氧化鈣生產線。石灰生產線采用國際領先的唐山金泉公司“第四代煤電一體化石灰窯”技術和全套生產線成套設備，項目規劃石灰窯回收二氧化碳發電項目。目前，一期工程已經完成80%以上工程量，預計2020年6月投產。該項目二期工程將實現石灰窯回收二氧化碳自發電電燒石灰工藝，屆時，石灰生產成本將大幅降低，石灰品質也將大幅提高。
新技術應用簡介：（附中國石灰產業學會行業專家點評）
據悉：該項工程石灰窯主體工程首次應用了唐山金泉公司多項專利技術：
1、“固旋復合篩分布料器”：
該裝置可以把不同粒度的石料通過多通道旋轉體篩分和固體篩分裝置在爐內進行復合分級篩分，可以把石料按照不同粒徑根據爐體圓周半徑進行漸進式固定網狀布料、使物料根據爐內直徑的變化進行不同粒徑的布料，使料面更加符合通風及燃燒的要求，有效的降低了“窯壁效應”，減少了石灰的生過燒率，同時也達到了節能目的。
該項技術的推出，將進一步徹底淘汰窯傳統意義的布料方式，如：雙 (單 ) 料鐘式布料、回轉蝸殼式布料、新型旋轉溜槽布料、帶反射板的漸進式旋轉布料、多點沖擊布料、旋轉定點布料等布料方法。
點評：
我們從生產實踐中得知，混燒豎爐生產工藝中布料是關鍵，煅燒過程中熱工制度對布料的基本要求就是通過控制爐內物料的粒度和形狀分布、均衡爐內通風阻力、均勻熱量分配以達到消除“窯壁效應”的目的。是否能夠通過平衡爐內的燃燒以及控制氣流在整個窯內料面截面的分布是選擇布料器*重要的指標。
新型布料器創新的設計應用了“爐內物料復合篩分”的功能，利用石料不同粒度的阻風阻力不同的原理有效解決了石灰豎窯煅燒過程中熱工制度對布料要求的關鍵問題，能夠通過平衡爐內的燃燒以及控制氣流在整個窯內料面截面的分布，達到窯內通風及上火一致、改變窯中心透氣性差問題。
更重要的是，該項技術可以采用“三明治填料”方式把5-20mm粒度的小粒度石料進行分級入爐煅燒，即達到了窯壁阻風的目的也實現了小粒度石料煅燒石灰的目的，解決了傳統石灰豎窯不能煅燒小顆粒石料的技術難題，這個是非常值得推廣應用的。
2、多通道旋心羅盤出灰機：
該項發明可以達到爐內圓周均勻出灰、改變中心單點卸料及側面單點卸料的方式、采用周邊多通道均衡下料與中心復合旋轉卸料的方式，形成料面在360度范圍內料流可調是其技術關鍵點，具有出灰機動靈活，出灰準確，出灰效率高、成品灰不破碎、爐內料位下降平整的特點。是目前國內唯一的實現了真正意義上的多通道多點同步出灰功能的新一代石灰豎爐專用出灰設備。
該項技術的推出，將進一步徹底淘汰傳統的出料設備如：行星出灰機、托扳出料機、插板出灰機、齒輥出灰機、齒盤出灰機、振動出灰機、圓盤式出灰機、螺錐出灰機等設備。
點評：
在生產中正確認識石灰窯出灰設備以及探討其科學改進，對于提高石灰產量和質量、降低生產成本具有重要意義。混料式石灰豎窯的出灰設備是保證豎爐橫截面均勻出料、調節焙燒帶形狀、穩定窯內氣流走向、破碎黏結物料、決定生產能力(產量)、影響產品質量的關鍵設備。該設備的技術提升是提高石灰豎爐產量和質量的一條捷徑。該裝置一個顯著特點是實現了多通道同步旋轉出灰，爐內周邊分布的多個可調式卸料裝置下料點匯集到一個旋轉機構，與旋轉體同步旋轉下料，而且每個卸灰裝置的出灰量是可調的，通過調整操控旋轉體的旋轉速度、下料速度來改變成品石灰下落前的堆積次序，使爐內斷面各處下料均勻，出灰準確，出灰效率高、成品灰不破碎、爐內料位下降平整。與目前現有的技術相比，該發明解決了石灰窯能夠均勻平穩下料和卸料、保持爐內同一斷面的物料能夠溫度均勻的燃燒的關鍵問題，是生產均衡連續，穩定和控制石灰質量的必要裝置。
3、仿形等圓概率風帽”裝置：
該裝置可以使窯體統一截面上氣流分布趨于一致，有效解決了窯壁效應及料柱抽芯問題，實現了定量送風，可以使爐內料面斷面供風均勻，氣流分布更加均勻，有效減少氣流在爐內滲流區的偏析，打通一維滲流區、二維滲流區、三維滲流區的氣流分布，實現富氧燃燒效果。
該裝置解決了原始*初的及第二代傳統石灰窯鼓風系統圓柱形或一級、三級簡易塔形風帽結構造成的氣流在窯內的分布趨向于四周爐壁，中間單位面積流量小，加劇窯壁效應，易發生粘瘤現象，同時也有效的解決了布風風壓及風量不均，使石灰生過燒率居高不下的問題。
點評：
豎窯的窯內溫度取決于窯內的氣體流速，混料式豎窯的通風能力決定其生產能力。 “沒有風就沒有產量”就是這個道理。到達豎窯煅燒帶的風量和流速決定了窯的生產能力。對混料式豎窯來說，到達豎窯煅燒帶風的量和流速決定了窯的生產能力，送風裝置的結構和通風面積及設置位置對窯內送風到煅燒帶的均勻性和流速至關重要，影響到窯內煅燒帶的位置。該設備的推出，是合理供風、加大供氧的重要措施，是節能達產的重要環節，而且有利于降低石灰生過燒率、提高石灰的石灰活性度。
4、 智能化爐體操控系統：
“智能化操控和爐體三段操控裝置”是是*新應用的技術，該技術主要是應用自動化智能監控和數據采集技術，在生產中采集爐頂煙氣進行智能測定，通過“爐體三段操控裝置”的“三級供風”措施可以有效的把爐體預熱帶、煅燒帶、冷卻帶控制在合理的范圍，可快速調節煅燒帶的上移和下降。同時，還具有煅燒帶料面調偏的功能，可實現爐體局部供風助氧升溫和厭氧降溫冷卻的目的。
點評：
目前國內的混燒豎窯普遍存在一個致命的缺陷，就是“生產不穩定”，也就是說爐況正常時生產的產品質量就比較穩定，爐況失常時就很難達到產品質量要求，而且這個情況是不能預測和提前預判的，這個原因主要是我們傳統意義上的石灰豎窯設備配置簡單、無法采集、收集、利用相關數據造成的，而且發現了問題也無法處理，只能憑“經驗”操作，這就是行業內所說的“瞎子燒灰”現象。
“智能化操控”技術的應用，可以實現自動化智能監控和數據采集技術，在生產中采集爐頂煙氣進行智能測定，可以通過煙氣中的CO含量來確定爐底助燃風機的供風量，通過煙氣中CO2和O2含量來確定燃料配比。同時，通過采集爐頂溫度、爐底溫度和出灰溫度等數據確定爐體“三帶”溫控數據。
通過生產實踐我們得知：當爐頂煙氣中CO含量每增加1%時，在生產中燃料能耗就可以增加5-7%，當煙氣中CO2含量每減少1%時就需要增加燃料消耗3-5%，當O2含量高于設定值時通過過剩空氣帶走的熱量會增大熱損失。可見，實現“智能化操作”對生產操控和節能是非常重要的。
5、煤電一體化共用系統的應用：
該系統通過“爐內負壓循環集氣裝置”的應用，加大了預熱帶負壓壓力，加大了二氧化碳氣體在預熱帶的流速，促進了煅燒帶的充分燃燒和加快二氧化碳的分解速度。通過負壓自循環煅燒方式，實現助氧燃燒，在內熱源帶形成二次燃燒帶，加快煅燒反應速度，實現三級助氧供風。
該項裝置也是進一步改造升級為“石灰爐自循環冷能發電煅燒石灰技術”必備裝置，同時在爐底增加了需要改造為燃煤和電燒兩用窯的共用設施和工藝接口。
點評：
石灰的生成原理就是將主要成分為碳酸鈣 (CaCO3) 的天然巖石，在適當溫度下煅燒，排除分解出的二氧化碳后，所得的以氧化鈣(Ca0)為主要成分的產品即為石灰。碳酸鈣的分解與水的拂騰很相似，當其加熱至分解壓等于外界總壓時，碳酸鈣就強烈分解，此時的溫度稱為化學沸騰溫度。而且分解壓不只決定于溫度，還與反應物的分散度有關，加快CO2的分解速度是提高產能降低能耗的又一創新途徑。
6、環境治理系統技術創新：
1）、爐頂放散智能煙氣治理裝置：
該裝置實現了當爐況不穩定或爐頂煙氣除塵脫硫設備需要停機或停用時實現智能煙氣排放，通過對爐頂的煙氣放散管道的煙氣除塵和脫硫，達到無黑煙和粉塵排放。
2）、“三脫”一體機的應用：
該項系統可實現爐頂煙氣聯合同時脫硫脫硝和脫白，能夠在一個過程內實現煙氣中 SO2 和NOX 的同時脫除，同時設計應用脫白裝置，*終實現“三脫”一體化模式。
該項技術是唐山金泉公司與協作單位共同研的發新一代技術，是指將傳統的脫硫技術( 如：雙減法、鈣基法) 和脫硝技術( 如SCR、SNCR)的一些技術原理組合在一套設備中的技術。該項技術在脫除機理上與傳統的單獨脫硫、脫硝相比從原理上已經有了很大提高和突破。
從唐山金泉公司在2015-2019年已經設計應用的石灰脫硫裝置的煙氣排放檢測結果看，含硫量大部分都在30-90mg/m3范圍, 符合目前國家標準提高后的50-100mg/m3排放標準，對氮氧化物處理也達到了80-160 mg/m3范圍，符合目前國家標準提高后的300-400mg/m3的排放標準。粉塵排放可以達到10-15mgf范圍。
點評：
普通豎窯的窯頂敞開式層燒工藝及各崗位粉塵的無序放散對環境的嚴重污染是普 通豎窯的致命缺陷，也是環保法規不允許，社會大眾不容忍的，目前此類石灰窯已經基本淘汰完畢。但是，近幾年有大量的所謂“環保石灰窯”也慘遭淘汰和取締，究其原因主要還是對國家環保治理的要求理解不透，尤其是對排放標準也未嚴格執行。石灰生產企業如何采取相應的新技術和措施，進行不斷的提升和完善，是石灰生產企業的首選。
7、煅燒活性石灰的新技術應用：
1）、活化劑的應用：
目前，采用加入特定的活化劑進行石灰的生產并取得成功，加入特定的活化劑后，可以大大減少煅燒時間，節能環保 ；此外得到的氧化鈣純度高、活性高。該項技術主要是采用在石灰石表面噴灑活化劑溶液帶入爐內，經研究，加入活化劑的石灰與未加活化劑的石灰相比，利用系數提高了0.2-0.3%及以上。該項技術的重大發現，如能在行業中推廣或許能夠給石灰生產者帶來一些新的豎爐煅燒高活性石灰的理念和方法。
2）、活性劑的應用：
加活性劑焙燒石灰是近年來國內外為提高豎窯焙燒石灰質量的一種有效措施。采用這種技術焙燒的石灰不僅氣孔率高，而且氣孔尺寸大，氣孔貫通率也高，石灰的反應能力尤其是初期反應能力強，已在煉鋼生產和鐵水脫硫中中發揮了顯著的作用。唐山金泉公司在2010年就開始進行了這方面的研究和實踐。
在石灰煅燒過程中活性劑的能夠增加石灰活性的作用機理主要是活性劑在爐內在特定的溫度區域內能夠起到汽浴和加熱介質的作用，對窯內溫度起到均衡作用，使石灰生燒或過燒減少。同時，當焙燒溫度達到石灰石分解的*高溫度時，對CaCO3和MgCO3的分解和結晶發育起到強烈催化作用，能夠加快了CO2分解和逸出速度。經實測，添加活性劑焙燒的石灰必普通石灰的活性度普遍都高30-60ml。
3）、氣體活化法生產高活性石灰：
氣體活化法也稱物理活化法，采用水蒸氣、空氣等含氧氣體或混合氣體作為活化劑，.在高溫下與高溫的石灰接觸進行活化，從而生產出比表面積巨大、孔隙發達的活性石灰產品。該項技術為唐山金泉首創并獲得自主知識產權。
氣體活化法的活化反應屬于氣固相系統的多相反應，活化過程中包括物理和化學兩個過程。石灰石在高溫分解二氧化碳的過程中初始的分解速度慢，石灰孔隙較小、通過氣體的活化，可以打開和增加孔隙，以增加比表面積。通過氣化反應，使石灰原來閉塞的孔開放、原有孔隙的擴大及孔壁燒失、某些結構經選擇性活化而產生新孔的過程。
點評：
通過運用活化劑、活性劑等一些外在的輔助措施和方法可以提高石灰活性度的理念應該引起重視。尤其是采用氣體活化法生產高活性石灰的方法，是目前豎窯生產石灰提高活性度的*經濟、*簡單實用的方法。
通過試驗和生產數據顯示，與普通煅燒方式相比，采用氣體活化法生產的石灰活性度可以提高40-90ml范圍，在適宜的原料條件下，氣燒豎窯生產的石灰活性度可以*高達到440ml，混料式豎窯（煤炭、焦炭）生產的石灰活性度*高可達390ml.
8、創新應用新一代窯型結構：
解決“窯壁效應”是降低石灰生過燒率的主要技術關鍵點和必要手段，也是作為第四代石灰混燒豎窯技術升級典型特征。目前，無論是“花瓶型”或“直筒型”等結構的石灰豎爐都沒有很好的解決“窯壁效應”，如何解決這一難題是業界一直關注的問題。
唐山金泉公司為了更好的提升傳統石灰豎窯的實質性功能，進一步加強了對石灰窯豎窯窯型結構進行科學深入的研究和探索，對目前應用的窯型不斷的進行改進和研究，運用氣體動力學和熱力學原理對石灰豎窯的煅燒原理進行了全新的研究，全面的、系統的揭示了其關鍵性問題，有效解決了“塊狀料層對氣流的阻力問題”和“塊狀物料在窯內的氣體速度場問題”。通過用計算機仿真模擬供風設計窯型結構設計了“仿形模擬爐型”，使助燃風可以科學的分層分布到所需要的窯內爐料斷面上，使窯內氣流均勻、火焰燃燒強度一致，窯內熱氣流由中向邊、由邊向中流動，氣流、氣壓分布科學合理，使窯體統一截面上氣流分布趨于一致，有效解決了窯壁效應及料柱抽芯問題。
“仿形模擬爐型”的選用是該項技術的主要特征，該爐型綜合了“錐形豎窯”、“花瓶型豎窯”、“直筒型豎窯”等窯型中的一些優點，窯型內腔采用了“AHA仿形”結構，采用多椎體圓臺與直線型結構組合應用，改變了窯體上下椎體收口的模式，通過新型風帽與窯體冷卻帶爐璧的形狀組合，改變了冷卻帶的氣流直線走向，氣流向煅燒帶中心區域輻射，使流向煅燒帶中心的氣流流量增加了30%以上，同時減少了煅燒帶窯壁周邊同等流量的風量。煅燒帶流向預熱帶的氣流也變為折線流向，使高溫熱氣流逐漸向預熱帶中心增加流量，使預熱帶的中心通風效果更加強化。該項技術實現了石灰豎窯“三段富氧動態煅燒”方式。
該項新爐型的推出，將逐步淘汰傳統意義的錐形式豎窯、花瓶式豎窯、直筒式豎窯等窯型結構。
點評：
目前我國石灰行業廣泛應用的固體燃料石灰豎窯窯型結構主要有錐形式豎窯、花瓶式豎窯、直筒式豎窯等，其中前兩者屬于二十世紀六十年代至八十年代廣泛應用的窯型，由于二者存在單位煤耗高、石灰質量品質差、窯壁效應嚴重等原因已經逐步退出市場。而直筒式豎窯是在九十年代從日本引進的技術并綜合了國外其它窯型結構特點后推出的，是目前應用*為普遍的一種窯型，但是直筒窯型也沒有徹底的解決石灰產品生過燒率高、活性度差的問題。如何通過選擇石灰豎爐新型爐型結構來提升產品的品質和增加效益以及達到國家認證標準是目前亟待解決問題。
該項新爐型的推出，就是以利用和控制“窯壁效應”為主要原則，采用變徑內膽結構，改變空氣流動方向和均壓布風，配合料面形狀調節及差熱布煤方法是豎窯控制和降低“窯壁效應”是該項技術的重要改革思路。
結語與綜合點評
以上技術及理念的運用，或許能夠給我們帶來一些啟發，我們決不能拿80年代初期的水平來看待國內近幾年石灰生產的新技術、新裝備。實踐證明，該項技術實現提高石灰品質和節能降耗的方法是可行的，是先進的、是成熟的，可以達到節能的預期目的。目前，唐山金泉公司的“第四代新型節能環保內置循環負壓工業豎爐”技術已經達到了全新的行業指標，利用系數*高達到了1.12，石灰生過燒率低于3-5%，活性度大于330mL，由此可見，石灰豎窯通過新技術的應用是完全可以創造出先進指標和經濟效益的。該技術的運用，對我國這樣一個能源消耗大國來說，意義深遠，是值得大力推廣的。
總之，只有把上述各項先進技術與理念根據自身的實際情況酌情借鑒、綜合利用才能產生理想的生產和節能效果。所以，建設石灰生產項目不能違背石灰生產煅燒原理和生產程序，絕對不能以省錢為目的而隨心所欲，使所建石灰窯不倫不類。用戶在選擇窯型及選擇設計建造單位時要認真了解技術的真實技術含量、正確選擇適合自己需求的技術，不能盲目以投資高低來選擇，避免造成投資失誤。
文稿編輯：
中國石灰產業學會
孫菲
2020年04月22日
