中冶华天套筒石灰窑技术在威钢炼钢厂的创新应用

    1.套筒窑技术发展背景

    目前，国内外先进的生产活性石灰的主导型竖窑主要是：套筒窑、麦尔兹窑、弗卡斯窑等，由于每种窑型工艺原理各不相同，故特点各不相同。

    套筒窑技术是国内外先进的活性石灰生产技术，产生于20世纪60年代初。20世纪90年代，中冶华天工程技术有限公司（以下简称中冶华天）在国内冶金行业较早引入套筒窑技术，在消化吸收原贝肯巴赫套筒窑技术的基础上，对套筒窑技术不断改进和优化，目前已全部国产化，可以完全满足钢铁冶金行业对活性石灰的生产要求。

    中冶华天先后完成了20余座活性石灰套筒窑的设计及总承包工程，主要包括：梅钢2座500TPD套筒窑；迁安燕钢1座600TPD套筒窑；新疆伊钢1座500TPD套筒窑；营口嘉晨2座600TPD套筒窑；通化嘉成1座600TPD套筒窑；威钢炼钢厂4座600TPD套筒窑（其中1座用于生产轻烧白云石）。经过生产实践检验证明，中冶华天掌握的套筒窑技术可靠全面，生产稳定，自动化程度高，产品质量好，耐火材料寿命长，能耗低，环保指标均能达到国家规范要求，得到国内同行的一致认可。

    2.套筒窑技术在威钢炼钢厂的应用和发展

    威钢炼钢厂4座600TPD套筒窑是中冶华天最新完成的套筒窑建设项目。该套筒窑充分结合以往的设计建造和生产实际的经验，对窑型结构进行了优化，并设计了复杂的成品石灰加工处理系统，满足了厂方对活性石灰的多种需求。

    2.1威钢套筒窑的工艺流程

    粒度为40～80mm原料采用汽车运入原料堆场储存，采用铲车将原料卸入地下受料仓备用。地下受料仓中原料经胶带机输送至泥浆仓上的水洗筛进行水洗与筛分。0～10mm的筛下物与泥浆水经溜槽进入沉淀池内，经沉淀后的清水加压循环使用，沉淀池内的泥沙采用抓斗吊装入泥浆仓内滤水后，采用汽车外运他用。筛上物为合格原料，经胶带机输送至原料滤水储存仓储存。

    滤水储存仓内储存的原料经胶带机输送并分配给四座窑的窑前储存仓内。窑前储存仓内的原料经振动给料机进入称量斗，称量后卸入提升斗内，提升到炉顶料仓，通过旋转布料器卸入炉内。原料通过在窑内的预热、煅烧、冷却过程烧成成品。

    成品活性石灰小部分用于补充新、老区炼钢转炉、精炼炉冶炼使用；大部分送入破碎线破碎成0～3mm石灰粉后，一部分与3mm以下白云石粉混合储存，采用气力输送至烧结车间石灰粉料仓，供烧结车间使用；一部分分级破碎、储存，采用罐车输送至新、老炼钢厂供KR脱硫用。

    成品轻烧白云石经筛分后，大于10mm的块状灰一部分用胶带机运输至新区炼钢厂地下料仓，供转炉炼钢使用；一部分采用汽车运输至老区炼钢使用；剩余部分与筛下物破碎成3mm以下的白云石粉与活性石灰粉混合后采用气力输送至烧结车间使用。

    2.2中冶华天套筒窑技术的特点和优势

    （1）自动化控制

    整个套筒石灰窑区域采用二级自动化控制系统，包括基础级和监控级。基础级包括仪表、DCS系统等，主要完成套筒石灰窑系统及输送系统各工艺功能的控制，如套筒石灰窑上料、风机、液压站及皮带机的控制等；监控级主要通过计算机HMI界面实现对整个车间生产的全自动化管理，其通讯网络的构成通过工业以太网与基础级实现数据和相关信息的采集和接收。自动化控制系统通过极为丰富的工控机系统，在中控室内完成对生产全过程进行监视和控制，窑正常生产时，只需设置少量参数即可实现全局自动化生产。通过优化操作参数设置界面，大量减少人员工作量。整个车间仪表检测与参数控制纳入到PLC控制系统进行生产过程监视、自动控制、数据处理及生产管理，能够满足整个石灰窑装置安全、经济运行及监视、控制、经济核算的要求，并与整个厂区控制系统同步工作。

    全自动化控制系统的采用和优化，使套筒窑工艺控制更加容易，降低了能耗和生产成本，石灰的质量更加稳定，技术水平位居国内外先进行列。

    （2）窑型结构优化

    对套筒窑上内套筒底部与中内套筒底部耐材砌筑结构进行改进，减少了该处耐材脱落情况的发生，提高了内套筒的寿命。

    对套筒窑的驱动空气喷射器进行改进，提高了喷射器喷嘴的寿命和喷射气流的流速，改善了窑体燃烧室的燃烧效果。

    对窑顶布料器进行了降噪处理，减少了小车上料时，物料对布料器冲击所产生的巨大噪音和振动，改善了工人的劳动环境。

    窑本体各个易积灰的位置设置吹扫孔，采用压缩空气进行定期清扫，减少了积灰对窑内燃气流动的阻力，改善了窑内的煅烧环境。

    （3）节能技术

    套筒窑的燃料采用钢铁厂的副产品如转炉煤气，高炉、焦炉混合煤气等，使厂内回收的二次能源得到充分利用。

    选择合理的热工制度，利用下内套筒环缝夹层内被预热的冷却空气作为上、下排烧嘴的助燃空气，利用窑顶排出的高温废气预热驱动空气，作为下排烧嘴的二次助燃空气，回收利用了余热，降低了燃耗。

    选择合适的石灰石原料，对混有泥沙等杂质的原料进行预先水洗，并控制入窑原料的粒度范围，提高窑炉的利用系数，减少热损失，并有效防止粘料结瘤。

    窑体采用良好的密封装置，采用合适的耐火隔热内衬和管道绝热材料，减少系统散热。

    对于大功率风机采用高压供电。对部分风机、上料卷扬机、部分储存仓底振动给料机采用变频调速。上述措施的实施，具有明显的节电效果。

    因此，通过采用上述先进工艺，套筒窑热耗达到850Kcal/kg石灰，能耗指标达到国内先进水平。

    （4）环保技术

    采用各型除尘器对原料、成品破碎、筛分、输送系统的各个扬尘环节和石灰窑本体的生产过程进行烟气除尘，烟气中粉尘浓度＜20 mg/m3，达到国家标准的排放要求。窑本体因生产工艺要求，采用负压操作，窑本体无烟气粉尘泄露，操作环境非常清洁。

    套筒窑需要的生产用水量很少。工艺需要的生产用水主要是风机、破碎机轴承冷却用水。对规模较大的石灰窑车间，一般新建循环水系统，设置冷却塔、循环水泵，循环利用生产冷却用水，并补充极少量的循环水损耗。污水满足《污水综合排放标准》中一级标准的要求，排入总厂生活污水管道，再送至总厂污水处理厂处理后循环使用。

    选用低噪音设备；设置隔声罩、加装消声器；设置减振装置，强振设备与管道间采取柔性连接方式，厂区内采用绿化降噪，通过采取以上措施，厂界噪声满足《工业企业厂界噪声标准》中III类标准的要求，即昼间<65 dB（A），夜间<55 dB。

    因此，通过采用上述清洁生产技术对主要污染源、污染物采取治理措施，使套筒窑生产车间达到了较高的环保水平。

    （5）固废再利用

    生产过程中产生的固体废弃物主要为除尘系统捕集下来的粉尘及炉窑开工时产生的少量不成熟废料。不成熟废料主要在炉窑开窑时产生少量，设计时考虑将废料破碎后收集，作为烧结原料利用；窑体废气除尘器和原料成品处理系统除尘器捕集下来的除尘灰，通过气力输送系统管线送入烧结石灰成品储存仓，供烧结车间使用。

    3.套筒窑新技术应用效果及前景

    中冶华天套筒窑系统设计了复杂的成品石灰处理系统工艺流程，对成品石灰进行深加工，满足钢铁厂内烧结工艺、转炉炼钢工艺、精炼炉炼钢工艺、KR脱硫工艺对对活性石灰的多种需求；采用全自动化系统提高了套筒窑生产过程的控制水平，减少操作人员的劳动强度，提高了生产过程的稳定性；通过优化后的套筒窑窑型结构和热工系统，提高了窑体寿命，节约了热耗和电耗，使石灰窑车间的能耗指标达到国内先进水平。套筒窑系统采用多种措施对废气，废水，噪声，固体废物等主要污染源进行处理，保证达到国家规定的排放标准，并有效再利用了开窑废料和除尘粉灰，符合循环经济的发展方向。