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中冶華天套筒石灰窯技術在威鋼煉鋼廠的創新應用

    1.套筒窯技術發展背景

    目前，國內外先進的生產活性石灰的主導型豎窯主要是：套筒窯、麥爾茲窯、弗卡斯窯等，由于每種窯型工藝原理各不相同，故特點各不相同。

    套筒窯技術是國內外先進的活性石灰生產技術，產生于20世紀60年代初。20世紀90年代，中冶華天工程技術有限公司（以下簡稱中冶華天）在國內冶金行業較早引入套筒窯技術，在消化吸收原貝肯巴赫套筒窯技術的基礎上，對套筒窯技術不斷改進和優化，目前已全部國產化，可以完全滿足鋼鐵冶金行業對活性石灰的生產要求。

    中冶華天先后完成了20余座活性石灰套筒窯的設計及總承包工程，主要包括：梅鋼2座500TPD套筒窯；遷安燕鋼1座600TPD套筒窯；新疆伊鋼1座500TPD套筒窯；營口嘉晨2座600TPD套筒窯；通化嘉成1座600TPD套筒窯；威鋼煉鋼廠4座600TPD套筒窯（其中1座用于生產輕燒白云石）。經過生產實踐檢驗證明，中冶華天掌握的套筒窯技術可靠全面，生產穩定，自動化程度高，產品質量好，耐火材料壽命長，能耗低，環保指標均能達到國家規范要求，得到國內同行的一致認可。

    2.套筒窯技術在威鋼煉鋼廠的應用和發展

    威鋼煉鋼廠4座600TPD套筒窯是中冶華天最新完成的套筒窯建設項目。該套筒窯充分結合以往的設計建造和生產實際的經驗，對窯型結構進行了優化，并設計了復雜的成品石灰加工處理系統，滿足了廠方對活性石灰的多種需求。

    2.1威鋼套筒窯的工藝流程

    粒度為40～80mm原料采用汽車運入原料堆場儲存，采用鏟車將原料卸入地下受料倉備用。地下受料倉中原料經膠帶機輸送至泥漿倉上的水洗篩進行水洗與篩分。0～10mm的篩下物與泥漿水經溜槽進入沉淀池內，經沉淀后的清水加壓循環使用，沉淀池內的泥沙采用抓斗吊裝入泥漿倉內濾水后，采用汽車外運他用。篩上物為合格原料，經膠帶機輸送至原料濾水儲存倉儲存。

    濾水儲存倉內儲存的原料經膠帶機輸送并分配給四座窯的窯前儲存倉內。窯前儲存倉內的原料經振動給料機進入稱量斗，稱量后卸入提升斗內，提升到爐頂料倉，通過旋轉布料器卸入爐內。原料通過在窯內的預熱、煅燒、冷卻過程燒成成品。

    成品活性石灰小部分用于補充新、老區煉鋼轉爐、精煉爐冶煉使用；大部分送入破碎線破碎成0～3mm石灰粉后，一部分與3mm以下白云石粉混合儲存，采用氣力輸送至燒結車間石灰粉料倉，供燒結車間使用；一部分分級破碎、儲存，采用罐車輸送至新、老煉鋼廠供KR脫硫用。

    成品輕燒白云石經篩分后，大于10mm的塊狀灰一部分用膠帶機運輸至新區煉鋼廠地下料倉，供轉爐煉鋼使用；一部分采用汽車運輸至老區煉鋼使用；剩余部分與篩下物破碎成3mm以下的白云石粉與活性石灰粉混合后采用氣力輸送至燒結車間使用。

    2.2中冶華天套筒窯技術的特點和優勢

    （1）自動化控制

    整個套筒石灰窯區域采用二級自動化控制系統，包括基礎級和監控級。基礎級包括儀表、DCS系統等，主要完成套筒石灰窯系統及輸送系統各工藝功能的控制，如套筒石灰窯上料、風機、液壓站及皮帶機的控制等；監控級主要通過計算機HMI界面實現對整個車間生產的全自動化管理，其通訊網絡的構成通過工業以太網與基礎級實現數據和相關信息的采集和接收。自動化控制系統通過極為豐富的工控機系統，在中控室內完成對生產全過程進行監視和控制，窯正常生產時，只需設置少量參數即可實現全局自動化生產。通過優化操作參數設置界面，大量減少人員工作量。整個車間儀表檢測與參數控制納入到PLC控制系統進行生產過程監視、自動控制、數據處理及生產管理，能夠滿足整個石灰窯裝置安全、經濟運行及監視、控制、經濟核算的要求，并與整個廠區控制系統同步工作。

    全自動化控制系統的采用和優化，使套筒窯工藝控制更加容易，降低了能耗和生產成本，石灰的質量更加穩定，技術水平位居國內外先進行列。

    （2）窯型結構優化

    對套筒窯上內套筒底部與中內套筒底部耐材砌筑結構進行改進，減少了該處耐材脫落情況的發生，提高了內套筒的壽命。

    對套筒窯的驅動空氣噴射器進行改進，提高了噴射器噴嘴的壽命和噴射氣流的流速，改善了窯體燃燒室的燃燒效果。

    對窯頂布料器進行了降噪處理，減少了小車上料時，物料對布料器沖擊所產生的巨大噪音和振動，改善了工人的勞動環境。

    窯本體各個易積灰的位置設置吹掃孔，采用壓縮空氣進行定期清掃，減少了積灰對窯內燃氣流動的阻力，改善了窯內的煅燒環境。

    （3）節能技術

    套筒窯的燃料采用鋼鐵廠的副產品如轉爐煤氣，高爐、焦爐混合煤氣等，使廠內回收的二次能源得到充分利用。

    選擇合理的熱工制度，利用下內套筒環縫夾層內被預熱的冷卻空氣作為上、下排燒嘴的助燃空氣，利用窯頂排出的高溫廢氣預熱驅動空氣，作為下排燒嘴的二次助燃空氣，回收利用了余熱，降低了燃耗。

    選擇合適的石灰石原料，對混有泥沙等雜質的原料進行預先水洗，并控制入窯原料的粒度范圍，提高窯爐的利用系數，減少熱損失，并有效防止粘料結瘤。

    窯體采用良好的密封裝置，采用合適的耐火隔熱內襯和管道絕熱材料，減少系統散熱。

    對于大功率風機采用高壓供電。對部分風機、上料卷揚機、部分儲存倉底振動給料機采用變頻調速。上述措施的實施，具有明顯的節電效果。

    因此，通過采用上述先進工藝，套筒窯熱耗達到850Kcal/kg石灰，能耗指標達到國內先進水平。

    （4）環保技術

    采用各型除塵器對原料、成品破碎、篩分、輸送系統的各個揚塵環節和石灰窯本體的生產過程進行煙氣除塵，煙氣中粉塵濃度＜20 mg/m3，達到國家標準的排放要求。窯本體因生產工藝要求，采用負壓操作，窯本體無煙氣粉塵泄露，操作環境非常清潔。

    套筒窯需要的生產用水量很少。工藝需要的生產用水主要是風機、破碎機軸承冷卻用水。對規模較大的石灰窯車間，一般新建循環水系統，設置冷卻塔、循環水泵，循環利用生產冷卻用水，并補充極少量的循環水損耗。污水滿足《污水綜合排放標準》中一級標準的要求，排入總廠生活污水管道，再送至總廠污水處理廠處理后循環使用。

    選用低噪音設備；設置隔聲罩、加裝消聲器；設置減振裝置，強振設備與管道間采取柔性連接方式，廠區內采用綠化降噪，通過采取以上措施，廠界噪聲滿足《工業企業廠界噪聲標準》中III類標準的要求，即晝間<65 dB（A），夜間<55 dB。

    因此，通過采用上述清潔生產技術對主要污染源、污染物采取治理措施，使套筒窯生產車間達到了較高的環保水平。

    （5）固廢再利用

    生產過程中產生的固體廢棄物主要為除塵系統捕集下來的粉塵及爐窯開工時產生的少量不成熟廢料。不成熟廢料主要在爐窯開窯時產生少量，設計時考慮將廢料破碎后收集，作為燒結原料利用；窯體廢氣除塵器和原料成品處理系統除塵器捕集下來的除塵灰，通過氣力輸送系統管線送入燒結石灰成品儲存倉，供燒結車間使用。

    3.套筒窯新技術應用效果及前景

    中冶華天套筒窯系統設計了復雜的成品石灰處理系統工藝流程，對成品石灰進行深加工，滿足鋼鐵廠內燒結工藝、轉爐煉鋼工藝、精煉爐煉鋼工藝、KR脫硫工藝對對活性石灰的多種需求；采用全自動化系統提高了套筒窯生產過程的控制水平，減少操作人員的勞動強度，提高了生產過程的穩定性；通過優化后的套筒窯窯型結構和熱工系統，提高了窯體壽命，節約了熱耗和電耗，使石灰窯車間的能耗指標達到國內先進水平。套筒窯系統采用多種措施對廢氣，廢水，噪聲，固體廢物等主要污染源進行處理，保證達到國家規定的排放標準，并有效再利用了開窯廢料和除塵粉灰，符合循環經濟的發展方向。