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冶金石灰窯爐節(jié)能技術(shù)及發(fā)展方向,前言 主要冶金石灰窯爐介紹 主要節(jié)能技術(shù)及發(fā)展方向 結(jié)束語,目 錄,一、前言,石灰作為工業(yè)生產(chǎn)的重要輔料，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、環(huán)保、建材等諸多行業(yè)，高品質(zhì)的活性石灰主要應(yīng)用于煉鋼、燒結(jié)，以及電石行業(yè)。2014年冶金石灰的消耗總量約為9860萬噸，冶金石灰產(chǎn)能約為1.1億噸。,根據(jù)2013年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全國冶金石灰產(chǎn)能中，具有國際先進(jìn)水平的或國內(nèi)先進(jìn)水平的占總產(chǎn)能的58.8%，國內(nèi)一般水平的占總產(chǎn)能的14.8%，落后產(chǎn)能占26.4%。而普通石灰生產(chǎn)大多數(shù)仍然采用簡易窯或土窯落后裝備生產(chǎn)，以煤為燃料，無質(zhì)量保證措施和環(huán)保措施，能耗高。,開發(fā)推廣先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)是冶金石灰行業(yè)實(shí)現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展的重要方向。,二、主要冶金石灰窯爐介紹,2.1回轉(zhuǎn)窯,回轉(zhuǎn)窯是國內(nèi)技術(shù)最成熟、推廣范圍最廣的先進(jìn)石灰窯。 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力涵蓋250t/d～1200t/d。 適用燃料：煤粉、天然氣、各類煤氣、多種煤氣混燒、氣煤混燒。 600t/d生產(chǎn)線能耗指標(biāo)：熱耗1150x4.18kj/kg以下，電耗45kwh/t以下。,2.2雙膛豎窯,世界上最先進(jìn)的石灰窯爐之一。 最大特點(diǎn)在于并流蓄熱焙燒原理，具有石灰生產(chǎn)行業(yè)所公認(rèn)的最小熱消耗。 設(shè)計(jì)能力覆蓋120t/d～600t/d，800t/d雙膛 豎窯已完成技術(shù)攻關(guān)。 適用燃料：煤粉、天然氣、各類煤氣、多 種煤氣混燒、氣煤混燒。 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，活性度可達(dá)380～420ml。 氣體燃料能耗指標(biāo)：熱耗低至850x4.18kj/kg，電耗40kwh/t。,2.3套筒窯,也稱為環(huán)形套筒豎窯。 由砌有耐火材料的窯殼和分為上、下兩段的內(nèi)套筒組成， 主要窯型規(guī)格為150t/d、300t/d、500t/d、 600t/d等。 氣體燃料能耗指標(biāo)：熱耗900x4.18kj/kg， 電耗40kwh/t。,2.4梁式窯,核心技術(shù)是采用兩層燃燒梁為熱工工具焙燒石灰。 設(shè)計(jì)能力覆蓋100t/d～500t/d。 適用燃料：煤粉、天然氣、各類煤氣、多種煤氣混燒、氣煤混燒。 生產(chǎn)操作好時(shí)，活性度可達(dá)350ml以上。 能耗指標(biāo)：熱耗900x4.18kj/kg，電耗30kwh/t。,2.5混料窯,當(dāng)前流行的主要有：機(jī)械化豎窯、節(jié)能窯、馬氏窯 機(jī)械化豎窯窯型有50~500m3，燃料為焦炭、無煙塊煤、無煙煤球。噸灰熱耗為140公斤標(biāo)準(zhǔn)煤。 節(jié)能窯窯型有50~300m3，燃料為無煙碎煤。噸灰熱耗為140公斤標(biāo)準(zhǔn)煤。 馬氏窯窯型主要為150t/d，燃料為無煙塊煤。活性度＞300ml。,三、主要節(jié)能技術(shù)及發(fā)展方向,新型煅燒技術(shù) 窯襯涂層技術(shù)和新型窯襯結(jié)構(gòu) 窯爐余熱利用技術(shù) 自動(dòng)化及節(jié)電技術(shù),冶金石灰窯爐的能源消耗主要集中體現(xiàn)在熱能消耗與電能消耗兩方面。因此，目前各科研及生產(chǎn)單位以這兩方面為切入點(diǎn)開發(fā)石灰窯爐的節(jié)能技術(shù)與措施。具體方向可以歸納為：,3.1新型煅燒技術(shù),3.1.1富氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用 富氧燃燒技術(shù)是工業(yè)窯爐最為看好的節(jié)能環(huán)保燃燒方式之一，具有諸多優(yōu)勢： 減少空氣需要量，降低煙氣生成量，使煙氣帶走的熱損失降低，熱量利用率提高。 提高理論發(fā)熱溫度和理論燃燒溫度，有利于燃料的完全燃燒。 提高理論燃燒速度，提高輻射給熱系數(shù)，拓寬著火極限，降低空氣過剩系數(shù)。,3.1.2強(qiáng)化燃燒技術(shù)開發(fā)利用 強(qiáng)化燃燒技術(shù)可以提高窯爐溫度，縮短反應(yīng)時(shí)間，滿足石灰煅燒的要求。冶金石灰窯爐的強(qiáng)化燃燒主要可以通過兩種途徑實(shí)現(xiàn)： 預(yù)熱燃?xì)夂涂諝猓禾岣呋鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣?，提高燃燒溫度，增大燃燒?qiáng)度。 例如，以低熱值煤氣為燃料的雙膛豎窯利用通道高溫?zé)煔庥酂嶂伎諝猓赃_(dá)到強(qiáng)化煅燒的目的，熱量利用率顯著提高。 加強(qiáng)氣流混合：燃燒的反應(yīng)速度很大程度上依賴于燃?xì)夥肿优c氧氣分子之間的相互擴(kuò)散混合速度，提高氣流混合的強(qiáng)度，會(huì)極大提高燃燒速度。 例如，各類高效燃燒器的開發(fā)。,3.1.3低熱值煤氣的綜合利用,綜合利用低熱值煤氣資源，不僅有利于鋼鐵企業(yè)的燃料平衡，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)可以減少因低熱值煤氣大量放散帶來的環(huán)境污染。目前冶金石灰窯爐低熱值煤氣利用的主要途徑有： 通過采用低熱值煤氣與高熱值煤氣混燒 通過采用低熱值煤氣與煤粉混燒 通過高效換熱器對(duì)低熱值煤氣進(jìn)行預(yù)熱等,3.2窯襯涂層技術(shù)和新型窯襯結(jié)構(gòu)開發(fā),窯爐隔熱保溫技術(shù)是降低爐體散熱損失的主要途徑。該技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是降低窯內(nèi)高溫物料與氣體通過窯襯向外傳熱的綜合傳熱系數(shù)，由此產(chǎn)生的隔熱保溫技術(shù)有： （1）窯襯涂層技術(shù)。通過在窯襯表面噴涂涂層，降低窯內(nèi)襯表面的黑度，減小窯內(nèi)高溫物料及氣體向窯襯輻射傳熱的吸收比，減小傳熱量。在窯外壁噴涂涂層可以減小窯外壁向環(huán)境輻射傳熱的發(fā)射率，同樣可以減小窯襯向外界的散熱量。,（2）新型窯襯結(jié)構(gòu) 采用新型窯襯結(jié)構(gòu)是一項(xiàng)重要的節(jié)能措施，既可以減少燃料消耗，同時(shí)散熱量降低，可以改善窯爐周圍環(huán)境。,例如，回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線正在推廣的復(fù)合預(yù)制磚加澆注料的新型窯襯結(jié)構(gòu)： 復(fù)合預(yù)制磚由錨固件固定在窯體上，不容易出現(xiàn)掉磚 預(yù)制磚之間用輕質(zhì)高鋁纖維毯及澆注料填充，保證了砌體的整體性、牢 固性及保溫性 滿足砌體長期處于受震狀態(tài)的使用條件 使得窯皮溫度顯著降低，節(jié)能效果顯著,3.3窯爐余熱利用技術(shù),石灰窯爐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生余熱的總和占到窯爐熱耗的40%～50%以上。合理利用余熱對(duì)于節(jié)能降耗，提高熱效率至關(guān)重要。主要包括： 出窯廢氣余熱利用 窯爐爐體散熱利用 出窯石灰物理熱利用,3.3.1出窯廢氣余熱利用技術(shù),石灰窯出窯廢氣溫度高，煙氣量大，直接排放會(huì)造成大量能源浪費(fèi)。在實(shí)際生產(chǎn)中為了保護(hù)下游除塵器和除塵風(fēng)機(jī)，往往需要大量摻入冷風(fēng)降溫，進(jìn)一步增大風(fēng)機(jī)負(fù)荷，浪費(fèi)了大量電能。因此充分利用出窯廢氣余熱是節(jié)能降耗的重要途徑，目前出窯廢氣余熱利用主要有以下幾種途徑： 利用出窯廢氣預(yù)熱助燃空氣、燃料和生料 利用出窯廢氣干燥物料 利用出窯廢氣經(jīng)高效煙氣-水換熱器供廠區(qū)采暖、洗浴 利用出窯廢氣經(jīng)余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽 利用出窯廢氣發(fā)展余熱發(fā)電,3.3.2石灰窯窯體散熱的回收利用,石灰窯窯體散熱主要以輻射熱的形式散失到大氣中，不僅浪費(fèi)能源，也對(duì)周圍環(huán)境造成影響。 目前，利用窯體輻射熱置換成熱水用于取暖、洗浴，技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)性和合理性仍然處在研究和論證階段。,3.3.3出窯石灰余熱的利用,出窯石灰所帶物理熱由石灰冷卻系統(tǒng)決定，冷卻效果好，則出窯石灰溫度低，熱量被冷卻空氣帶人窯內(nèi)，參與燃燒。因此石灰窯爐冷卻帶或冷卻裝置的結(jié)構(gòu)型式對(duì)出窯石灰余熱利用起著很大作用。 通過對(duì)回轉(zhuǎn)窯的豎式冷卻器系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，可以顯著提升冷卻效果，降低出料溫度。 在豎窯系統(tǒng)中，以雙膛豎窯為例，采用中心及周邊環(huán)形冷卻，中心風(fēng)帽為塔形，保證通風(fēng)均勻順暢，冷卻空氣能更好地吸收石灰的物理顯熱。,3.4自動(dòng)化及節(jié)電技術(shù),3.4.1提高窯爐的自動(dòng)化檢測和控制水平 自動(dòng)化檢測和控制水平的高低是保證石灰窯爐生產(chǎn)穩(wěn)定，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的重要措施，也是窯爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的保證。 大部分石灰窯爐自動(dòng)調(diào)節(jié)采用PID調(diào)節(jié)方式，其參數(shù)設(shè)定的合理性直接影響了設(shè)備調(diào)節(jié)的速度和精準(zhǔn)性，也決定了其在調(diào)節(jié)過程中的電能消耗。 熱工工藝參數(shù)的設(shè)定決定了石灰窯爐煅燒的經(jīng)濟(jì)性。 例如，設(shè)定合理的空燃比，不僅要保證燃料充分燃燒，還減少過量空氣的加入，減小系統(tǒng)熱耗。通過自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，可以通過對(duì)燃燒煙氣中的CO及O2含量進(jìn)行分析，適時(shí)調(diào)整空燃比例，達(dá)到經(jīng)濟(jì)燃燒的目的。,3.4.2以節(jié)約電能為切入點(diǎn)的節(jié)能技術(shù) （1）降低窯爐系統(tǒng)阻力 通過對(duì)供風(fēng)管網(wǎng)及窯爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，都能夠有效降低供風(fēng)系統(tǒng)的阻力。例如，雙膛豎窯在保證窯內(nèi)物料各帶停留時(shí)間的情況下，適當(dāng)擴(kuò)大斷面積和適當(dāng)降低各帶高度的方式，使窯體阻力降低20~25%，低阻力的豎窯有效地降低了電耗。 （2）變頻調(diào)速技術(shù) 采用變頻節(jié)能技術(shù)對(duì)舊有電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率，節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本。例如，排煙風(fēng)機(jī)作為石灰窯生產(chǎn)線中的重要設(shè)備，其控制問題嚴(yán)重影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)能實(shí)現(xiàn)排煙風(fēng)機(jī)寬范圍、高精度的無級(jí)調(diào)速，適用性強(qiáng)；能大幅度減小電機(jī)啟動(dòng)電流，使電機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)，在電動(dòng)機(jī)不需要長期高速運(yùn)行時(shí)，工作電流大幅度下降，節(jié)電效果顯著。,（1）加強(qiáng)先進(jìn)窯爐和先進(jìn)煅燒工藝的研發(fā)和推廣 以回轉(zhuǎn)窯、雙膛豎窯、套筒窯等為代表的先進(jìn)窯爐在產(chǎn)品質(zhì)量、自動(dòng)化程度和能耗水方面具有顯著優(yōu)勢。因此，今后在新建或改擴(kuò)建活性石灰項(xiàng)目上，應(yīng)不斷加大先進(jìn)窯爐的推廣力度。 （2）加強(qiáng)新型窯襯結(jié)構(gòu)和窯襯材料的研發(fā)和推廣 選用節(jié)能型的耐火材料和窯襯結(jié)構(gòu)可以顯著減少窯體的散熱損失。窯襯材料未來的發(fā)展趨勢是“兩高一輕”，即高溫、高強(qiáng)、輕質(zhì)，同時(shí)還要不斷提高耐材的使用壽命。 （3）加強(qiáng)石灰窯余熱利用技術(shù)的研發(fā)和推廣 石灰窯爐的余熱回收利用是冶金石灰行業(yè)節(jié)能發(fā)展的重點(diǎn)方向，目前在煙氣余熱發(fā)電等領(lǐng)域仍然存在技術(shù)難題等待攻克。,3.5節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向,結(jié)束語,節(jié)能降耗是現(xiàn)在和將來工業(yè)發(fā)展的主題。在新形勢下，冶金石灰窯爐必須面對(duì)節(jié)能降耗挑戰(zhàn)，同時(shí)也迎來了難得的發(fā)展機(jī)遇。只有依靠科技進(jìn)步，講求經(jīng)濟(jì)實(shí)效，堅(jiān)定的走優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展道路，才能引領(lǐng)冶金石灰行業(yè)的不斷進(jìn)步和健康發(fā)展。,中冶焦耐工程技術(shù)有限公司,聯(lián)系我們：大連市高新園區(qū)七賢嶺高能街128號(hào) 0411-82461997（技術(shù)咨詢） 0411-82461888（市場營銷） 微信公眾號(hào)“中冶焦耐-耐火與石灰”,謝 謝！,