金泉 2020*新|煤电一体化石灰窑|白灰窑|竖窑|竖炉 100-600
详细信息
| | 加工定制：是 | | 品牌：金泉 | | 型号：100-600 | |
| | 别名：石灰窑 | | 适用范围：活性石灰 | | 炉膛*高温度：1300 ℃ | |
| | 工作温度：1200 ℃ | | 装载量：150000-450000 kg | | 工作室尺寸：3000-5000 mm | |
| | 外形尺寸：4500-6500 mm | | | | | |
新型“煤电一体化石灰窑省级示范工程”成功封顶，八项专利技术首次应用
——附：新技术介绍和专家点评
“吉时吉日吉如风，丰年丰月如风增”，2020年04月18日，在江西省南城县项目现场，随着鞭炮齐鸣，烟花怒放，由“唐山金泉冶化科技产业集团”旗下“唐山市丰南区金泉冶金能源新技术开发有限公司”和“唐山金泉成套设备有限公司”设计承建的“第四代新型煤电一体化石灰窑省级示范工程”暨“年产20万吨钙材一体化工程”一期工程石灰窑项目主体顶部吊装圆满成功，标志着工程建设实现了阶段性目标。唐山金泉公司项目部项目经理王国山与甲方工程指挥部经理黄志毅、工程总监万经理等人员共同指挥了此次吊装工作，唐山金泉公司运营中心总经理刘久盛组织技术人员视频连线远程参与了此次组织工作。
受疫情影响，该项工程春节后复工比往年推迟了一个半月之久，为确保项目按期推进，唐山金泉公司运营中心工程部克服重重困难，反复梳理项目工程进度、系统部署、统筹调度，以扎实高效的措施协助施工部门及时推进工地现场的复工复产，为项目复工按下快进键，力求把耽误的时间追回来。春节过后，与往年不同的是南方持续了一个多月的阴雨连绵的天气，致使现场实际施工时间减少了一半以上，现场项目部干部职工践行“小工程出精品、大工程创品牌”的企业质量理念，积极组织施工人员克服各种不利因素，优化施工方案，做好疫情防控工作的同时，抢抓施工进度，保证各项工作按时保质完成。正是他们紧张有序的施工组织，保证了这次石灰窑项目主体顶部吊装工作如期完成，取得了疫情防控下复工复产工作的阶段性胜利。
石灰窑主体结构的成功封顶，意味着石灰窑生产系统由结构施工全面转入耐材砌筑和设备安装调试阶段。甲方指挥部领导对唐山金泉公司能够在这如此紧张的时间内能够按计划顺利实现结构封顶给予了高度赞赏。目前，施工现场其它施工工段安装紧张有序进行，项目部全体成员决心继续发扬前期的工作精神，努力奋斗圆满完成任务。
据悉，该项工程是唐山金泉公司“第四代新型煤电一体化石灰窑省级示范工程”首个示范工程在青海省格尔木市开工建设后的第二个示范工程，是“中国石灰产业学会”重点支持的新技术推广应用样板工程。
该项工程的顺利实施，离不开甲方建设单位的大力支持和同心协力的合作，我们有理由相信，该项工程的实施必将成为行业内新技术推广的“示范项目”，也将成为甲乙双方“精诚合作，携手并进，共创辉煌”的典范。
项目简介：
该项工程项目总体规划建设年产20万吨高活性石灰工程及配套氢氧化钙工程，项目施工由唐山金泉成套设备有限公司设计承建，项目建设内容包括：建设2×300吨/日活性石灰竖窑及与之配套的石灰石破碎工程和氢氧化钙生产线。石灰生产线采用国际领先的唐山金泉公司“第四代煤电一体化石灰窑”技术和全套生产线成套设备，项目规划石灰窑回收二氧化碳发电项目。目前，一期工程已经完成80%以上工程量，预计2020年6月投产。该项目二期工程将实现石灰窑回收二氧化碳自发电电烧石灰工艺，届时，石灰生产成本将大幅降低，石灰品质也将大幅提高。
新技术应用简介：（附中国石灰产业学会行业专家点评）
据悉：该项工程石灰窑主体工程首次应用了唐山金泉公司多项专利技术：
1、“固旋复合筛分布料器”：
该装置可以把不同粒度的石料通过多通道旋转体筛分和固体筛分装置在炉内进行复合分级筛分，可以把石料按照不同粒径根据炉体圆周半径进行渐进式固定网状布料、使物料根据炉内直径的变化进行不同粒径的布料，使料面更加符合通风及燃烧的要求，有效的降低了“窑壁效应”，减少了石灰的生过烧率，同时也达到了节能目的。
该项技术的推出，将进一步彻底淘汰窑传统意义的布料方式，如：双 (单 ) 料钟式布料、回转蜗壳式布料、新型旋转溜槽布料、带反射板的渐进式旋转布料、多点冲击布料、旋转定点布料等布料方法。
点评：
我们从生产实践中得知，混烧竖炉生产工艺中布料是关键，煅烧过程中热工制度对布料的基本要求就是通过控制炉内物料的粒度和形状分布、均衡炉内通风阻力、均匀热量分配以达到消除“窑壁效应”的目的。是否能够通过平衡炉内的燃烧以及控制气流在整个窑内料面截面的分布是选择布料器*重要的指标。
新型布料器创新的设计应用了“炉内物料复合筛分”的功能，利用石料不同粒度的阻风阻力不同的原理有效解决了石灰竖窑煅烧过程中热工制度对布料要求的关键问题，能够通过平衡炉内的燃烧以及控制气流在整个窑内料面截面的分布，达到窑内通风及上火一致、改变窑中心透气性差问题。
更重要的是，该项技术可以采用“三明治填料”方式把5-20mm粒度的小粒度石料进行分级入炉煅烧，即达到了窑壁阻风的目的也实现了小粒度石料煅烧石灰的目的，解决了传统石灰竖窑不能煅烧小颗粒石料的技术难题，这个是非常值得推广应用的。
2、多通道旋心罗盘出灰机：
该项发明可以达到炉内圆周均匀出灰、改变中心单点卸料及侧面单点卸料的方式、采用周边多通道均衡下料与中心复合旋转卸料的方式，形成料面在360度范围内料流可调是其技术关键点，具有出灰机动灵活，出灰准确，出灰效率高、成品灰不破碎、炉内料位下降平整的特点。是目前国内唯一的实现了真正意义上的多通道多点同步出灰功能的新一代石灰竖炉专用出灰设备。
该项技术的推出，将进一步彻底淘汰传统的出料设备如：行星出灰机、托扳出料机、插板出灰机、齿辊出灰机、齿盘出灰机、振动出灰机、圆盘式出灰机、螺锥出灰机等设备。
点评：
在生产中正确认识石灰窑出灰设备以及探讨其科学改进，对于提高石灰产量和质量、降低生产成本具有重要意义。混料式石灰竖窑的出灰设备是保证竖炉横截面均匀出料、调节焙烧带形状、稳定窑内气流走向、破碎黏结物料、决定生产能力(产量)、影响产品质量的关键设备。该设备的技术提升是提高石灰竖炉产量和质量的一条捷径。该装置一个显著特点是实现了多通道同步旋转出灰，炉内周边分布的多个可调式卸料装置下料点汇集到一个旋转机构，与旋转体同步旋转下料，而且每个卸灰装置的出灰量是可调的，通过调整操控旋转体的旋转速度、下料速度来改变成品石灰下落前的堆积次序，使炉内断面各处下料均匀，出灰准确，出灰效率高、成品灰不破碎、炉内料位下降平整。与目前现有的技术相比，该发明解决了石灰窑能够均匀平稳下料和卸料、保持炉内同一断面的物料能够温度均匀的燃烧的关键问题，是生产均衡连续，稳定和控制石灰质量的必要装置。
3、仿形等圆概率风帽”装置：
该装置可以使窑体统一截面上气流分布趋于一致，有效解决了窑壁效应及料柱抽芯问题，实现了定量送风，可以使炉内料面断面供风均匀，气流分布更加均匀，有效减少气流在炉内渗流区的偏析，打通一维渗流区、二维渗流区、三维渗流区的气流分布，实现富氧燃烧效果。
该装置解决了原始*初的及第二代传统石灰窑鼓风系统圆柱形或一级、三级简易塔形风帽结构造成的气流在窑内的分布趋向于四周炉壁，中间单位面积流量小，加剧窑壁效应，易发生粘瘤现象，同时也有效的解决了布风风压及风量不均，使石灰生过烧率居高不下的问题。
点评：
竖窑的窑内温度取决于窑内的气体流速，混料式竖窑的通风能力决定其生产能力。 “没有风就没有产量”就是这个道理。到达竖窑煅烧带的风量和流速决定了窑的生产能力。对混料式竖窑来说，到达竖窑煅烧带风的量和流速决定了窑的生产能力，送风装置的结构和通风面积及设置位置对窑内送风到煅烧带的均匀性和流速至关重要，影响到窑内煅烧带的位置。该设备的推出，是合理供风、加大供氧的重要措施，是节能达产的重要环节，而且有利于降低石灰生过烧率、提高石灰的石灰活性度。
4、 智能化炉体操控系统：
“智能化操控和炉体三段操控装置”是是*新应用的技术，该技术主要是应用自动化智能监控和数据采集技术，在生产中采集炉顶烟气进行智能测定，通过“炉体三段操控装置”的“三级供风”措施可以有效的把炉体预热带、煅烧带、冷却带控制在合理的范围，可快速调节煅烧带的上移和下降。同时，还具有煅烧带料面调偏的功能，可实现炉体局部供风助氧升温和厌氧降温冷却的目的。
点评：
目前国内的混烧竖窑普遍存在一个致命的缺陷，就是“生产不稳定”，也就是说炉况正常时生产的产品质量就比较稳定，炉况失常时就很难达到产品质量要求，而且这个情况是不能预测和提前预判的，这个原因主要是我们传统意义上的石灰竖窑设备配置简单、无法采集、收集、利用相关数据造成的，而且发现了问题也无法处理，只能凭“经验”操作，这就是行业内所说的“瞎子烧灰”现象。
“智能化操控”技术的应用，可以实现自动化智能监控和数据采集技术，在生产中采集炉顶烟气进行智能测定，可以通过烟气中的CO含量来确定炉底助燃风机的供风量，通过烟气中CO2和O2含量来确定燃料配比。同时，通过采集炉顶温度、炉底温度和出灰温度等数据确定炉体“三带”温控数据。
通过生产实践我们得知：当炉顶烟气中CO含量每增加1%时，在生产中燃料能耗就可以增加5-7%，当烟气中CO2含量每减少1%时就需要增加燃料消耗3-5%，当O2含量高于设定值时通过过剩空气带走的热量会增大热损失。可见，实现“智能化操作”对生产操控和节能是非常重要的。
5、煤电一体化共用系统的应用：
该系统通过“炉内负压循环集气装置”的应用，加大了预热带负压压力，加大了二氧化碳气体在预热带的流速，促进了煅烧带的充分燃烧和加快二氧化碳的分解速度。通过负压自循环煅烧方式，实现助氧燃烧，在内热源带形成二次燃烧带，加快煅烧反应速度，实现三级助氧供风。
该项装置也是进一步改造升级为“石灰炉自循环冷能发电煅烧石灰技术”必备装置，同时在炉底增加了需要改造为燃煤和电烧两用窑的共用设施和工艺接口。
点评：
石灰的生成原理就是将主要成分为碳酸钙 (CaCO3) 的天然岩石，在适当温度下煅烧，排除分解出的二氧化碳后，所得的以氧化钙(Ca0)为主要成分的产品即为石灰。碳酸钙的分解与水的拂腾很相似，当其加热至分解压等于外界总压时，碳酸钙就强烈分解，此时的温度称为化学沸腾温度。而且分解压不只决定于温度，还与反应物的分散度有关，加快CO2的分解速度是提高产能降低能耗的又一创新途径。
6、环境治理系统技术创新：
1）、炉顶放散智能烟气治理装置：
该装置实现了当炉况不稳定或炉顶烟气除尘脱硫设备需要停机或停用时实现智能烟气排放，通过对炉顶的烟气放散管道的烟气除尘和脱硫，达到无黑烟和粉尘排放。
2）、“三脱”一体机的应用：
该项系统可实现炉顶烟气联合同时脱硫脱硝和脱白，能够在一个过程内实现烟气中 SO2 和NOX 的同时脱除，同时设计应用脱白装置，*终实现“三脱”一体化模式。
该项技术是唐山金泉公司与协作单位共同研的发新一代技术，是指将传统的脱硫技术( 如：双减法、钙基法) 和脱硝技术( 如SCR、SNCR)的一些技术原理组合在一套设备中的技术。该项技术在脱除机理上与传统的单独脱硫、脱硝相比从原理上已经有了很大提高和突破。
从唐山金泉公司在2015-2019年已经设计应用的石灰脱硫装置的烟气排放检测结果看，含硫量大部分都在30-90mg/m3范围, 符合目前国家标准提高后的50-100mg/m3排放标准，对氮氧化物处理也达到了80-160 mg/m3范围，符合目前国家标准提高后的300-400mg/m3的排放标准。粉尘排放可以达到10-15mgf范围。
点评：
普通竖窑的窑顶敞开式层烧工艺及各岗位粉尘的无序放散对环境的严重污染是普 通竖窑的致命缺陷，也是环保法规不允许，社会大众不容忍的，目前此类石灰窑已经基本淘汰完毕。但是，近几年有大量的所谓“环保石灰窑”也惨遭淘汰和取缔，究其原因主要还是对国家环保治理的要求理解不透，尤其是对排放标准也未严格执行。石灰生产企业如何采取相应的新技术和措施，进行不断的提升和完善，是石灰生产企业的首选。
7、煅烧活性石灰的新技术应用：
1）、活化剂的应用：
目前，采用加入特定的活化剂进行石灰的生产并取得成功，加入特定的活化剂后，可以大大减少煅烧时间，节能环保 ；此外得到的氧化钙纯度高、活性高。该项技术主要是采用在石灰石表面喷洒活化剂溶液带入炉内，经研究，加入活化剂的石灰与未加活化剂的石灰相比，利用系数提高了0.2-0.3%及以上。该项技术的重大发现，如能在行业中推广或许能够给石灰生产者带来一些新的竖炉煅烧高活性石灰的理念和方法。
2）、活性剂的应用：
加活性剂焙烧石灰是近年来国内外为提高竖窑焙烧石灰质量的一种有效措施。采用这种技术焙烧的石灰不仅气孔率高，而且气孔尺寸大，气孔贯通率也高，石灰的反应能力尤其是初期反应能力强，已在炼钢生产和铁水脱硫中中发挥了显著的作用。唐山金泉公司在2010年就开始进行了这方面的研究和实践。
在石灰煅烧过程中活性剂的能够增加石灰活性的作用机理主要是活性剂在炉内在特定的温度区域内能够起到汽浴和加热介质的作用，对窑内温度起到均衡作用，使石灰生烧或过烧减少。同时，当焙烧温度达到石灰石分解的*高温度时，对CaCO3和MgCO3的分解和结晶发育起到强烈催化作用，能够加快了CO2分解和逸出速度。经实测，添加活性剂焙烧的石灰必普通石灰的活性度普遍都高30-60ml。
3）、气体活化法生产高活性石灰：
气体活化法也称物理活化法，采用水蒸气、空气等含氧气体或混合气体作为活化剂，.在高温下与高温的石灰接触进行活化，从而生产出比表面积巨大、孔隙发达的活性石灰产品。该项技术为唐山金泉首创并获得自主知识产权。
气体活化法的活化反应属于气固相系统的多相反应，活化过程中包括物理和化学两个过程。石灰石在高温分解二氧化碳的过程中初始的分解速度慢，石灰孔隙较小、通过气体的活化，可以打开和增加孔隙，以增加比表面积。通过气化反应，使石灰原来闭塞的孔开放、原有孔隙的扩大及孔壁烧失、某些结构经选择性活化而产生新孔的过程。
点评：
通过运用活化剂、活性剂等一些外在的辅助措施和方法可以提高石灰活性度的理念应该引起重视。尤其是采用气体活化法生产高活性石灰的方法，是目前竖窑生产石灰提高活性度的*经济、*简单实用的方法。
通过试验和生产数据显示，与普通煅烧方式相比，采用气体活化法生产的石灰活性度可以提高40-90ml范围，在适宜的原料条件下，气烧竖窑生产的石灰活性度可以*高达到440ml，混料式竖窑（煤炭、焦炭）生产的石灰活性度*高可达390ml.
8、创新应用新一代窑型结构：
解决“窑壁效应”是降低石灰生过烧率的主要技术关键点和必要手段，也是作为第四代石灰混烧竖窑技术升级典型特征。目前，无论是“花瓶型”或“直筒型”等结构的石灰竖炉都没有很好的解决“窑壁效应”，如何解决这一难题是业界一直关注的问题。
唐山金泉公司为了更好的提升传统石灰竖窑的实质性功能，进一步加强了对石灰窑竖窑窑型结构进行科学深入的研究和探索，对目前应用的窑型不断的进行改进和研究，运用气体动力学和热力学原理对石灰竖窑的煅烧原理进行了全新的研究，全面的、系统的揭示了其关键性问题，有效解决了“块状料层对气流的阻力问题”和“块状物料在窑内的气体速度场问题”。通过用计算机仿真模拟供风设计窑型结构设计了“仿形模拟炉型”，使助燃风可以科学的分层分布到所需要的窑内炉料断面上，使窑内气流均匀、火焰燃烧强度一致，窑内热气流由中向边、由边向中流动，气流、气压分布科学合理，使窑体统一截面上气流分布趋于一致，有效解决了窑壁效应及料柱抽芯问题。
“仿形模拟炉型”的选用是该项技术的主要特征，该炉型综合了“锥形竖窑”、“花瓶型竖窑”、“直筒型竖窑”等窑型中的一些优点，窑型内腔采用了“AHA仿形”结构，采用多椎体圆台与直线型结构组合应用，改变了窑体上下椎体收口的模式，通过新型风帽与窑体冷却带炉璧的形状组合，改变了冷却带的气流直线走向，气流向煅烧带中心区域辐射，使流向煅烧带中心的气流流量增加了30%以上，同时减少了煅烧带窑壁周边同等流量的风量。煅烧带流向预热带的气流也变为折线流向，使高温热气流逐渐向预热带中心增加流量，使预热带的中心通风效果更加强化。该项技术实现了石灰竖窑“三段富氧动态煅烧”方式。
该项新炉型的推出，将逐步淘汰传统意义的锥形式竖窑、花瓶式竖窑、直筒式竖窑等窑型结构。
点评：
目前我国石灰行业广泛应用的固体燃料石灰竖窑窑型结构主要有锥形式竖窑、花瓶式竖窑、直筒式竖窑等，其中前两者属于二十世纪六十年代至八十年代广泛应用的窑型，由于二者存在单位煤耗高、石灰质量品质差、窑壁效应严重等原因已经逐步退出市场。而直筒式竖窑是在九十年代从日本引进的技术并综合了国外其它窑型结构特点后推出的，是目前应用*为普遍的一种窑型，但是直筒窑型也没有彻底的解决石灰产品生过烧率高、活性度差的问题。如何通过选择石灰竖炉新型炉型结构来提升产品的品质和增加效益以及达到国家认证标准是目前亟待解决问题。
该项新炉型的推出，就是以利用和控制“窑壁效应”为主要原则，采用变径内胆结构，改变空气流动方向和均压布风，配合料面形状调节及差热布煤方法是竖窑控制和降低“窑壁效应”是该项技术的重要改革思路。
结语与综合点评
以上技术及理念的运用，或许能够给我们带来一些启发，我们决不能拿80年代初期的水平来看待国内近几年石灰生产的新技术、新装备。实践证明，该项技术实现提高石灰品质和节能降耗的方法是可行的，是先进的、是成熟的，可以达到节能的预期目的。目前，唐山金泉公司的“第四代新型节能环保内置循环负压工业竖炉”技术已经达到了全新的行业指标，利用系数*高达到了1.12，石灰生过烧率低于3-5%，活性度大于330mL，由此可见，石灰竖窑通过新技术的应用是完全可以创造出先进指标和经济效益的。该技术的运用，对我国这样一个能源消耗大国来说，意义深远，是值得大力推广的。
总之，只有把上述各项先进技术与理念根据自身的实际情况酌情借鉴、综合利用才能产生理想的生产和节能效果。所以，建设石灰生产项目不能违背石灰生产煅烧原理和生产程序，绝对不能以省钱为目的而随心所欲，使所建石灰窑不伦不类。用户在选择窑型及选择设计建造单位时要认真了解技术的真实技术含量、正确选择适合自己需求的技术，不能盲目以投资高低来选择，避免造成投资失误。
文稿编辑：
中国石灰产业学会
孙菲
2020年04月22日
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