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        低熱值煤氣中心燒嘴TGS石灰窯的特點

        發布時間:2018-10-13    瀏覽次數:已瀏覽

             低熱值煤氣中心燒嘴TGS石灰窯的特點
         
                TGS石灰窯是在學習消化國內外石灰先進技術的基礎上研發而成的,擁有國家專利。TGS石灰窯已建設投產110多座,優質石灰年產能超過1200萬噸,約占全國氣燒石灰豎窯總產能的30%以上。經過多年發展,目前TGS石灰窯已發展到第六代技術,單爐產能實現了系列化,主要有150噸/天、260噸/天、300噸/天、400噸/天、500噸/天、600噸/天,以大產量的TGS480、TGS600為例,主要有如下幾方面特點:
        • 節能
        TGS480石灰窯之所以節能,首先是因為采用六段式啞鈴形爐型,這是結合高爐爐型結構,經過多年生產實踐摸索而成。我們通過提高爐身高度,優化爐型和高徑比,爐頂放散閥已達65米高度,延長了預熱和冷卻時間,此爐型特別適應石灰導熱系數低和石灰焙燒的特點,降低了出料和爐頂廢氣溫度,從而達到節能的效果。其次,TGS石灰窯采用了余熱回收裝置,助燃風可預熱到180℃—260℃,我們還增設了煤氣換熱器,煤氣可預熱到150—200℃,實現了雙預熱,有效提高了石灰窯的熱效率,達到非常好的節能效果。目前全高爐煤氣TGS600石灰窯熱耗為870—980 Kcal/kg灰,噸灰高爐煤氣消耗量低于1300NM3,實現了利用低熱值煤氣(全高爐煤氣、轉爐煤氣、發生爐煤氣或混合煤氣)焙燒石灰的節能目標。
        二、環保
        大家都知道,窯體部分主要揚塵點有2處:一處是小車倒料點,另一處是排料點。小車倒料點我們采取的是全密封和抽風除塵,保證了粉塵不外揚;窯底排料點采用雙道液壓密封閥,此裝置借鑒了高爐爐頂料罐上下密封閥的原理,減少窯底粉塵污染,改善勞動環境。除了窯體的這兩個揚塵點之外,窯體廢氣量也影響著環保效果和投資。由于TGS石灰窯熱效率高、節能,助燃風與煤氣使用量小,所以廢氣量也少,環保投資低、環保設備運行費用低、易達標。
        并且配備了脈沖引射反吹布袋除塵器,既可把排放降到10mg/m3以下,又提高了布袋壽命,節省了壓縮風,且維護保養方便,進一步節省了環保運行成本。
        三、產量大、質量好、有利于生產低硅低硫生鐵、降低噸鋼灰耗和煉鋼成本
        TGS480石灰窯為了提高生產指標,主要做了如下幾方面的工作:
        1、爐頂布料采用空轉螺旋布料器,借鑒了現代大型高爐上旋轉布料器的布料思想,在提高布料均勻性的同時調節整體氣流分布。保證了大型TGS石灰窯的產量和質量的穩定。
        2、窯底排料設備采用的液壓往復出料機與雙道液壓密封閥配合出灰。既可全爐均勻排料,又可單點調節排料量,出灰量和時間間隔由操作專家軟件控制,實現了噸灰恒熱量焙燒,爐內實現爐墻邊沿爐料與中心爐料全斷面均勻下料,防止出現抽心現象,經過我們生產中排料試驗檢測下料的不均勻程度在1.5%以內,保證大型TGS石灰窯高產和順行,也減少了生過燒。
        3、TGS石灰窯采用大型風冷中心復合燒嘴,是我公司專利技術產品。煤氣和助燃風分別通過爐外調節,進行合理配比,中心燒嘴頂部環形布置的燒嘴自內向外燒。爐墻布置的國井式側燒嘴自外向內燒,內外燒嘴實現了對燒,燃燒穩定可靠,壽命長且不易回火,火焰穿透能力是傳統石灰窯燒嘴的1.4倍以上。每排燒嘴分別設置了一套溫度自動控制系統,通過自動調節功能使燃燒溫度穩定在設定的目標溫度范圍內。
        中心燒嘴與國井式側燒嘴配合對燒,提供了充足的中心火焰,解決了石灰窯中心氣流不足、溫度分布不均、中心生燒和邊緣過燒的問題,使石灰窯的氣流、溫度分布更均勻,并可及時調節,提高了產量和產品質量。
        4、自動化系統配備專家系統軟件,當專家軟件設定好參數后,TGS石灰窯即可實現自動排料、自動上料和恒熱量自動燃燒。整個操作控制系統簡單易掌握,并能檢測窯內下料是否偏行,氣流分布是否均勻,還可對工長每次操作的效果是否到位、有無負作用,加以提醒和警告。
        綜上所述,TGS石灰窯氣流分布均勻、溫度分布均勻、布料均勻、排料均勻、自動化控制強,以TGS石灰窯生產燒結灰和煉鋼灰后,保證了石灰的產量和質量,為生產低硅低硫生鐵、降低噸鋼灰耗和煉鋼成本打下了堅實的基礎。使用TGS石灰窯的業主內,在2013年月平均噸鋼灰耗最低做到了27.2公斤,2014年全年平均噸鋼灰耗降到了25.6公斤。
        四、生產成本低
        TGS480石灰窯生產成本低,主要體現在以下幾個方面:
        1、熱利用率高,用全高爐煤氣時(含30---45℃飽和水,高爐煤氣熱值680---750Kcal/Nm3),熱耗為870—980 Kcal/kg灰,節省燃氣。
        2、TGS石灰窯產量大、密封性好,在排放低于10mg/Nm3的高標準下,噸灰環保設備功率低,節省用電量。
        3、中心燒嘴和側燒嘴等爐體非標設備使用壽命長,維修費用低,TGS480在十年內含中修的噸灰維修費僅為2.5---4.5元/噸灰。
        4、整體石灰窯工程投資低,折舊費用低。
        5、機械化自動化程度高,一座TGS600石灰窯加一座TGS300輕燒白云石,兩座窯每班配置的崗位工僅5人,節省了人力費用。
        五、安全
        TGS480石灰窯的主要安全措施如下:
        1、完善的自動燃燒控制和煤氣安全聯鎖控制。這主要體現在煤氣壓力超出控制、突然停電、風機等關鍵設備突然停機等等一些狀況,完全不靠人員操作,我們的自動化系統可以保證即時自動切斷煤氣供應,自動完成安全停爐作業,同時實現自動充氮吹掃。充分保證現場人員及設備的安全。
        2、在供料系統、排料系統和成品處理系統的各個設備中均設有完善的事故連鎖停機控制功能。
        3、在各個有可能煤氣泄漏的區域,均設置煤氣監測及報警系統,每班配備袖珍式煤氣監測儀。
        4、其它方面,執行鋼鐵行業國家安全標準。
        六、適應能力強
        TGS石灰窯適應能力強,主要體現在如下幾個方面:
        1、適用多種燃料:高爐煤氣、轉爐煤氣、發生爐煤氣、混合煤氣、焦爐煤氣。
        2、TGS石灰窯還可以配備氣煤混燒設施,在長期煤氣不足情況下,仍可以滿負荷生產,甚至全煤燒生產。
        3、當石灰石質量較差時,TGS石灰窯的能耗、產量、質量相對其他窯型變化較小。
        4、生產彈性大:TGS石灰窯可根據用戶的需求降低或增加產能。當產量比設計能力降低30%時,石灰的質量不受影響;當產量比設計能力增加13%時,石灰的質量無變化,石灰窯生產穩定可靠。
        七、TGS石灰窯的下料理論
          由于石灰石剛分解為石灰時,其石灰石晶格結構遭到巨大破壞,晶體內部存在大量微孔和空位,比表面積巨大,此時遇水就會爆炸,其活性度是很高的,這就說明剛產生的石灰發生再結晶和粘結是必然的,問題是要把石灰的再結晶和粘結控制在允許的范圍內,從而保證石灰的活性度和防止粘結。而影響石灰再結晶發育程度的關鍵因素是溫度和在此溫度下的持續時間,且兩者是相互關聯的,對于每一種石灰石的成分和原始結晶狀態,石灰再結晶發育程度呈現復雜的關聯關系,對于粘結或結瘤的發育程度也有類似的規律,更重要的是粘結只發生在兩個石灰塊的持續接觸面上,因此粘結的發育過程比再結晶還要來得緩慢一點。要解決粘結問題需要從豎爐下料理論上加以分析。
        TGS石灰窯的下料理論(通俗稱為拱橋理論):
        包括高爐、石灰窯、球團豎爐等,對于幾乎所有的塊狀物料高溫豎式窯爐,爐內塊狀物料到底是如何下料的,豎爐的下料理論描述如下:在豎爐生產特別關鍵的中下部和高溫區內,由于物料下方的機械或物理化學作用,形成了一個或多個尺寸不同、位置不同的局部小空間,這些小空間的頂部塊狀物料,在上部和周圍塊狀物料的擠壓下,形成了拱橋結構,這種亞穩定狀態的拱橋結構(有點類似不規則橢球結構),對豎爐的氣流分布(孔隙率分布)和下料都產生了至關重要的影響。這些小空間的尺寸與爐況具有對應的統計規律關系,從約0.1個料塊到幾個料塊尺寸,甚至幾十個料塊尺寸都有,極限懸料時為接近爐子內徑尺寸;一般正常爐況時,幾率比較大的小空間尺寸為約0.1 ---6個料塊尺寸,爐子中下部和高溫區以1---4個料塊尺寸為更多,爐子上部以約0.1---2個料塊尺寸為更多;并且爐況越順行,小空間的尺寸越小且多,分布也越均勻;越向爐身高處,小空間的尺寸越小且多,分布也越均勻。爐溫過高、下料時間間隔過長、每次下料過少,產量過小、有粘結塊或結瘤等情況下,這些小空間的尺寸明顯變大,且分布更加不均,這就是下料惡化的主要原因。另外排料不勻、布料不勻、氣流不勻、溫度不勻等也是通過上述機理造成了爐內料柱下料不勻的。
        更通俗地說,豎爐內塊狀物料的下料為:大部分時間內,上述的小空間的拱橋是亞穩定的,此時其上的爐料處于相對靜止狀態,在料塊之間的微小接觸面上粘結這一物理化學過程開始發育;突然,某種機械或物理化學作用導致了該拱橋的橋墩或橋拱崩塌,則其上的物料在瞬間塌落,并占據了該小空間,而在其上方的某個高度,該小空間可能又穩定住了(也有時分裂為兩個或與別的小空間合并成一個大一點的小空間),就像小氣泡上升又停止一樣,在這個瞬間塌落過程中,產生了一定的沖擊力、扭轉力和摩擦力,如果在此之前的粘結過程發育得不是太厲害(溫度和持續接觸時間),其粘結強度就不是太高,此時就可以被掰開,而后新的粘結過程又重新開始了,進入良性循環,這就是我們通常所說的“沒有粘結”。
        進一步地,豎爐塊狀物料的下料過程,就是尺寸不等、分布也有一定統計規律的亞穩定小空間拱橋隨機的、不穩定的:拱---塌---拱---塌---拱---塌的過程,而每一次小空間拱橋穩定存在的時間,就是其上和附近物料料塊之間的持續接觸時間,正是這個持續接觸時間與溫度、爐料成分、粉塵成分和含量等決定了粘結塊是否能夠保留下來,這是本下料理論與高爐有效重下料理論的本質區別;對應在爐內高溫區的粘結過程為:粘---掰---粘---掰---粘---掰。一旦溫度過高或小空間拱橋的穩定時間過長,就會導致料塊與料塊之間的持續接觸時間過長,粘結過程就發育得太厲害了,其粘結強度就太高了,在上述的塌落過程中也掰不開了,粘結塊就被保留了下來,而粘結塊一旦被保留下來,它會進一步影響氣流分布和溫度分布,也會使它參入的新的拱橋更穩定,尺寸也更大,這樣自動在其附近提高了溫度,也進一步延長了拱橋穩定存在的時間,即進一步延長了料塊與料塊之間的持續接觸時間,由此導致粘結塊快速長大,進入惡性循環,這就是我們通常所說的粘結或結瘤。
        八、TGS石灰窯的部分設計與操作思想
        根據上述拱橋理論,TGS石灰窯的部分設計與操作思想如下:
        1、采用六段式啞鈴形高爐身爐型,并配備相應的壓力(近期建設的TGS480為29.5KPa以上),以此提高有效容積利用系數和節能,這就加快了豎爐單位有效截面積的物料流量和氣體流速,加快了料流速度,提高了料柱的空隙率(即料柱的透氣性),縮短了拱橋穩定存在的時間,也就是縮短了料塊與料塊之間的持續接觸時間,由此保證每次拱橋塌落可以掰開粘結塊,同時也保證了石灰活性度在330ml以上。
        2、排料時間間隔縮短到15分鐘以內,堅決反對把排料時間間隔延長至半小時以上的做法。
        3、煤氣不足時,寧可停產一座爐子,留出充足煤氣保證其它爐子的滿負荷生產,也不全部爐子低負荷生產,低負荷生產問題極大,因為全部爐子低負荷生產出的總CaO更少,還容易結塊或結瘤。
        4、開爐或調整爐況時,寧可人為增加一點生燒,也不降低排料速度。
        5、剛停爐時,石灰窯2小時內必須繼續排料活動料柱,逐步減少排料量,而球團豎爐的活動料柱時間要延長至5小時以上,而更長時間的停爐,每班也須活動料柱兩次以上。
        九、結論
        石灰行業的節能、減排,提高質量,降低成本,任重道遠,潛力巨大,低熱值煤氣中心燒嘴TGS石灰窯的生產實踐為行業的發展提供了一些新的思路,歡迎有志之士更進一步的探討和切磋。
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