石灰是我国国民经济中不可缺少的重要原料，广泛应用于冶金、建材、石化、环保、食品等行业。随着国民经济的持续发展,我国石灰生产正呈现逐年增长态势。石灰多应用在钢铁,化工.建筑、建材、农业.医药、环保领域,但石灰的消毒功能等“非典型”应用在这次新冠疫情中也突显出来。将来,石灰在环境治理和杀菌消毒领域的市场份额将逐步提升。此外还有一些新的领域,如在市面上流行的“自热火锅”中的使用将更加普遍。而对于石灰的深加工行业,如轻质碳酸钙产业,其用途更加广泛,不仅可以用于涂料、油漆、腻子粉、PVC管道等建材行业，还可以用于食品、医药、日用化工等行业,发展前景广阔'。
石灰窑是石灰生产的核心设备,自主创新开发新窑型,新技术,合理配置石灰窑,做好石灰窑大型化,是石灰工业规模化、专业化的重要途径。与其它类型石灰焙烧窑炉相比,回转窑具有生产能力大,产品活性度高、质量均勾稳定,对原料的适应性强﹒燃料灰分对产品污染小、自动化程度高、控制系统简单.易于操作、劳动生产率高以及窑体结构简单,气流畅通,含硫烟气可及时排出,燃料中的硫分不易附着,因而产品含硫量低,符合炼钢的要求等优点,而占据了非常重要的地位。
本文着重介绍由中冶焦耐(大连)工程技术有限公司总承包的5x 1000 t/d活性石灰回转窑项目的生产工艺和技术特点。
1项目背景
该项目总投资约1000亿元,规划钢铁产能2 000万t，项目一期规划约800万t,主要生产精品线棒材及全规格的H型钢,同步建设循环经济、钢材深加工、装配式钢结构等相关产业。项目以“大型化,高效化,集约化,绿色化.智能化"设计理念为指导,按照“装备一流、环保一流,品牌一流.管理一流.效益一流”的战略目标,高起点定位.高水平规划、高标准建设千亿级高端绿色钢铁产业园,2020年8月开工,2021年9月建成。图1为此工程鸟瞰图。
2项目规模、产品品种和建设范围
(1)设计规模:新建5座1000 t/d活性石灰回转窑,其中4座1 000 t/d回转窑生产石灰,1座1 000 t/d回转窑生产轻烧白云石。
(2)产品品种:活性石灰块灰、活性石灰粉灰、轻烧白云石块灰.轻烧白云石粉灰,脱硫粉灰。
(3）建设范围:包括原料储存系统、上料系统、回转窑煅烧系统、废气处理系统(预留脱硝系统)、成品储存﹑破碎筛分散装系统、成品粉灰气力输送系统、脱硫剂制粉系统、环境除尘系统、给排水系统、循环水系统、PLC自动化控制系统及仪表检测系统、通信系统、监控系统、消防系统等。
3设计指导思想和主要原则
(1）采用成熟、可靠的新工艺、新技术,做到既技术先进,又经济合理、切实可靠。
(2）贯彻国家环保政策,注重环境保护,采用高效除尘设施,使之符合国家与企业所在地的环保标准。
(3）除尘灰全部回收利用。设计中尽量减少物料的转运及落差,对所有扬尘点采用分区域集中收尘,严格落实国家有关环保政策和标准,做到达标排放。
(4）设备选型时,在“可靠实用、节约投资、技术先进、节能降耗”的原则基础上,尽量规格、型号统一，以便生产管理和减少备件的种类及数量。
4生产工艺技术装备
4.1生产工艺流程
（1）原料上料系统
经原料场筛分后,满足回转窑焙烧要求的20~50 mm石灰石、白云石分别通过带式输送机从料场运输至石灰厂区的石灰石库和白云石库储存。白云石库中的白云石、石灰石库中的石灰石分别经带式输送机送至预热器。
(2）回转窑焙烧系统
石灰石/白云石进人预热器后经窑尾约1100 ℃的烟气预热,其中一部分石灰石/白云石在预热器中分解。预热的物料由液压推杆推出,经转运溜槽进入回转窑中,物料在回转窑内经过焙烧分解,焙烧好的石灰/白云石进入竖式冷却器,由底部送入的冷空气冷却后通过振动给料机排至集料斗,再经成品链斗机送往成品系统。冷空气在冷却器内冷却物料的同时被加热,经窑头罩进入窑内,作为燃料燃烧的二次空气参与燃烧。回转窑所用燃料经由煤气和煤粉管道分别送至回转窑窑头厂房,通过烧嘴从窑头进入回转窑内燃烧。燃料燃烧产生的热烟气在焙烧和加热物料后与物料分解产生的废气一起从窑尾排出,经转运溜槽进入预热器中预热石灰石/白云石。预热石灰石/白云石后的烟气从预热器排出,经过除尘器除尘后由排烟机排入大气。主要技术参数列于表1。
(3）成品储运系统
冷却后的轻烧白云石经输送机送到轻烧白云石缓存库,缓存库底设置振动给料机,物料再经振动给料机、带式输送机输送、板连斗式提升机进入双层复颊筛进行筛分。其中,筛下料(0~ 3 mm)进入轻烧白云石粉仓;筛上料( 15~50 mm)进入轻烧白云石块仓,也可直接进入轻烧白云石碎料库;筛中料(3~15 mm)直接进入轻烧白云石碎料库。碎料库内的物料送至立式复合破碎机破碎,破碎后的轻烧白云石进入单层复频筛进行筛分,筛下料(0~ 3 mm)直接进入轻烧白云石粉仓,筛上料(> 3 mm)返回轻烧白云石碎料库。
冷却后的活性石灰经输送机送到石灰缓存库,缓存库底设置振动给料机,物料经振动给料机、带式输送机输送、板链斗式提升机进入双层复频筛进行筛分。筛下料（0~ 3 mm)进入石灰粉仓;筛上料( 15~50 mm)进入石灰块仓,也可直接进入石灰碎料库;筛中料(3~15 mm)可直接进入石灰碎料库，也可进入脱硫剂制粉系统。碎料库内的物料送至立式复合破碎机破碎,破碎后的石灰进入单层复频筛进行筛分,筛上料(> 3 mm)返回石灰碎料库,而筛下料(0~ 3 mm)进入石灰粉仓。
(4）脱硫剂制粉系统
进入脱硫剂制粉系统的石灰进入磨粉机供料仓,供料仓内的石灰经皮带计量给料机送入磨粉系统。经过研磨后,合格粒度的石灰经旋风和布袋收尘器收集后,进入脱硫剂粉仓。
(5)成品发运系统
块状活性石灰及块状轻烧白云石由带式输送机输送至炼钢转运站。成品块仓下设装车装置,特殊情况时成品可经汽车运出。粉状活性石灰、粉状轻烧白云石及脱硫剂由气力输送送至烧结厂、球团厂。成品粉仓下设装车装置,特殊情况时成品可经罐车运出。
(6）石灰工艺流程及轻烧白云石工艺流程示意图
石灰工艺流程及轻烧白云石工艺流程详见图2和图3。
4.2生产工艺技术特点
4.2.1 规模大
本工程共分二期,一期建设5 × 1000 t/d回转窑,二期规划再建设3x1 000 t/d回转窑,对石灰工程规模化、大型化具有里程碑意义。
4.2.2产品多
本工程原料不仅有石灰石,还有白云石,原料品种复杂。同时,生产产品包括了石灰块灰、石灰粉灰、轻烧白云石块灰、轻烧白云石粉灰、脱硫剂灰。复杂的原料及成品种类也给整个生产线的设计提出了更高的要求。
4.2.3 系统多、布置复杂
本工程主要系统包括以下部分:
(1）原料上料系统:1个石灰石库,1个白云石库;
(2）回转窑焙烧系统:5座回转窑;
(3）成品缓存系统:2个活性石灰缓存库,1个轻烧白云石缓存库;
(4）成品筛分破碎及储运系统:1个石灰碎料库,1个石灰粉灰仓,1个石灰块灰仓,1个轻烧白云石碎料库,1个轻烧白云石粉灰仓,1个轻烧白云石块灰仓;
(5)脱硫剂制粉系统:3个磨粉机供料仓,1个脱硫剂粉仓;
(6）成品发运系统:石灰、轻烧白云石粉灰采用气力输送送至烧结厂,并留有装车接口;块灰采用带式输送机输送至炼钢厂接口转运站,并留有装车接口;脱硫剂采用气力输送送至烧结厂、球团厂,并留有装车接口;
(7）煤粉贮运系统:3个煤粉仓,煤粉及煤气管道。
窑尾区域:窑尾区域主要为回转窑的除尘系统、原料仓、综合电气室、循环水系统等设施。将原料仓布置在用地范围东侧,紧邻钢铁原料场,尽量缩短了皮带连接长度。5座回转窑的除尘系统集中布置在窑尾,综合电气室位于用电负荷较大的设施附近。
回转窑区域:主要包括5座回转窑及窑头厂房,5座回转窑并排布置,与窑头厂房相接。
窑头区域:主要包括石灰成品仓、白云石成品仓、煤粉储运系统及除尘系统等设施。该区域为本单元的主要运输区域,且是有可能产生粉尘的区域，将成品仓及除尘系统集中布置,可减少对石灰单元办公区域(综合电气室内)的影响。
综上所述,全厂总体布局合理,管理方便,工艺流程顺畅,功能分区明显,各设施相对集中紧凑,不仅节约用地、节省投资,也保证了安全,有利于施工、生产和检修。
4.2.4回转窑新技术应用
通过多年的自主研发和实践经验积累,我公司在本工程上应用了大量的回转窑新技术,确保回转窑系统的节能、环保、高效。具体应用的新技术列于表2。
4.2.5实现全自动控制、监视及过程控制功能
为了安防和便于管理及监视主要生产设备运行、操作情况,分别在原料上料系统、成品缓存系统、成品筛分破碎及储运系统、成品发运系统等处设置摄像机监视点。网络视频信号通过光缆接入视频监控系统网络交换机及相应视频服务器,并在控制室设置大屏幕显示单元。窑头厂房阀门组及窑头厂房烧嘴等处设置有毒气体检测报警系统。该系统由气体报警控制器、有毒气体探测器(一氧化碳介质)及现场声光报警器组成。
过程控制范围包含5x1000 t/d回转窑系统及其配套公辅设施的生产过程的自动化控制和监视。主要包括回转窑﹑燃料系统、原料及成品、煅烧系统除尘、原料及成品除尘(含窑头及转运站)循环水及外线等配套系统。
自动化控制系统采用两级控制,基础自动化控制系统(L1),以控制系统为核心,系统总体结构上考虑以EIC一体化设计、PLC为控制核心,具有数据采集处理、顺序控制、过程控制、参数指示.超限报警、设备状态监视等功能,构成一个功能划分合理、层次清晰和安全、高效、开放的自动化控制系统。
石灰窑综合控制系统(L2）,以生产管理系统为核心,实现过程数据的采集、整合、存储和查询,通过过程数据的分析和处理,使用数学模型进行计算,使系统在经济、优化的状态下稳定运行,减小中间操作影响,生产出高质量的产品,提高劳动生产率，降低生产成本和能耗。
5结语
我国的石灰生产企业数量众多,但其技术装备水平和产品质量参差不齐,随着人们对节能减排认识的日益提高和国家相应环保政策的出台,势必会有大量的高能耗、高污染的石灰企业被淘汰出局。近几年,1000 t/d及以上大型回转窑以其产量、质量、能耗、占地、投资、自动化控制、节能减排等优势，迅速得到市场认可和普及,这符合冶金石灰行业大型化、节能化的发展趋势,具有广阔的应用前景。我公司5x1000 t/d回转窑项目,集成了目前国内先进的技术,代表了石灰行业的未来发展方向,该工程必将助推该公司在国内精品钢领域更上一个台阶。
文章摘自《耐火与石灰》如有侵权请告知
