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套筒式竖窑煅烧灰钙粉氢氧化钙生产原材料石灰块灰的特点

时间:2018-8-13 9:12:33 点击:147

  核心提示:灰钙粉、氢氧化钙的生产离不开石灰,优质高品味的石灰(块灰)是生产出高品质灰钙粉、氢氧化钙的基本保障,同时也是提高灰钙粉厂家、氢氧化钙厂家效益的基础,灰钙粉、氢氧化钙原料石灰(块灰)的生产工艺一般是通过煅烧石灰石所得,下面就说说“套筒式竖窑煅烧石灰石”的特点: 套筒式竖窑又名环形窑,起源于德国肯巴赫·...

    灰钙粉氢氧化钙的生产离不开石灰,优质高品味的石灰(块灰)是生产出高品质灰钙粉、氢氧化钙的基本保障,同时也是提高灰钙粉厂家、氢氧化钙厂家效益的基础,灰钙粉、氢氧化钙原料石灰(块灰)的生产工艺一般是通过煅烧石灰石所得,下面就说说“套筒式竖窑煅烧石灰石”的特点:

    套筒式竖窑又名环形窑,起源于德国肯巴赫·威尔曼司特勒公司(BECKENBACHWARMESTELLEGMBH),世界上已有300余座套筒式竖窑投入使用。欧洲和日本用这种窑型较为普遍。近几年来,我国也逐渐引入这种窑型,先后有5座套筒式竖窑在梅钢、马钢、本钢等大型钢铁企业应用。实践表明,套筒式竖窑设备简单,操作和维修方便,工作环境较好,产品质量优良,是一种很有发展前景的新型窑型。

1、套筒式竖窑的基本结构
    套筒式竖窑主要由窑体、上料装置、出料装置、燃烧室、换热器、喷射器以及风机系统等构成。

窑体
    窑体由内、外筒组成。外筒由普通钢板围成并衬以耐火材料。内筒分上、下两个独立部分,上部为上内筒,下部为下内筒。上下内筒由双层结构形成圆柱形钢板箱,钢板箱内可直接通入空气并能够对内筒进行连续冷却防止其高温变形。箱体内外两侧砌有耐火砖。内筒与外筒同心布置,形成一个环形空间,石灰石就在该环形区域内煅烧。

燃烧室
    套筒式竖窑可使用多种燃料,如天然气、焦炉煤气、混合煤气、煤粉、重油等。无论采用哪种燃料,其燃烧过程都是通过烧嘴在燃烧室内进行的。燃烧室一般设置在窑体中部并分上、下两层,每层燃烧室的数目视竖窑大小而异(一般为3~7个);同一层均匀布置,上、下两层错开布置。每个燃烧室与内筒之间均由耐火砖砌筑而成的拱桥相连,燃烧产生的高温烟气通过拱桥下的空间进入石灰石料层。

上料、出料系统
    套筒窑的上料装置由称量料斗、闸门、单斗提升机、密封闸板、旋转布料器、料钟及料位检测装置等组成。

    石灰石经预热、煅烧和冷却后,在冷却带底部由抽屉式出料机直接卸入窑下部灰仓,然后经仓下振动给料机排出。

风机系统
    套筒窑风机系统主要由排烟机、引射风机、内筒冷却风机组成。排烟机用以抽出窑内废气,使窑保持负压;引射风机向燃烧器供给喷射空气,使窑内形成循环气体;内筒冷却风机向内筒供给冷却空气。同时,冷却空气冷却内筒后得到预热并作为燃烧器的二次空气。

2、套筒窑的煅烧原理及工艺特点
    逆流煅烧和并流煅烧有机结合
    石灰石在套筒窑内煅烧过程中的一个显著特点是逆流煅烧和并流煅烧同时进行。套筒窑外壳上分布的两层燃烧室将窑体分成两个逆流操作的煅烧带和一个并流操作的煅烧带。

逆流煅烧
    上燃烧室为不完全燃烧,助燃空气供给不足,只有50%左右。在废气引风机的作用下,不完全燃烧烟气进入上部料层与来自下方含过剩空气的气流相遇,使不完全燃烧产物得到完全燃烧。这个区域(从上燃烧室到上部内套筒下口平面)即为上部煅烧带。在此区域内其气流方向与物料流动方向相反,煅烧过程称为逆流煅烧。

    在上、下燃烧室之间的区域为中部煅烧带,中部煅烧带亦为逆流煅烧。

并流煅烧
    下部燃烧室为完全燃烧,空气过剩系数为2.0左右。下燃烧室燃烧产生的高温烟气(温度<1350℃)分成两股:一股经中部煅烧带、上部煅烧带流向窑顶与来自上燃烧室的不完全燃烧气体相遇;另一股气流在下燃烧室喷射器的作用下往下走,形成并流煅烧带(下燃烧室平面到下内筒循环气体入口平面之间的区域)。

    并流煅烧是套筒窑整个煅烧工艺的关键。石灰最终在这个区域内烧成,高温烟气经料层煅烧石灰,然后从下内筒底部均布的4个循环气体入口处进入下内筒;石灰冷却空气从底部吸入窑内,被高温石灰预热后与高温烟气一起从下内筒入口处进入下内筒内。两股气流混合后称为循环气体(其中含有过剩空气可以作为燃烧二次空气),温度一般为800~900℃。循环气体经下内筒入口→下内筒顶部→喷射器→下燃烧室料层→下内筒入口,如此循环往复。

    在并流煅烧区,随着物料向下流动,石灰石表面逐渐形成了CaO外壳,其吸热性也变差,但恰好此时较贫化的燃料和空气发生接触燃烧,热量供给较温和,因此不会使CaO外壳过烧,又能使生芯继续分解。

气流分布均匀
    针对传统竖窑气流分布不均衡问题,套筒式竖窑对窑体内部结构进行了如下几方面的特殊处理。

a.设置上、下两个中心内筒,使窑的装料空腔呈环形,减少料层厚度,以利于火焰或高温气体穿透整个料层。

b.设置上、下两层错开均布的多个燃烧室,且每个燃烧室与内筒之间由耐火砖砌筑而成的拱桥相连,以便燃烧产生的高温烟气均匀地分布在窑的整个断面上。

c.在下内筒的上、下部,沿圆周开有若干个孔(均布)作为循环气体的进出口。开孔数目与燃烧室相对应,使窑内下部煅烧带气体被均匀地引入下内筒。

    通过以上特殊设计,窑内压力、气流及温度在环形截面及整个石灰石料层中得到了均衡分布,保证了石灰石焙烧的均匀性,消除了热沟造成的质量不稳定以及耐火衬易损环现象。
 
回收余热,降低能耗
    套筒回收余热主要有以下三个途径:
a.下内筒作为循环气体的通道。下燃烧室产生一部分高温富氧气体向下流动将石灰石冷却空气加热到800~900℃,通过下内筒引出窑外,在喷射介质作用下重新回到下燃烧室作为助燃空气利用。

b.上内筒将窑顶30%的废气引出窑外通过空气换热器将热量传递给引射用空气,从而回收余热,提高引射空气温度。

c.冷却下内筒的空气自身预热到200℃左右后,也被收集到环管内,然后分配到各燃烧室作为助燃空气再次利用。

通过以上三个途径,使窑内气体多余热量得到合理利用,从而达到节能的目的。有关资料表明,套筒式竖窑能耗仅次于迈尔滋窑,为3762~3971kJ/kg。
 
全程负压操作
套筒窑的特殊结构大大降低了窑内气流阻力损失,易实现全程负压操作,有利于窑内工况调节,同时减轻窑体密封件的负荷,改善劳动环境,使操作更安全。

3、原料适应性更强
    传统石灰竖窑由于自身结构和煅烧工艺的局限性,入窑原料粒度限制在70~150mm范围内,超过标准(小于70mm或大于150mm)则会影响窑内透气性和石灰煅烧质量。而套筒窑由于采用环形空间煅烧石灰石,极大地改善了窑内物料透气性,为石灰石提供了优良的煅烧条件,从而扩宽了原料粒度范围和粒径比。套筒窑的原料范围为15~180mm,粒径比能达到1∶3的水平。

燃料选择要求范围较宽
    筒窑的适应性强,可以采用烟煤、褐煤、重油、天然气、焦炉煤气、转炉煤气及混合煤气等燃料。采用混合煤气要求发热值大于7500kJ/Nm。且对煤气压力要求不高,大于15kPa为常规压力。

操作简单,容易调节
    套筒窑主要通过控制循环气体温度来调节煅烧状况,调节方式主要有以下两种:

a.出料调节方式
      循环气体温度对排料速度变化比较敏感。改变排料速度,会影响石灰石在窑内的停留时间。如果循环气体温度高,表明石灰煅烧程度高,石灰中残余CO2含量很少,这时排料速度应加快,使上部未烧透的矿石进入并流区煅烧;反之亦然。

b.供热调节方式
    改变热量传输,即通过改变下燃烧室的燃料量可以获得所要求的循环气体温度,进而控制石灰的煅烧程度。

4、套筒窑相关工艺配置
    在活性石灰煅烧工艺中,为保证活性石灰产品质量,除窑型选择至关重要外,还必须有相匹配的外围技术条件。例如,原料、燃料选择、工艺参数的确定,以及有效检测和监控手段等,这些都对活性石灰质量产生重要的影响。

石灰石净化
    石灰石中的杂质会不同程度地影响石灰质量。在北方,由于气候干燥,石灰石表面较干净,含泥量很少,一般不采用水洗工艺,仅对石灰石进行筛分以剔除小粒及表面杂质。而在南方,石灰石含泥量较大,单靠筛分处理很难除去石灰石表面污泥,因此,应考虑水洗工艺。

石灰石品质
    若石灰石中SiO2、Fe2O3、Al2O3等杂质含量过多,会使石灰中游离的CaO含量大大降低,进而降低石灰的活性。这些杂质在高温下与CaO反应生成玻璃质体,使石灰表面“瓷化”,导致石灰消化困难。因此,选择品质优良的石灰石是生产优质活性石灰前提条件之一。采用套筒窑生产符合YB/TO42-93中特级冶金石灰理化指标的原料,应满足ZBD3002-90标准中一级普通石灰石品质要求。

石灰石块度
    在同一煅烧条件下,如果石灰石块度差别太大,会产生欠烧或过烧现象,使石灰活性度降低。所以,一般要求石灰石块度波动范围愈小愈好。套筒窑生产优质活性石灰时,原料粒径比(最小块度与最大块度之比)选择在1∶2较合适(最大不超过1∶3)。为严格控制大于上限块度和小于下限块度石灰石的含量不超过5%,在水洗之后设置一台振动筛对石灰石进行筛分处理。此外,石灰石在倒运过程中有再破碎现象,不可避免产生一些小颗粒石灰石,因此,石灰石入窑前应考虑二次筛分处理。

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