774837342日产500吨HLM双梁式活性石灰竖窑工程初步技术方案.doc
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1、杭州锦江集团有限公司500t/d HLM双梁式活性石灰竖窑工程初步技术方案文件号JJS300-001(C)石家庄市新华工业炉有限公司2008年9月目 录1.概述 42.梁式竖窑技术特点73.生产规模及产品方案103.1生产规模103.2原料及燃料103.3产品方案114.工艺部分124.1工艺流程图124.2工艺流程简述134.3主要技术经济指标195.热工部分215.1生产规模215.2热工流程简述215.3热工设备的规格和技术参数215.4窑体结构组成215.5竖窑管道226.供配电三电系统256.1概述256.2传动及其控制256.3电气控制室256.4检测仪表266.5三电控制系统27
2、7.采暖通风 328.给排水338.1设计范围 338.2排水339.土建349.1概述349.2厂区自然条件349.3设计依据3410.总图运输3510.1厂址概况3510.2总平面图布置 3510.3运输3511.环境保护和综合利用3611.1概述3611.2设计内容及范围3611.3绿化3711.4环保监视和环境管理机构3712.安全与工业卫生3812.1生产中主要不安全因素分析3812.2职业危害因素分析3812.3安全与工业卫生防范措施 3812.4防火设计3913.工程投资4013.1工程投资范围4013.2本概算投资额4014.经济技术分析7014.1概述 7014.2竖窑生产劳
3、动定员表7114.3活性石灰单位成本表7114.4经济效益测算 7214.5技术经济指标7515.双梁式石灰竖窑主要用户7616. 建设周期表771、 概述进入21世纪,我国钢铁行业奋发图强,步入划时代的发展阶段,钢产量超过2亿吨,处于世界领先地位,特别是近几年年产100-200万吨的钢铁企业,更是突飞猛进,高速发展,愈来愈显示出它的优势和生命力。随着我国国民经济持续、稳定、健康的发展,对钢的质量要求愈来愈严格,而转炉炼钢已成为炼钢的主要工艺,为确保炼钢使用精料,提高钢质量,早在1983年全国炼钢会议上提出的质量规划中,将转炉炼钢使用活性石灰作为我国转炉炼钢技术发展的方向之一。石灰是炼钢生产中
4、重要的辅助原料,其质量直接影响炼钢过程的成渣速度、能量消耗及渣的反应性能,也即脱磷、脱硫的能力。炼钢过程中使用的石灰要求活性度度高、成份稳定、含硫、硅低。石灰活性度是最重要的指标。实践证明采用高质量的活性石灰,脱磷率和脱硫率可以提高10%20%,石灰消耗降低1520%,吹炼时间缩短10%。目前我国很多中小钢铁企业使用普通石灰质量很差,活性度仅为120-180ml(4N-HCL、10min),CaO含量只有7380%,生过烧率达到25%。炼钢石灰消耗100/ t钢左右,有些厂家石灰的消耗达到了110/ t钢。另外,随着钢铁原料的“精料化”和“熟料化”的实施,国内各大钢铁企业,加大了烧结生石灰用量
5、,估计烧结石灰用量已占到冶金石灰的三分之一。高活性石灰不但可以提高烧结机烧结速度和混合温度,实现节能降耗,同时使烧结产量提高810%,烧结矿品位提高0.30.5%。活性石灰:炼钢过程使用活性石灰,反应速度快,反应能力强,性能活泼,具有:体积密度小:1.41.8g/cm2气孔率高:50%比表面积大:1.62/ g晶粒细小:3m活性度高:300ml(4N-HL-10min)CaO纯度高,一般大于90%炼钢使用活性石灰与使用普通石灰相比具有显著的优点:1) 成渣速度快,吹时间缩短10%;2) 石灰消耗量减少20%;3) 钢水收得率提高0.51.0%;4) 废钢用量增加2.5%;5) 萤石消耗量减少2
6、530%;6) 转炉炉龄提高9.2%;7) 脱S、脱P效率提高1020%;8) 减少喷溅,提高金属收得率;9)稳定操作,为冶炼过程自动化控制创造有利条件;10)冶炼优质钢比例增加。电石行业,由于国际石油价格波动较大,我国氯碱化工企业对迅速发展的pvc逐步由石油乙烯生产向电石法乙烯转变。用优质石灰冶炼电石能起到冶炼时间短、电石品位高、节省电耗等作用,特别是冶炼电石的电耗为33004000kwh/t,有“电老虎”之称,用优质石灰冶炼电石每吨节电510%。2005年我国电石产量已达到900万吨节电效果意义特别重大。生产1吨电石的石灰用量为1.11.2吨石灰,所以2005年电石行业的石灰用量超过100
7、0万吨。虽然现在大部分电石厂用的是土窑或普通竖窑石灰,随着国家环保对环境污染的治理,加大限制土窑和普通竖窑生产的力度,如内蒙古地区强行关闭了80%以上的土窑。所以大、中型氯碱化工企业建设能生产优质石灰的先进石灰窑生产线是其必要,同时为企业带来很大的经济效益和社会效益。2.我公司开发的双梁式石灰窑主要技术特点 生产规模100600t/d圆型窑或矩型窑。窑操作弹性大,从50-100%任意调节,均能实现稳定生产,而且不影响石灰质量和消耗指标。适用多种燃料:天然气、煤粉、焦炉煤气、混合煤气、高炉煤气(热值750 kcal/m3)或煤粉与煤气的混合燃料。热耗低,热能利用合理,二次空气通过冷却石灰预热,一
8、次空气通过预热器预热进入燃烧梁,燃料完全燃烧,热值充分利用。 采用低热值燃料,空气、煤气双预热;采用高热值燃料,只预热空气。应用低热值燃料,除保留原窑型双层烧咀梁外,还设置了周边燃烧系统,使煅烧截面更加合理。采用最新技术“3路压力系统”煅烧方式,较双向压力系统煅烧更加合理、优化,特别是活性度得到了更高的提高。燃烧系统控制精确,每个烧嘴都负责煅烧自己的单元并能独立调控,使煤气充分完全燃烧,达到理想的“蓝达”指数。窑型为单筒竖窑结构简单、耐火材料无异型砖,相对于其它窑型此窑施工方便砌筑简单。燃烧采用梁式烧嘴系统,石灰产品质量稳定,活性度高,能耗低,适用于多种燃料,设备简单,操作弹性大,占地面积小,
9、投资相对与其它窑型较低,被用户益为“无故障”窑型。 成熟采用纯高炉煤气为燃料:钢铁行业的高炉煤气低位热值在700750kcal/ m3,一般认为其回收利用价值不大,大量的高炉煤气白白放散到大气中,还造成环境污染。高炉煤气可烧化学成分是CO之所以低位热值比其它回收的煤气如转炉煤气低,主要原因是CO含量低,大约在1825%之间;而N含量有相当高,一般在4560%之间,大量的N稀释了可以燃烧得CO。在这种情况下一半石灰窑很难以纯高炉煤气作燃料稳定生产优质石灰。双梁式石灰竖窑以其独特的结构特点和煅烧机理,经过我公司设计改进后已成熟使用纯高炉煤气作燃料煅烧高活性石灰。双梁式竖窑为单筒竖窑,煅烧带是由交错
10、布置的烧咀梁在煅烧空间合理布置烧咀。利用废气系统的高温对高炉煤气和助燃空气进行双预热。 成功采用电石炉气为燃料:根据电石炉气自身特点,成功应用在双梁式竖窑上。在中盐吉兰泰盐化集团我们采用了电石炉气与煤粉混烧技术设计,特别是在宜化集团我们采用了三种气体混合燃烧(电石炉尾气、水煤气、甲烷),其石灰煅烧效果良好。窑体结构特点:1)窑体呈准矩形,窑体设置上下两层烧咀梁和周边烧嘴,窑体上部设置上层窑气抽出管(上吸气梁),窑气抽出管上部为储备石灰石区域,抽气管至上层烧咀梁之间为预热区,利用高温煅烧后的窑气预热石灰石至煅烧的温度,上层烧咀梁至下层烧咀梁之间区域为煅烧区,石灰石均匀煅烧成活性石灰,此区域根据石
11、灰质量、产量要求加以调节。2)当一定量石灰石通过窑顶加料门进入储备区,均匀分配于窑截面上,窑顶的两道密封门自动密闭阻止空气在加料时进入窑内,因而不影响窑顶的负压。石灰石加入窑内缓慢经5个区域往下移动,煅烧分解成产品活性石灰。整个系统分为:储料带、预热带、煅烧带、后置煅烧带、冷却带。3)采用两层烧咀梁是该窑的技术诀窍和核心部分,烧咀梁采用导热油冷却。根据产量梁内设置若干个可调节的烧嘴,使多点供热的范围覆盖石灰窑整个横截面,通过调节各烧嘴的分配比来保证供热均匀,通过调节空燃比来保证燃烧效率。从而保证了石灰的生过烧率和高的活性度。4)窑上层设一层窑气抽出管即上吸气梁,梁下侧设有多个分布均匀的开口,窑
12、气通过开口由吸气梁抽出,保证窑内整个截面的负压分布均匀,使该窑整个段面的气流分布均匀和顺畅,保持最佳燃烧效果和最低燃料消耗。5)在窑下层冷却带位置设置一层窑气抽出管即下吸气梁,通过梁下多个均匀分布的开孔将冷却空气均匀吸入,在下吸气梁以下形成了冷却带,同时在下吸气梁与下燃烧梁之间形成了一段没有压力干扰后置煅烧带,在后置煅烧带内石灰被充分均质大大提高了活性度。6)窑体除横贯2层窑气抽出管,2层烧咀梁和出灰机构外无其他内件,耐火材料表面垂直规整无异型,因而该窑结构简单,钢结构和耐材用量小,维修量小,操作费用低,热能耗、电耗比较低。7)炉窑操作配置PLC控制操作系统,整个操作控制系统简单易掌握。 3路
13、压力系统煅烧方式所谓“三路压力系统”就是在冷却带上方装置13根抽气梁,将冷却过石灰的热空气抽出窑外,经换热器将热量传递给助燃空气之后排空,下抽气梁也是由导热油冷却保护的。这样,在下层燃烧梁和下层抽气梁之间,形成了一个有足够高度的后置煅烧带(即并流煅烧带)。在后置煅烧带内,温度很高,但无压力干扰形成了一段近似于马弗炉气氛的中性区域。,在煅烧带基本烧成的石灰,进入后置煅烧带缓慢下移,在这个区域“行走”超过6小时的时间,在基本无压力干扰和大约9001100高温氛围中充分均质。使石灰品质特别是活性度得到了极大的优化。其次,三路压力系统实现了“二次脱硫”。石灰石中所含硫分,在煅烧过程中被分解出来,悬浮于
14、废气中。因为梁式竖窑为单筒负压操作,废气很快排出。这样,废气中大部分硫分尚未来得及氧化钙反应,就随废气排出,是为“一次脱硫”。残存在窑内的硫分,与石灰表面发生反应,附着在成品灰表面。随着成品灰的向下运动,石灰表层被局部磨损,相当量的硫分附着在粉末中。下吸气梁向外抽及成品灰冷却空气时,同时将携带有硫分的石灰粉末抽出,经高效除尘器除尘,实现“二次脱硫”。即生产的成品灰中的含硫量十分低,这时炼钢用灰来讲是十分重要的。3.1 生产规模根据贵公司生产氧化铝能力,配套活性石灰窑要求,经我公司设计初步规划为建设1座500t/d双梁式竖窑,年产活性石灰17.5万吨。石灰窑总体配套工程一期设计建设完成。3.2外
15、部条件 3.2.1原料生产石灰原料是一种天然的碳酸钙(俗称石灰石),由于石灰石组成及物理机械性能不尽相同,因此要想生产出好的冶金石灰必须对石灰石化学成分及杂质有一定的要求: SiO21 % S0.025 % P0.005%。本工程采用石灰石原料要求4080,经原料场筛分后直接送至窑前受料仓,年用量将近34万吨。3.2.2燃料:本工程采用两段式发生炉煤气作为燃料。其中:煤气热值1500kcal/ m3 流量1300014600m3/h 总管压力1720kpa 焦油含量50mg/Nm3含水量2.5% 含尘50 mg/Nm3 温度:常温3.2.3蒸汽主要作为煤气伴管及生活采暖用气。 用量 40Kg/
16、h 压力 0.2Mpa3.2.4氮气(压缩空气)供气压力 0.6 0.8MPa 使用压力 0.2 0.6Mpa 品质:N 含量99.99% 流量:360m3/h3.2.5供水循环水:主要风机和油泵设备冷却水以及环境用水。入口压力 0.20.4MPa入口温度:36总硬度: 15德国硬度流量: 30m3/ h3.2.6电源 双回路供电电压: 10kv 50Hz3.3产品方案在保证原料和煤气质量、竖窑正常稳定操作的条件下,保证17.5万t/a产量,利用系数0.86t/m3d。双梁式石灰竖窑能煅烧出均匀的、反应速度快、反应能力强、性能活泼的活性石灰。体积密度小: 1.41.8g/cm2 晶粒细小: 3
17、m气孔率高: 50% 粒度: 1050 比表面积大: 1.62/g 生过烧率 8%CaO含量90% 活性度340380ml4. 工艺部分4.1 工艺流程图石灰石料场原料筛分烟囱卷扬机料斗引风机上料斜桥发生炉煤气废气布袋除尘器窑顶布料器 燃气预热器上吸气梁500t/d双梁式竖窑 烟囱空气预热器供上梁主助燃风机供下梁下引风机窑下出料斗布袋除尘器窑底换热器旋风除尘器下吸气梁副助燃风机自动出灰称量储料斗振动给料机挡边皮带输送机可逆皮带机直线振动筛粉灰氧化铝块料氧化铝4.2 工艺流程简述(1)原料筛分部分:原料使用翻斗车或铲车由原料场送入受料仓(受料仓位于地下,采用钢筋混凝土结构),装满为止。由原料输送
18、皮带(采用挡边皮带,输送量100t/h,输送角度30,皮带通廊采用钢结构通廊)从受料仓运到转运站,在转运站处设有单层振动筛(处理能力160t/h),原料在此处进行筛分,筛上料(40mm)通过可逆皮带(输送量100t/h)进入窑前料仓,窑前料仓存料4小时。筛下料(40mm)进入转运站下面的废料储料斗,定时进行回收处理。在受料仓和转运站设有除尘装置(过滤面积500m2,风量40000m3/h,除尘效率99.9%),以保持环境清洁。(2)竖窑部分:此部分包括上料系统、燃烧系统、导热油系统。上料系统:当窑体料位计指示需要装料时,窑前料仓下部的电机振动给料机(处理能力200t/h)开始工作,向上料小车(
19、装料2t)内装料,延时3090秒(可调)后停止装料,延时25秒启动卷扬机,由卷扬机(卷扬机型号JM-7,牵引力70KN,功率90KW)牵引料车沿斜桥轨道上升,料车到达窑顶后通过窑顶自动静态布料系统(窑顶布料器为双段式布料器,以防止卸料时窑外空气进入窑内)将合格原料装入窑内。燃烧系统:物料进入窑内均匀下落,依次经过储料带、预热带、煅烧带、后置煅烧带、冷却带转化为成品活性石灰进入出灰储运工序。在储料带设置有1层3根上吸气梁,上吸气梁横贯于窑截面上,设置有均匀布置的吸气口,以保证窑内废气在窑的截面上均匀的排出窑外,有效防止了窑壁效应。在煅烧带设置有2层7根燃烧梁(上4下3),共计192个烧嘴,烧嘴型
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