回转窑生产活性石灰生产线工艺设备

一、活性石灰在炼钢中的作用

□□冶金石灰作为炼钢用的“造渣剂”， 去除钢水中的有害元素S、P等杂质，优化钢水质量。在炼钢造渣中产生的渣，其主要成分为（4CaO·P₂O₅）和（CaS），在扒渣过程中不断从钢水中除去，达到去除硫、磷的目的。它的重要性已逐步得到人们的重视和认知。它不仅影响着钢水的冶炼过程，还直接影响钢水的最终质量。国际上已广泛采用品质好、反应快、造渣彻底的优质“活性石灰”取代过去使用的“普通石灰”，为冶炼优质钢水奠定了基础。

□□活性石灰的应用，加快了冶炼造渣速度、缩短了冶炼时间、降低了吨钢石灰消耗、减少了杂质带入、大大提高了钢水的质量，给企业带来了显著的综合效益，在钢铁行业已形成共识。

□□80年代末至今，国内各大钢铁企业（宝钢、武钢、鞍钢、太钢、唐钢、石钢、昆钢等）纷纷建设一流活性石灰生产线，石灰窑配套的主体设施均采用引进或消化外来技术自行建造，石灰产品质量明显优于传统式窑生产的产品，所以活性石灰的应用正成为大趋势在飞速普及发展。

二、影响石灰煅烧质量的主要因素

1、石灰石质量及粒度大小：

□□石灰石的CaO含量和结晶结构是烧出好质量石灰的前提，而石灰石粒度配比合理（大/小=2/1），可改善炉内气流运动状态、增强物料的加热分解效果。

2、煅烧窑型的选择：

□□合理结构的煅烧窑可为生产“轻烧”石灰创造条件，布火点均匀、物流及各段温度控制恰当，煅烧效果就好。

3、燃料及供热方式：

□□气体燃料比固、液体燃料加热效果好，燃料中要采用低S、P含量的燃料。

□□供热方式是供热点布置在堆积料中间，强制正压供热，或高温气流穿层加热，效果更好。

4、其它因素：

□□炉料的运行方式，加料、出灰方式及窑体密封效果，自动化控制、生产水平、工人的技术素质等。

三、国内外先进石灰生产窑型特点

□□国内外冶金企业主要采用“卧式”和“立式”两种窑型煅烧石灰。经过对冶金石灰窑考察研究，我们对各类窑型特点有了详细的了解。“立式”窑种类较多，无论过去“传统竖窑”及“机械化立窑”，还是改进后的“废气调控式竖窑”、“斜膛竖窑”，均无法达到理想化石灰煅烧温度场，生烧或过烧现象无法最大限度地克服，尽管投资少，建设期短，但石灰质量无法保证（活性度均在250ml～300ml之间），故选择此类窑型并无技术优势。

□□以下介绍几种较好的生产窑型，它不但能生产出高质量的活性石灰，且具有各自独特的生产特点。

1、回转窑

□□回转窑靠窑体旋转，石灰石翻滚中煅烧，它的特点是：

□□煅烧石灰质量好、活性度高（360ml以上）、产量大（单窑能力500t/d 以上）、生产稳定。对石灰石粒度适应范围宽。一次性投资高、占地面积大（是竖窑的4倍）、能耗高（热耗约1350Kcal/Kg）、粉灰比例高（约30%）。这类窑型适合炼钢用灰量比较大的大型钢铁联合企业建设。是我国目前最为广泛的使用窑型。

2、梁式竖窑（FERCALX）

□□这种引进（意大利弗卡斯）的梁式竖窑，炉内设置上、下两层供热支撑梁，炉内负压操作，它的特点是：

□□煅烧石灰质量好、活性度高（350ml左右），产量适中，粉灰量比例少、能耗较低（能耗约900Kcal/Kg），投资较低，国内业绩较多。这种窑适合大、中、小型钢厂或特钢企业建设。

3、并流蓄热式双膛竖窑（MAERZ）

□□这种引进（瑞士迈尔兹）的双膛竖窑，两个炉膛轮流加热和装、出料，使炉气余热能充分回收利用（预热入窑冷料），它的特点是：

□□燃料适应性广、产量适中、煅烧石灰质量好、活性度高（350ml以上），煅烧机先进合理、能耗低（单耗约850Kcal/Kg）。缺点是投资较高、操作复杂。这类窑型在我国引进的事例较多，业绩较多，适合大、中、小型钢厂或特钢企业建设（例如唐钢就是引进的此窑型）。

4、套筒竖窑（BASK）

□□这种引进（德国贝肯巴赫）的套筒竖窑，由耐火材料砌筑的窑身（外套）和上下两段内胆（内套）组成，炉膛在内、外套之间环缝中下降移动。它的特点是：

□□产量适中、煅烧石灰质量好、活性度高（350ml左右）。操作简单但窑体结构复杂，投资较高，这类窑型适合大、中、小型钢厂或特钢企业建设。

□□以上几种窑型在国内已得到广泛应用和大力推广，实践证明生产的石灰质量好，给钢铁企业带来了较好的综合效益（与过去普通石灰相比，吨钢生产成本可下降约20元～30元），获得了冶金企业的普遍认同。

□□总之，回转窑煅烧活性石灰是我国目前最为广泛的使用窑型。

四、活性石灰节能降耗的效果

□□在钢铁生产过程中，应用活性石灰节能降耗效果显著，主要体现在以下几个方面：
1、提高化渣速度，缩短冶炼时间。普通石灰虽然CaO的含量很高，但由于气孔率低、石灰的晶粒大、晶格稳定，形成低熔点渣系的时间长；而活性石灰晶粒细小、晶格不稳定、反应面积大，加入铁水后能迅速与其他化合物熔解成渣。在相同的操作条件下，石灰的活性越大，反应能力越强，加入活性石灰2秒后就基本渣化，缩短了熔化时间；而普通石灰加入4秒甚至更长时间才能渣化。使用活性石灰能有效地缩短冶炼时间，适应快速炼钢的需要。
2、提高炼钢热效率，废钢比增加。因活性石灰中活性CaO含量高，在冶炼反应中能被充分利用，从而使炼钢的石灰消耗量比普通石灰下降20％至30％，活性石灰用量少，渣量随之减少，钢渣带走的热量也大大减少。另外，使用活性石灰可有效降低热损失，提高热效率，相应可以多吃废钢。此外，在既定炉容时，石灰加入量少则渣量少，相应可提高废钢加入量。一般情况下，减少石灰加入量20kg／t钢，可相应提高废钢比1．5％至2．5％。
3、提高钢水收得率，降低钢铁料消耗。采用活性石灰可以减少石灰用量，可使钢渣的生成量也相应减少12至18kg／t钢，成渣量减少，喷溅量少。同时，渣的减少使铁损降低，其综合效果是钢水收得率提高，钢铁料消耗降低。
4、提高脱硫、脱磷效果，改进钢的质量。由于活性石灰有效CaO含量高、气孔率高、比表面积大，CaO分子性能活泼，在冶炼中具有较好的脱硫、脱磷效果，去磷率比普通石灰高10％。同时，由于活性石灰本身所含杂质少，硫、磷含量低，成分稳定，便于炼钢操作，对提高和改进钢质量大有好处。
5、炉衬侵蚀减轻，炉龄提高。钢水中的Si、S、P在转炉的强氧化气氛中生成酸性氧化物并进人炉渣，而转炉炉衬为碱性材料，酸碱两种性质的物质在高温下会发生化学反应，生成低熔点的物质进入炉渣而导致侵蚀炉衬。加入活性石灰，快速熔化进入炉渣的有效CaO可快速中和炉渣的酸性物质，同时缩短了冶炼时间，相应提高了炉龄，为保护炉衬和提高炉龄创造了条件，一般可提高炉龄20％。
□□另外，在精炼过程中加入一定量的活性石灰和萤石，可以使精炼渣化学成分发生根本变化，有利于精炼的进行。关于这方面的工作，有关单位正在积极研究。
□□总之，活性石灰对冶金过程产生的影响很难用以上简单的描述说清楚，希望业内人士共同关注，促进我国钢铁工业的健康和可持续发展。

五、活性石灰的应用要求

□□随着我国加入“世贸”组织，国内外钢铁行业的竞争日趋激烈。提高钢材质量、降低生产成本已成为增强企业竞争力的主要因素之一，所以，“活性石灰”用于炼钢是大势所趋。进一步了解“活性石灰”煅烧机理、选择先进合理的石灰窑型是建设活性石灰生产线的关键。提高炼钢用石灰质量的途径要从以下几方面着手：

□□从原料、燃料的质量抓起：原料是基础，从选矿开始就要选用成分优良、粒度合理、表面洁净的优质矿石。燃料也要根据企业具体情况选用杂质少、易于获取的优质燃料，保证宽松的原、燃料供给条件。

□□气体燃料要考虑其热值及压力。需要制定合理的煅烧制度：理论分析石灰石在900℃左右分解，供给热量≥630Kcal/Kg，但受企业具体情况（如矿石结构、燃料供给、窑体传热速度及CO2气体扩散等）环境制约，加热最高温度和供热能力就相应调整。必须制定合理的煅烧制度，保证石灰石的“轻烧”（软烧）过程的实现。

□□选用适当合理的现代化先进窑型：在各种原始条件具备后，应选用具有一定装备水平的先进窑型。现在煅烧窑种类较多，企业要根据生产规模、石灰产品质量要求、总图布局、原燃料条件、投资能力等因素综合分析，来决策拟建的石灰煅烧窑型。

□□严格科学管理、制定各项合理规章制度：任何先进生产线，作为系统工程都要以人为本，培养专业岗位人材，才能生产出优质产品。要从开矿、选矿、配料、煅烧、自动化控制、产品检验等各环节制定科学的操作规程和规章制度，并严格执行。

六、生产方法及工艺流程说明

1、生产方法

□□本项目将竖式预热器、回转窑、竖式冷却器（单筒冷却机）、烟气处理系统、原料输送系统、成品输送系统、煤粉制备系统等组成一条完整的生产线。

□□全线采用技术先进，性能可靠的DCS中央控制系统，在主控制室集中操作管理，以PLC实现各设备运行的相互连锁。

2、工艺流程说明

①、原料储运输送

□□粒度在10～40mm的合格品经皮带机送至预热器顶部料仓。

②、石灰石煅烧

□□石灰石煅烧系统是由一台竖式预热器，回转窑及竖式冷却器（单筒冷却机）组成。物料由预热器顶部料仓经下料溜管导入预热器本体内，同时由回转窑传入的高温烟气将物料预热至600℃以上，使石灰石发生部分分解，再由多个液压推杆依次推入回转窑尾部，经回转窑高温煅烧后再卸入竖式冷却器（单筒冷却机）内，通过风机吹入的冷风冷却，将物料冷却至100℃以下排出竖式冷却器（单筒冷却机），竖式冷却器吹入的空气作为二次空气进入回转窑参与煅烧。

③、成品输送

□□成品石灰由竖式冷却器（单筒冷却机）卸出后经链式输送机输送至成品库。

④、烟气处理

□□回转窑燃烧产生的高温烟气，在预热器内与石灰石进行热交换后，温度降至280-300℃，一部分废气用管道输送到煤粉制备系统中，利用其余热烘干煤粉。废气经收尘器过滤后，烟气温度进一步降至80℃以下，含尘浓度符合国家排放标准后排入大气；另一部分进入袋除尘器后经烟囱排入大气，气体的含尘浓度小于50mg/Nm³。

⑤、旁通烟道

□□旁通烟道的做用是在回转窑点火及换热器、袋除尘器、高温风机等发生故障时，作为备用设施，排放回转窑燃烧产生的高温烟气。

⑥、煤粉制备

□□所用原煤（要求挥发份大于20%）经外购入厂，经过储存、均化后利用风扫煤磨配动态选粉机组成的闭路系统将原煤粉磨至0.08mm<10%，成品煤粉通过输送设备进入储库，满足回转窑煅烧16小时的燃料储备需要。煤粉生产、输送、储存均设防爆装置，防止因煤粉意外遇明火爆炸。

□□风扫煤磨所需热源由回转窑尾280-300℃废气供应，既节省能源又环保。

□□煤粉由专为石灰回转窑系统设计的燃烧器喷入回转窑中燃烧，该燃烧器形成的火焰具有高温区温度低（1050-1250℃）、温度曲线梯度缓、窑尾温度高（1000-1050℃）；NOx形成量少（300ppm）；防止结圈等优点。

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