活性石灰回轉窯系統節能降耗的探索

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摘要：通過對攀鋼活性石灰回轉窯系統能源消耗高的原因進行分析、研究，同時對設備裝備和工藝制度進行優化、提升，探索降低煤氣消耗，能源節約及煙氣余熱利用等有效途徑，回轉窯噸產品能耗大幅降低，對提高活性石灰產能、降低能源費用具有十分重要的意義。

關鍵詞：回轉窯；能耗；襯磚；燃燒器；余熱利用

1概述

攀鋼活性石灰回轉窯于1997年4月投產，從投產到2010年，該系統能耗一直居高不下，石灰噸產品能耗高達5.7GJ，能源占比達80%，生產成本較高，近幾年來，由于鋼鐵行業不景氣，受鋼廠、鐵廠限價制約，公司石灰由盈利產品變為虧損產品，探索降低煤耗勢在必行。裝備技術落后導致能耗高主要集中在三個方面：a.回轉窯燒成帶、冷卻帶襯磚強度不夠，十幾年來，更換周期只有6個月左右；回轉窯筒體外表面溫度高，產量最高時達到了430℃，而設計值應≤350℃，筒體表面熱損失嚴重；b.回轉窯燒嘴技術落后，煤氣熱值利用率較低c.煙氣溫度高達260℃，高溫氣體通過布袋除塵器后，一方面布袋使用壽命較短，另一方面，煙氣余熱未得到利用。提高回轉窯襯磚壽命，降低筒體溫度，提高煤氣熱能利用值，降低煤氣消耗，充分利用煙氣余熱成為活性石灰回轉窯系統攻關的長期課題。經兩年多時間的探索與研究，通過更改回轉窯襯磚材質、改變燒嘴結構形式，增加換熱裝置，充分降低煤氣消耗，利用合理的風煤配比等燒成工藝，取得了十分滿意的效果。

2提高回轉窯襯磚壽命、降低筒體溫度的研究及實踐

為降低筒體表面溫度，提高回轉窯襯磚壽命，我們分析襯磚使用條件和選磚原則，并進行了初步探索。回轉窯襯磚使用條件苛刻，特別是燒成帶溫度高，達到16000C，磨損大，活性石灰是強堿產品，對襯磚腐蝕較大，且受其煤氣限氣及機械故障影響，筒體急冷急熱較頻繁，導致襯磚容易產生松動、掉磚以及剝落變薄等損壞。襯磚保溫性能降低，筒體溫度因此升高，選擇的窯襯磚必須具有抗堿性腐蝕，耐高溫和磨損，抗急冷急熱性強（即熱振穩定性高）等特性。窯襯原來選用的鎂鉻磚。該磚系堿性耐火材料，其組成為尖晶石—方鎂石，雖然具有較高的高溫強度，抗堿性等優點，但從使用效果看，熱穩定性較差，表面層發生熱疲勞，大面積出現剝落，襯磚保溫效果差。通過與耐火磚制造廠家技術交流，對襯磚材質、磚型、強度、熱振值進行完善、優化，我們決定在燒成帶單層鎂鉻磚改為雙層，即工作層采用鎂鋁尖晶石磚，底磚采用莫來石聚輕保溫磚。表1為鎂鋁尖晶石磚、莫來石聚輕保溫磚、鎂鉻磚的技術指標對比。特別注意的是，砌筑方式要采用火泥砌筑方式進行（濕砌），不用膨脹縫紙板，以防止停窯時耐火磚產生較大環隙。2013年7月年利用定修機會，我們對燒成帶襯磚進行試驗，點火正常生產后，筒體燒成帶溫度最高只有320℃，2014年12月止火檢查，襯磚使用情況較好，窯皮均勻，連續使用超過18個月，同時煤氣消耗同比下降達到5%，噸產品煤氣消耗由原來的5.7GJ/t，下降到5.4GJ/t左右，節能效果明顯。

3提高煤氣熱值利用率，延長襯磚使用壽命

活性石灰窯原設計采用分割式三通道燃燒器，這種燃燒器通過幾年的運行，主要存在燃燒器高溫易變形，煤氣及風通道受沖刷磨損，燃燒器斷端面的小孔煤焦油積垢后堵塞，因而火焰形狀難以調整，火焰跑偏沖刷窯皮，煤氣經常不能充分燃燒，未發揮最大燃燒值。針對以上問題，改進煤氣燃燒器結構形式，使煤氣充分燃燒。我們選用更為先進的四通道燃燒器，充分利用熱值。這種燃燒器的結構如圖1。2013年，我們淘汰三通道燃燒器，使用先進的四通道燃燒器，這種燃燒器軸流風、旋流風和中心風的入口上都裝有蝶閥，可單獨地調節各自的風量和比例。旋動各調節螺母，可把各管道向內壓入或向外拉出，通過調節各噴出口面積的大小，從而調節噴出的風速。該燃燒器有以下幾個特點：a.燃燒器火焰形狀規則、穩定，調節方便，調節范圍大，可以根據生產工藝需要，調出合理的火焰形狀；通過風煤配比，能實現火焰長短、粗細、強弱隨機調整。火焰對“窯皮”沖刷小，有利于窯襯的長期穩定使用，窯襯使用壽命延長同比未改前延長3個月多月。b.節能：降低一次風量，使一次風比例由原來切割式三通道的12.5～15％，降到7～10％，最小可達4％；同時煤氣的充分燃燒，噸產品煤耗下降約5%。達到節約能源的目的；另外主排高溫800kW高溫風機風門開度的減小，高壓電機電流也由原來的49A降到45A。c.通過優化、完善風煤配比，燒成溫度很易控制，熟料可以快速冷卻，由于燃燒效率的提高和熟料冷卻的加速從而提高窯產量，可增產約20噸/天。

4煙氣余熱回收利用研究，降低煤氣消耗

從回轉窯排除的煙氣，經預熱器對物料進行預熱后，溫度高達240°C，直接通過煙道進入主除塵器，對布袋損傷較大，為達到除塵器入口溫度條件，設計使用摻冷風的形式，這樣余熱未得到充分利用，造成大量熱源浪費。結合國內同類型回轉窯煙氣余熱利用和我公司實際生產、生活需要，我們在預熱器出口煙道上安裝余熱回收系統，增加一套熱管式空換熱器及高溫風機，將加熱后的熱風通過管道引入回轉窯一次風，同時增加一套風-水換熱器，將加熱后的生活水（60°C至70°C）引入公司澡堂，供職工洗澡使用。通過對煙氣熱量交換，一方面除塵器的入口溫度下降了15°C，延長了布袋的使用壽命；另一方面冷空氣經預熱后，大大降低了回轉窯焙燒時所需煤氣，提高了回轉窯的運行的經濟性；另外解決了職工生活、洗澡的需要。

5結論

活性石灰回轉窯系統是一個高能耗的生產工藝線，節能降耗是一個永恒的主題，我們通過對襯磚材質、結構進行改造、優化煤氣燃燒器的結構、燃燒工藝及風煤配比、增加煙氣余熱利用裝置，能夠充分降低煤氣消耗，2015年活性石灰噸產品煤氣消耗僅有4.9GJ/t。另一方面襯磚使用壽命得到延長，保證了系統的經濟運行，這些實踐具有很強的推廣意義。

作者:楊長寧 單位:攀鋼冶金材料有限責任公司