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低热值煤气中心烧嘴TGS石灰窑的特点

发布时间:2018-10-13    浏览次数:已浏览

     低热值煤气中心烧嘴TGS石灰窑的特点
 
        TGS石灰窑是在学习消化国内外石灰先进技术的基础上自主研发而成的,拥有多项国家专利。TGS石灰窑已建设投产110多座,优质石灰年产能超过1200万吨,约占全国气烧石灰竖窑总产能的30%以上。经过多年发展,目前TGS石灰窑已发展到第六代技术,单炉产能实现了系列化,主要有150吨/天、260吨/天、300吨/天、400吨/天、500吨/天、600吨/天,以大产量的TGS480、TGS600为例,主要有如下几方面特点:
  • 节能
TGS480石灰窑之所以节能,首先是因为采用六段式哑铃形炉型,这是结合高炉炉型结构,经过多年生产实践摸索而成。大发体育通过提高炉身高度,优化炉型和高径比,炉顶放散阀已达65米高度,延长了预热和冷却时间,此炉型特别适应石灰导热系数低和石灰焙烧的特点,降低了出料和炉顶废气温度,从而达到节能的效果。其次,TGS石灰窑采用了余热回收装置,助燃风可预热到180℃—260℃,大发体育还增设了煤气换热器,煤气可预热到150—200℃,实现了双预热,有效提高了石灰窑的热效率,达到非常好的节能效果。目前全高炉煤气TGS600石灰窑热耗为870—980 Kcal/kg灰,吨灰高炉煤气消耗量低于1300NM3,实现了利用低热值煤气(全高炉煤气、转炉煤气、发生炉煤气或混合煤气)焙烧石灰的节能目标。
二、环保
大家都知道,窑体部分主要扬尘点有2处:一处是小车倒料点,另一处是排料点。小车倒料点大发体育采取的是全密封和抽风除尘,保证了粉尘不外扬;窑底排料点采用双道液压密封阀,此装置借鉴了高炉炉顶料罐上下密封阀的原理,减少窑底粉尘污染,改善劳动环境。除了窑体的这两个扬尘点之外,窑体废气量也影响着环保效果和投资。由于TGS石灰窑热效率高、节能,助燃风与煤气使用量小,所以废气量也少,环保投资低、环保设备运行费用低、易达标。
并且配备了脉冲引射反吹布袋除尘器,既可把排放降到10mg/m3以下,又提高了布袋寿命,节省了压缩风,且维护保养方便,进一步节省了环保运行成本。
三、产量大、质量好、有利于生产低硅低硫生铁、降低吨钢灰耗和炼钢成本
TGS480石灰窑为了提高生产指标,主要做了如下几方面的工作:
1、炉顶布料采用空转螺旋布料器,借鉴了现代大型高炉上旋转布料器的布料思想,在提高布料均匀性的同时调节整体气流分布。保证了大型TGS石灰窑的产量和质量的稳定。
2、窑底排料设备采用的液压往复出料机与双道液压密封阀配合出灰。既可全炉均匀排料,又可单点调节排料量,出灰量和时间间隔由操作专家软件控制,实现了吨灰恒热量焙烧,炉内实现炉墙边沿炉料与中心炉料全断面均匀下料,防止出现抽心现象,经过大发体育生产中排料试验检测下料的不均匀程度在1.5%以内,保证大型TGS石灰窑高产和顺行,也减少了生过烧。
3、TGS石灰窑采用大型风冷中心复合烧嘴,是我公司专利技术产品。煤气和助燃风分别通过炉外调节,进行合理配比,中心烧嘴顶部环形布置的烧嘴自内向外烧。炉墙布置的国井式侧烧嘴自外向内烧,内外烧嘴实现了对烧,燃烧稳定可靠,寿命长且不易回火,火焰穿透能力是传统石灰窑烧嘴的1.4倍以上。每排烧嘴分别设置了一套温度自动控制系统,通过自动调节功能使燃烧温度稳定在设定的目标温度范围内。
中心烧嘴与国井式侧烧嘴配合对烧,提供了充足的中心火焰,解决了石灰窑中心气流不足、温度分布不均、中心生烧和边缘过烧的问题,使石灰窑的气流、温度分布更均匀,并可及时调节,提高了产量和产品质量。
4、自动化系统配备专家系统软件,当专家软件设定好参数后,TGS石灰窑即可实现自动排料、自动上料和恒热量自动燃烧。整个操作控制系统简单易掌握,并能检测窑内下料是否偏行,气流分布是否均匀,还可对工长每次操作的效果是否到位、有无负作用,加以提醒和警告。
综上所述,TGS石灰窑气流分布均匀、温度分布均匀、布料均匀、排料均匀、自动化控制强,以TGS石灰窑生产烧结灰和炼钢灰后,保证了石灰的产量和质量,为生产低硅低硫生铁、降低吨钢灰耗和炼钢成本打下了坚实的基础。使用TGS石灰窑的业主内,在2013年月平均吨钢灰耗最低做到了27.2公斤,2014年全年平均吨钢灰耗降到了25.6公斤。
四、生产成本低
TGS480石灰窑生产成本低,主要体现在以下几个方面:
1、热利用率高,用全高炉煤气时(含30---45℃饱和水,高炉煤气热值680---750Kcal/Nm3),热耗为870—980 Kcal/kg灰,节省燃气。
2、TGS石灰窑产量大、密封性好,在排放低于10mg/Nm3的高标准下,吨灰环保设备功率低,节省用电量。
3、中心烧嘴和侧烧嘴等炉体非标设备使用寿命长,维修费用低,TGS480在十年内含中修的吨灰维修费仅为2.5---4.5元/吨灰。
4、整体石灰窑工程投资低,折旧费用低。
5、机械化自动化程度高,一座TGS600石灰窑加一座TGS300轻烧白云石,两座窑每班配置的岗位工仅5人,节省了人力费用。
五、安全
TGS480石灰窑的主要安全措施如下:
1、完善的自动燃烧控制和煤气安全联锁控制。这主要体现在煤气压力超出控制、突然停电、风机等关键设备突然停机等等一些状况,完全不靠人员操作,大发体育的自动化系统可以保证即时自动切断煤气供应,自动完成安全停炉作业,同时实现自动充氮吹扫。充分保证现场人员及设备的安全。
2、在供料系统、排料系统和成品处理系统的各个设备中均设有完善的事故连锁停机控制功能。
3、在各个有可能煤气泄漏的区域,均设置煤气监测及报警系统,每班配备袖珍式煤气监测仪。
4、其它方面,执行钢铁行业国家安全标准。
六、适应能力强
TGS石灰窑适应能力强,主要体现在如下几个方面:
1、适用多种燃料:高炉煤气、转炉煤气、发生炉煤气、混合煤气、焦炉煤气。
2、TGS石灰窑还可以配备气煤混烧设施,在长期煤气不足情况下,仍可以满负荷生产,甚至全煤烧生产。
3、当石灰石质量较差时,TGS石灰窑的能耗、产量、质量相对其他窑型变化较小。
4、生产弹性大:TGS石灰窑可根据用户的需求降低或增加产能。当产量比设计能力降低30%时,石灰的质量不受影响;当产量比设计能力增加13%时,石灰的质量无变化,石灰窑生产稳定可靠。
七、TGS石灰窑的下料理论
  由于石灰石刚分解为石灰时,其石灰石晶格结构遭到巨大破坏,晶体内部存在大量微孔和空位,比表面积巨大,此时遇水就会爆炸,其活性度是很高的,这就说明刚产生的石灰发生再结晶和粘结是必然的,问题是要把石灰的再结晶和粘结控制在允许的范围内,从而保证石灰的活性度和防止粘结。而影响石灰再结晶发育程度的关键因素是温度和在此温度下的持续时间,且两者是相互关联的,对于每一种石灰石的成分和原始结晶状态,石灰再结晶发育程度呈现复杂的关联关系,对于粘结或结瘤的发育程度也有类似的规律,更重要的是粘结只发生在两个石灰块的持续接触面上,因此粘结的发育过程比再结晶还要来得缓慢一点。要解决粘结问题需要从竖炉下料理论上加以分析。
TGS石灰窑的下料理论(通俗称为拱桥理论):
包括高炉、石灰窑、球团竖炉等,对于几乎所有的块状物料高温竖式窑炉,炉内块状物料到底是如何下料的,竖炉的下料理论描述如下:在竖炉生产特别关键的中下部和高温区内,由于物料下方的机械或物理化学作用,形成了一个或多个尺寸不同、位置不同的局部小空间,这些小空间的顶部块状物料,在上部和周围块状物料的挤压下,形成了拱桥结构,这种亚稳定状态的拱桥结构(有点类似不规则椭球结构),对竖炉的气流分布(孔隙率分布)和下料都产生了至关重要的影响。这些小空间的尺寸与炉况具有对应的统计规律关系,从约0.1个料块到几个料块尺寸,甚至几十个料块尺寸都有,极限悬料时为接近炉子内径尺寸;一般正常炉况时,几率比较大的小空间尺寸为约0.1 ---6个料块尺寸,炉子中下部和高温区以1---4个料块尺寸为更多,炉子上部以约0.1---2个料块尺寸为更多;并且炉况越顺行,小空间的尺寸越小且多,分布也越均匀;越向炉身高处,小空间的尺寸越小且多,分布也越均匀。炉温过高、下料时间间隔过长、每次下料过少,产量过小、有粘结块或结瘤等情况下,这些小空间的尺寸明显变大,且分布更加不均,这就是下料恶化的主要原因。另外排料不匀、布料不匀、气流不匀、温度不匀等也是通过上述机理造成了炉内料柱下料不匀的。
更通俗地说,竖炉内块状物料的下料为:大部分时间内,上述的小空间的拱桥是亚稳定的,此时其上的炉料处于相对静止状态,在料块之间的微小接触面上粘结这一物理化学过程开始发育;突然,某种机械或物理化学作用导致了该拱桥的桥墩或桥拱崩塌,则其上的物料在瞬间塌落,并占据了该小空间,而在其上方的某个高度,该小空间可能又稳定住了(也有时分裂为两个或与别的小空间合并成一个大一点的小空间),就像小气泡上升又停止一样,在这个瞬间塌落过程中,产生了一定的冲击力、扭转力和摩擦力,如果在此之前的粘结过程发育得不是太厉害(温度和持续接触时间),其粘结强度就不是太高,此时就可以被掰开,而后新的粘结过程又重新开始了,进入良性循环,这就是大发体育通常所说的“没有粘结”。
进一步地,竖炉块状物料的下料过程,就是尺寸不等、分布也有一定统计规律的亚稳定小空间拱桥随机的、不稳定的:拱---塌---拱---塌---拱---塌的过程,而每一次小空间拱桥稳定存在的时间,就是其上和附近物料料块之间的持续接触时间,正是这个持续接触时间与温度、炉料成分、粉尘成分和含量等决定了粘结块是否能够保留下来,这是本下料理论与高炉有效重下料理论的本质区别;对应在炉内高温区的粘结过程为:粘---掰---粘---掰---粘---掰。一旦温度过高或小空间拱桥的稳定时间过长,就会导致料块与料块之间的持续接触时间过长,粘结过程就发育得太厉害了,其粘结强度就太高了,在上述的塌落过程中也掰不开了,粘结块就被保留了下来,而粘结块一旦被保留下来,它会进一步影响气流分布和温度分布,也会使它参入的新的拱桥更稳定,尺寸也更大,这样自动在其附近提高了温度,也进一步延长了拱桥稳定存在的时间,即进一步延长了料块与料块之间的持续接触时间,由此导致粘结块快速长大,进入恶性循环,这就是大发体育通常所说的粘结或结瘤。
八、TGS石灰窑的部分设计与操作思想
根据上述拱桥理论,TGS石灰窑的部分设计与操作思想如下:
1、采用六段式哑铃形高炉身炉型,并配备相应的压力(近期建设的TGS480为29.5KPa以上),以此提高有效容积利用系数和节能,这就加快了竖炉单位有效截面积的物料流量和气体流速,加快了料流速度,提高了料柱的空隙率(即料柱的透气性),缩短了拱桥稳定存在的时间,也就是缩短了料块与料块之间的持续接触时间,由此保证每次拱桥塌落可以掰开粘结块,同时也保证了石灰活性度在330ml以上。
2、排料时间间隔缩短到15分钟以内,坚决反对把排料时间间隔延长至半小时以上的做法。
3、煤气不足时,宁可停产一座炉子,留出充足煤气保证其它炉子的满负荷生产,也不全部炉子低负荷生产,低负荷生产问题极大,因为全部炉子低负荷生产出的总CaO更少,还容易结块或结瘤。
4、开炉或调整炉况时,宁可人为增加一点生烧,也不降低排料速度。
5、刚停炉时,石灰窑2小时内必须继续排料活动料柱,逐步减少排料量,而球团竖炉的活动料柱时间要延长至5小时以上,而更长时间的停炉,每班也须活动料柱两次以上。
九、结论
石灰行业的节能、减排,提高质量,降低成本,任重道远,潜力巨大,低热值煤气中心烧嘴TGS石灰窑的生产实践为行业的发展提供了一些新的思路,欢迎有志之士更进一步的探讨和切磋。