活性石灰回转窑系统节能降耗的探索

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摘要：通过对攀钢活性石灰回转窑系统能源消耗高的原因进行分析、研究，同时对设备装备和工艺制度进行优化、提升，探索降低煤气消耗，能源节约及烟气余热利用等有效途径，回转窑吨产品能耗大幅降低，对提高活性石灰产能、降低能源费用具有十分重要的意义。

关键词：回转窑；能耗；衬砖；燃烧器；余热利用

1概述

攀钢活性石灰回转窑于1997年4月投产，从投产到2010年，该系统能耗一直居高不下，石灰吨产品能耗高达5.7GJ，能源占比达80%，生产成本较高，近几年来，由于钢铁行业不景气，受钢厂、铁厂限价制约，公司石灰由盈利产品变为亏损产品，探索降低煤耗势在必行。装备技术落后导致能耗高主要集中在三个方面：a.回转窑烧成带、冷却带衬砖强度不够，十几年来，更换周期只有6个月左右；回转窑筒体外表面温度高，产量最高时达到了430℃，而设计值应≤350℃，筒体表面热损失严重；b.回转窑烧嘴技术落后，煤气热值利用率较低c.烟气温度高达260℃，高温气体通过布袋除尘器后，一方面布袋使用寿命较短，另一方面，烟气余热未得到利用。提高回转窑衬砖寿命，降低筒体温度，提高煤气热能利用值，降低煤气消耗，充分利用烟气余热成为活性石灰回转窑系统攻关的长期课题。经两年多时间的探索与研究，通过更改回转窑衬砖材质、改变烧嘴结构形式，增加换热装置，充分降低煤气消耗，利用合理的风煤配比等烧成工艺，取得了十分满意的效果。

2提高回转窑衬砖寿命、降低筒体温度的研究及实践

为降低筒体表面温度，提高回转窑衬砖寿命，我们分析衬砖使用条件和选砖原则，并进行了初步探索。回转窑衬砖使用条件苛刻，特别是烧成带温度高，达到16000C，磨损大，活性石灰是强碱产品，对衬砖腐蚀较大，且受其煤气限气及机械故障影响，筒体急冷急热较频繁，导致衬砖容易产生松动、掉砖以及剥落变薄等损坏。衬砖保温性能降低，筒体温度因此升高，选择的窑衬砖必须具有抗碱性腐蚀，耐高温和磨损，抗急冷急热性强（即热振稳定性高）等特性。窑衬原来选用的镁铬砖。该砖系碱性耐火材料，其组成为尖晶石—方镁石，虽然具有较高的高温强度，抗碱性等优点，但从使用效果看，热稳定性较差，表面层发生热疲劳，大面积出现剥落，衬砖保温效果差。通过与耐火砖制造厂家技术交流，对衬砖材质、砖型、强度、热振值进行完善、优化，我们决定在烧成带单层镁铬砖改为双层，即工作层采用镁铝尖晶石砖，底砖采用莫来石聚轻保温砖。表1为镁铝尖晶石砖、莫来石聚轻保温砖、镁铬砖的技术指标对比。特别注意的是，砌筑方式要采用火泥砌筑方式进行（湿砌），不用膨胀缝纸板，以防止停窑时耐火砖产生较大环隙。2013年7月年利用定修机会，我们对烧成带衬砖进行试验，点火正常生产后，筒体烧成带温度最高只有320℃，2014年12月止火检查，衬砖使用情况较好，窑皮均匀，连续使用超过18个月，同时煤气消耗同比下降达到5%，吨产品煤气消耗由原来的5.7GJ/t，下降到5.4GJ/t左右，节能效果明显。

3提高煤气热值利用率，延长衬砖使用寿命

活性石灰窑原设计采用分割式三通道燃烧器，这种燃烧器通过几年的运行，主要存在燃烧器高温易变形，煤气及风通道受冲刷磨损，燃烧器断端面的小孔煤焦油积垢后堵塞，因而火焰形状难以调整，火焰跑偏冲刷窑皮，煤气经常不能充分燃烧，未发挥最大燃烧值。针对以上问题，改进煤气燃烧器结构形式，使煤气充分燃烧。我们选用更为先进的四通道燃烧器，充分利用热值。这种燃烧器的结构如图1。2013年，我们淘汰三通道燃烧器，使用先进的四通道燃烧器，这种燃烧器轴流风、旋流风和中心风的入口上都装有蝶阀，可单独地调节各自的风量和比例。旋动各调节螺母，可把各管道向内压入或向外拉出，通过调节各喷出口面积的大小，从而调节喷出的风速。该燃烧器有以下几个特点：a.燃烧器火焰形状规则、稳定，调节方便，调节范围大，可以根据生产工艺需要，调出合理的火焰形状；通过风煤配比，能实现火焰长短、粗细、强弱随机调整。火焰对“窑皮”冲刷小，有利于窑衬的长期稳定使用，窑衬使用寿命延长同比未改前延长3个月多月。b.节能：降低一次风量，使一次风比例由原来切割式三通道的12.5～15％，降到7～10％，最小可达4％；同时煤气的充分燃烧，吨产品煤耗下降约5%。达到节约能源的目的；另外主排高温800kW高温风机风门开度的减小，高压电机电流也由原来的49A降到45A。c.通过优化、完善风煤配比，烧成温度很易控制，熟料可以快速冷却，由于燃烧效率的提高和熟料冷却的加速从而提高窑产量，可增产约20吨/天。

4烟气余热回收利用研究，降低煤气消耗

从回转窑排除的烟气，经预热器对物料进行预热后，温度高达240°C，直接通过烟道进入主除尘器，对布袋损伤较大，为达到除尘器入口温度条件，设计使用掺冷风的形式，这样余热未得到充分利用，造成大量热源浪费。结合国内同类型回转窑烟气余热利用和我公司实际生产、生活需要，我们在预热器出口烟道上安装余热回收系统，增加一套热管式空换热器及高温风机，将加热后的热风通过管道引入回转窑一次风，同时增加一套风-水换热器，将加热后的生活水（60°C至70°C）引入公司澡堂，供职工洗澡使用。通过对烟气热量交换，一方面除尘器的入口温度下降了15°C，延长了布袋的使用寿命；另一方面冷空气经预热后，大大降低了回转窑焙烧时所需煤气，提高了回转窑的运行的经济性；另外解决了职工生活、洗澡的需要。

5结论

活性石灰回转窑系统是一个高能耗的生产工艺线，节能降耗是一个永恒的主题，我们通过对衬砖材质、结构进行改造、优化煤气燃烧器的结构、燃烧工艺及风煤配比、增加烟气余热利用装置，能够充分降低煤气消耗，2015年活性石灰吨产品煤气消耗仅有4.9GJ/t。另一方面衬砖使用寿命得到延长，保证了系统的经济运行，这些实践具有很强的推广意义。

作者:杨长宁 单位:攀钢冶金材料有限责任公司