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麦尔兹石灰窑PPT培训ppt

时间:2020-06-12 11:46

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  煤气燃烧装置 (以3#麦尔兹窑为例)包括煤气环管×、33×2个手动调节阀、33×2根金属软管、33×2根喷枪(不锈钢无缝钢管φ76×6.5)、环管上还配有煤气放散阀,各窑管道上配有煤气流量孔板检测。由PLC控制各阀门动作。在煤气主管上有美卓切断阀两个,通往各个窑膛的煤气支管上也分别有两个切断阀,同时还有氮气吹扫系统,各种检测压力和温度的仪表设备。 喷枪 两个窑膛典型的配置为每个窑膛设33支喷枪这些喷枪采用每支枪燃烧的窑内面积相等的方法安装在窑内。喷枪按3个环进行分配,外面的一环16支喷枪,中间8支喷枪,内环8支喷枪以及中心有1支喷枪,喷枪虽然可调,但还是在窑试运行期间被永久地固定下来。随着喷枪的堵塞情况的变化,以及热值变化等工艺状况需要对其进行调整。 下图为煤气系统喷枪管道图,该土为换向结束后氮气正在对1号膛的喷枪围管,二号的围管进行吹扫,紫色的管道为正在通气的氮气管道,中间圆为窑膛,圆中的小圆为喷枪的分布.蓝色的管道为喷枪冷却风管. 氮气吹扫系统 和1# 2#麦尔兹窑相比,3#麦尔兹窑用氮气吹扫系统取代了煤气快速截断阀,用来防止高温气体回流到喷枪,甚至煤气环管,避免回火爆炸。1# 2#麦尔兹窑在每支喷枪与煤气管间的管道上安装有一个用压缩空气控制的快速截断阀,当燃烧周期结束,煤气停止供给,煤气安全阀关闭,压缩空气注入阀中迅速关闭阀门,防止高温气体通过喷枪进入煤气管与煤气混合引发爆炸。由于我们使用的气体燃料是高焦混合煤气,其中含有煤焦油、粉尘等杂质,很容易堵塞阀门,使其不能正常动作,从而失去截断功能,同时由于压缩空气是由橡胶管接入阀门,常常会有橡胶管破裂漏风现象,使得压力不足,无法关闭阀门。当新的周期开始,助燃空气与冷却空气注入窑膛中,使窑膛压力迅速增大,由于快速截断阀失效,高温气体通过喷枪压入煤气管与残余煤气混合,达到一定比例就会发生爆炸。这对喷枪的使用寿命有很大影响,还存在很大的安全隐患。1# 2#麦尔兹窑就曾经发生过类似现象。而在3#麦尔兹窑上,每个窑膛的煤气环管和喷枪冷却风管主管道上都接有一根由电磁阀控制的开关,由PLC控制开关的闭合,每当燃烧时间内燃料停止供给时,都会对燃烧膛的煤气环管进行吹扫,排尽管中残余煤气;当换向所有动作结束,窑内注入助燃空气与冷却空气后,在没有供给煤气前,对此周期燃烧膛的喷枪和两个膛的煤气环管进行吹扫。这种用氮气将煤气与带有氧气的高温气体隔离的方法,非常有效的杜绝了爆炸的发生,3#麦尔兹窑投产5个月来,没有发生过类似爆炸的现象。确保了安全生产,节约了清理维护快速截断阀的时间,提高了窑炉作业率。为了更加安全,在氮气管道的接入点靠近煤气主管的方向上,每个窑膛的煤气支管上还安装有一个煤气安全阀,进一步保证了煤气使用的安全。 氮气吹扫管道图 右图所示为氮气吹扫管道图片,黄色细管为氮气管,白色管道为喷枪冷却风管。氮气管道上安装的电磁阀控制氮气分别对煤气管道和喷枪进行吹扫。 氮气吹扫的优点: ①能更好的防止回火爆炸现象的发生。 ②取消了快速截断阀,降低投资成本。 ③减少了清理阀门的时间,提高了窑炉作业率。 5、窑体设备: 组成:一般包括窑本体、换向设备、进出料设备、料位控制设备、窑温度压力设备,空气炮等。 窑本体:钢制窑壳从下至上有7个平台(窑顶房平台除外)。 换向设备:从工艺角度来看换向阀就是三通“一进二出”,由PLC控制动作,通过的介质都是流体- 气体。包括2台φ1220换向阀(窑顶除尘器换向阀同样型号)、1台φ660释放阀、1台φ864释放阀 。 两侧都有密封的两个换向阀安装在燃烧空气管路的顶部。两个阀在正常操作时,这些阀的功能以相反的模式连同提供一个窑膛的燃烧空气和从另一个窑膛排出废气。在窑换向和停止时两个阀都被打开通向烟囱。烟气换向阀的数量根据窑的设计而定,即可以安装一个也可以是两个。窑生产期间其关闭使废气通向除尘器,停窑时打开通向大气。燃烧空气和冷却空气释放阀位于石灰卸料平台上,燃烧空气和冷却空气管道中,当窑生产时关闭,换向或停窑时打开。 进出料设备:通过的介质都是固体,都由PLC控制动作。 进料闸板位于每个窑膛的顶部,用于密封石灰石进料口。需要加料时它们打开,加料完成后关闭。卸料闸板密封每个窑膛下部料斗底部的开口。它们打开卸掉石灰,在燃烧期间关闭将窑密封。 料位控制设备:包括料位器和卸料平台设备。都由PLC控制,料位器指示的数量决定卸料平台设备卸料量。料位指示器液压油缸由电磁阀控制探针的升降来检测料位,在正常操作过程中,石灰石料位指示器的工作范围是300~500mm,这个范围在PLC中将按100%来计算。卸料平台与4个液压油缸相连,液压系统驱动卸料平台往返运动使石灰从窑内卸出。为保证料位下降均匀,每个油缸的行程保持一致。其行程由限位开关决定。 窑温度压力设备:只包括通道处的1×2个热电偶和光学高温计装置 空气炮: 3#麦尔兹窑的空气炮是在换向期间进行,所有1 # -13 #空气炮一起吹扫。 6、液压设备 (如图) 液压系统由液压站、各工作单元阀站及连接管路组成。液压站包括3台液压泵和1台循环泵;工作阀站驱动各种闸板、料位指示计和卸料平台;连接管路有两条:压力管路和回油管路。 液压站 液压泵提供驱动液压缸所需的油压。液压油泵的流量为每台100L/min,转速1500 转/分和压力100巴。泵马达功率为18.5kw。泵上的压力补偿器保持液压系统中压力不变,液压设备操作所需的最高油压由压力补偿器调节。应该有足够高的压力使得所有的液压缸能正确的工作。另一方面,压力设定应该适当,不要产生不必要的能量损失或造成设备损坏。迈尔兹石灰窑液压设备正常的工作压力大约为100巴。其它特殊时期需130巴的压力。 油箱容量为630升。油箱装有一个液位开关,当油箱中的油达到低位对给出报警信 号。当油达到最低位时泵的电机自动停止工作。从油箱侧面可以观察油位。 7、除尘系统(一套窑顶除尘和一套成品除尘)。 煅烧后的窑内烟气经窑顶三个φ1220换向阀由管道送人烟气除尘装置,除尘后经烟 囱排放。炉顶烟气除尘器技术性能、工艺参数如下: 1#窑除尘器型号:LLMC-1600低压长袋脉冲除尘器,滤袋φ125×5300,768条NO- MEX覆膜滤袋,768条镀锌碳钢骨架澳大利亚高原CA76脉冲阀48只,DN300卸灰阀4 个,仓壁振打器8台,Y4-73N014D右45。引风机,Y335 Ml-4,220kW变频电机。 2#窑除尘器型号:LLMC-2024-4,除尘器形式:低压长袋脉冲除尘器 过滤面积:2024m2 处理风量11200m3/h 清灰方式:在线,材质:覆膜美塔斯骨架规格:星形φ156×6030,竖筋12根,有机硅处理。 设备阻力:∠1400Pa 过滤风速:全过滤时为0.93m/min,清灰时0.97m/min,脉冲阀:意大利。FURRO,SP75,48个 储气罐:2m3检修阀DN900,8个仓壁振动器MVE300/3,0.3kW,8个卸料器300×300,1.1kW,4个 螺旋出灰机:LS315×10500,5kW,l台 主风机:Y4-73N014D左45°,流量126500m3/h,全压3600Pa,配置电机YPT355M1 -4,220kW。 窑操作 窑密封试验(压力试验) 在正常生产工作期间(窑煅烧时正压操作),窑应处于35kPa压力之下,因此其密封是最重要的。其试验程序如下: 开窑之前,检查全部设备采取如下步骤:检查罗茨风机是否润滑了,是否可以手轻松转动,不是这样,则应检查风机是否脏和已生锈,必要时,可用汽油或其他溶剂来清洗。 窑程序选择器开关应设定在“开启和试验”位置,关闭燃烧空气和冷却空气阀,燃烧和冷却空气及连接通道压力极限值的最高压力设定点为45kPa。 用人工将两个换向阀定位于关向废气或烟囱一方打开通向窑的一方。此操作可由按钮开关“窑换向阀开/闭”来完成。手动打开冷却空气进气管上的两个蝶阀。窑上的全部孔洞如检修门,人孔盖等都必须关闭。 (1)启动一台电动机驱动风机,将速度递增至压力约10kPa时为止。至此,对于窑及风机到窑的全部空气管道的第一步密封试验已经开始,对阀、法兰盘及密封处严加注意。 (2)如果没有发现空气泄露,则将风机转速提高使压力增加到20kPa,并再次检查窑的密封,最后将压力增到40kPa时为止,此时除了卸料阀门以外窑身全部是密封的,在窑操作过程中在卸料阀处的压力不超过40kPa当压力上升到最高值45kPa时,换向阀在两个方位都必须是严密的。在风机不运转的情况下,严密度可以在橡胶密封圈上涂彩色粉笔来观察检查,然后用液压缸反转换向阀再观察检验 装窑 开窑前,用粒度为5-25mm的小石块石灰装到连接通道上约一米高度。在此高度 上再向窑内装入正常生产的石灰石。开窑点火前,最好马上装窑,目的是为了使耐火砖衬吸湿减少至最低程度。在整个装料过程中,卸料装置应处于连续运转,卸出量约为装入量的10%,这样可减少与窑墙的粘结或料拱的形成。 第一次装窑可由手动操作,所有的装料设备应多检查,如:称量斗、卷扬机等。此期间,操作人员不应靠近窑基础或窑平台,以免石灰石落下而造成偶然事故。一旦确信手动装料过程安全而规则,窑就可以转入自动装料,为此目的,窑的程序选择器开关需设定在“开工或试验”位置。燃烧时间计算器设定为660s。在窑自动装料时,窑必须开起来(窑开按钮打开)。操作人员有机会再检查换向过程。 装料时,使风机运转也是很有用的。一方面用来检查风机运行情况;另一方面有助于窑内物料干燥。一旦两个窑内的石灰石料位达到燃烧喷枪下方一米处,装料和卸料就停止。检查喷枪是否都打开。 上述工作完成后,再继续加料,直到控制台上的石灰石料位器开始指示为止。停窑并打开截止阀,观察两个窑身内的石灰石料位是否相同,如果不同,再加石灰石,直至相同为止。 理论上,在两个石灰石料位指示器为—20%,此时必须复校石灰石料位指示器,两窑膛卸料台速度应该同步,即石灰石是在相同的料位下。连续上料和卸料直到25mm石灰石被卸掉,在卸料台上出现正常石灰石粒度时为止,此时即可开始准备烘窑了。 停窑操作 (1)十分钟以内的停窑,可以不采取其它措施。 (2)停窑超过十分钟,则要将过滤器换向阀位置通向烟囱,同时停止炉顶除尘器 工作。 (3)停窑超过十五分钟,可以停止喷枪冷却空气鼓风机工作,拆下光学高温计。 (4)停窑2小时,须将助燃空气换向阀置向大气,以封闭窑膛,拆下光学高温计。 热窑停 在正常操作时,停窑采取下列步骤: A、按“窑关”按钮,窑就停了。如果停窑超10min就应停止废气除尘器。超15min (分钟)后停止喷枪冷却空气风机及断开光学高温计。 根据停窑持续时间,可以按时间间隔手动活动窑内物料,防止窑内结块,观察石灰石料位下降情况,可通过料位指示器观察。 当停窑超过2小时,换向阀通向烟囱的方向必须关闭(即烟囱关闭)窑上所有的门和阀门都必须检查,确保密封良好,这样就可保持窑内足够的点燃温度。 B、如果停窑时间很长,就要关闭窑换向及释放阀上的液压切断阀,并停液压油泵。 停窑后,通过指示器和记录仪,检查窑连接通道的温度,如果温度降得太低,点火烧嘴就得重新装上点燃,使窑达到操作温度。 再次开窑,换向阀和释放阀的液压切断阀必须打开,装上光学高温计,液压油泵和喷枪冷却空气提前15(分钟)内必须开动起来,如果除尘风机启动15分钟,必须按“窑开”按钮.按开窑顺序的说明“开窑” 窑再启动操作规程 根据停窑前的操作 (1)首先将手动截止阀置位正确; (2)装上光学高温计; (3)热开窑; 1、与燃调联系,确认有无煤气,能否开窑; 2、与加压站联系,要其在现场确认是否具备开窑条件; 3、确认各系统是否正常,重点观察大、小回流阀及其它煤气系统阀门、阀位是否正 4、选窑模式为“PROD”即生产模式; 5、煤气系统应准备好。特别注意煤气系统的压力、热值;空气系统的压力及窑压。 (4)启动液压泵; (5)启动喷枪冷却风机空气鼓风机; (6)对废气除尘器进行预热; (7)喷枪冷却空气鼓风机启动运转三分钟后,即可启动竖窑运行。 故障常规判断方法 窑故障常规判断方法有两种方式,首先是不断监视观测发现故障,其次是在报警发生时判定故障原因。 (1)观测 第一步,当出问题出现时,操作人员就应该观察窑下述项目是否正常: A、检查装料重量: B、检查周期时间; C、检查燃料输入(数量/周期)的分配和压力: D、检查空气量(空气管道、闸门、阀门及钢壳的泄漏)。 (2)仪表(包括程序控制器)是否可靠,操作人员应该询问和分析,曾经故障检修过的仪表准确度尤其是监控设备(传感器)的真实性,因为是它将信号传输给仪表和程序控制器,下面是操作人员应该关心的监测问题。 A、光学高温计上的透镜是否清洁; B、限位开关的功能是否正常; C、热电偶是否准确; D、石灰石的称量料斗计量是否准确。 如果透镜上有少量灰尘将会影响光学高温计准确性,其检测值就会比实际温度值低。以次温度控制将会引起通道温度过高。 限位开关在投产时设定,如果机件松动或设备磨损,需要修理校准限位开关,以免失灵。 热电偶有一个极限寿命,有故障的热电偶容易引起比正常信号偏低或在高点上飘移,因此,热电偶要经常检查,尤其对可疑的热电偶更需这样。称量斗内正常石灰石料重量操作人员应该经常检查,观察到的任何重大变化都应及时报告。 (3)对两个窑上的测量点对比: 最重要的对照分析如下: ——温度 ——压力 ——石灰中的残余CO2 ——观察卸料台 通道温度一般在每个周期开始时低,然后上升到比开始时高出40-50℃,当加进窑内的石灰石量和燃料量相适应时,操作就正常,每个周期记录下来的通道温度曲线与上个周期的很相似,如果输入、输出热量稍出现点不平衡,所有的其他周期的温度曲线就会相应变化。除了煅烧带上移,废气温度较高外,废气温度也有类似影响。通常,窑的操作不平衡,就会出现温度不平衡,如通道温度和废气温度对照后,证明那个窑膛较热,就可添加些额外的料批或装一部分料进“热窑”,来纠正这种暂时紊乱,添加料批的决定,取决于炉窑的总状态。 (4)操作人员应经常观察石灰石粒度,在正常情况下,振动筛系统要把细粉筛去,多雨季节和不正常的装卸,会有粉料通过筛子。这样窑身内就可能产生悬料和结块。通道就容易堵塞,此时应调整产量及各种风气配比参数,尽量使窑压较低。过大的石块会堵塞下料溜槽和振动给料机出口,也会在喷枪罩之间架桥,操作人员应注意并报告这种特大的石块状况。 (5)日常检查时,操作人员应知道所有运转设备的润滑情况,保证设备润滑良好,防止设备损坏。 (6)操作人员应检查包括空气、燃料、液压油、石灰石或石灰的漏溢,提早检修,减少清扫工作并使操作更稳定。 (7)当出现危及人身安全及发生重大设备事故时,应按急停按钮,使全线紧急停机,以防事故扩大。 常见故障及处理参考 故 障 可能的原因 处理措施参考 两个窑膛石灰生烧高 热量输入不足 增加热量输入(确认无其它原因) 废气温度太高 升高竖窑内的石灰石料位,减少冷却空气 石灰石超标 按照技术标准提供石灰石 纵向煅烧温度不均匀 合理调节风气配比 横断面煅烧温度不均匀 调整喷枪燃料分布 块度比太大或料面偏析 调整料面和进料粒度 冷却空气系数太高 冷却空气系数太高 故 障 可能的原因 处理措施参考 在一个窑膛中,石灰生烧太高 两窑膛加料量不一致 校正石灰石称量系统 两窑膛燃料量不同 检查烧嘴喷枪是否堵塞,校正燃料计量系统 两窑膛的燃烧空气量不同 检查燃烧空气是否泄漏 (如换向阀等) 冷却空气分布不均 调节冷却空气分布 产量低 工艺压力太高 如能可能,减少热输入 如有可能,减少空气过剩系数 减少换向时间 如有可能,减少烧尽时间 减少原料块度比 故 障 可能的原因 处理措施参考 出料平台的石 灰质量不均匀 窑横断面燃烧温度不均匀 检查烧嘴喷枪的喷嘴是否堵塞,检查燃料分布 有结瘤 观察石灰块是否过烧 石灰石分布不均 检查料面 通道部分被堵塞 清理连接通道 故 障 可能的原因 处理措施参考 通道温度太高 热输入太多 减少热输入 空气调节不当 正确调节空气系数 结瘤 减少热输入 石灰石粒度太大 按照技术规程提供石灰石 通道温度太低 热输入太少 检查过剩空气正确后,增加热输入 过剩空气调节不当 正确调节过剩空气系数 空气输入太多 如有可能,降低空气输入 (3)喷枪冷却风机2台(其中一台备用),每台流量2742m 3 /h,压力40kPa左右。喷枪冷却空气沿管道上升到石灰窑上部与各喷枪相连。 (4)压缩空气流量30Nm 3 /h,压力0.4MPa,对气囊充气,定时开启气囊,以很快的速度喷出,完成对通道积灰的吹扫,一般为一周期轮流开启一次。 湖南涟钢冶金材料科技公司 600t的麦尔兹石灰窑 设定参数计算 周期产量:周期石量×灼减系数(kg/cycle) 日周期数= +1(cycle/day) 燃烧时间= -换向时间 (s) 周期燃料流量= (units/cycle) 燃料流量= (funits/h) 燃烧空气用量= (Nm3/h) 冷却空气用量= (Nm3/h) 实际燃烧空气尊剩系数= ( - ) 实际冷却空气系数= (Nm3/kg石灰) 控制参数 1、空气流量及压力、温度 (1)过剩空气系数:1.05~1.25% (2)冷却空气系数:0.6~0.8 (3)喷枪冷却空气量:2300Nm3/h (4)通道压力:22kPa,最低为12~15kPa。 (5)燃烧空气压力:38kPa (6)冷却空气压力:38kPa (7)喷枪冷却空气压力:49kPa (8)通道温度:(光学温度计)900-1150℃ (热电偶温度计)800-1050℃ (9)废气温度:60-100 ℃ 、除尘入口温度≤160℃ 2、液压部分参数极限设定值 (1)系统工作压力:10MPa (2)系统试验压力:15MPa (3)油泵油温最低l0℃,开始加热 (4)油泵油温最高55℃,冷却器开始工作。最高限65℃,泵停止工作 麦尔兹窑麦尔兹石灰窑的设备 : 麦尔兹窑专用设备包括PLC系统(一套400PC和七套远程控制站)、原料系统(上料小车含卷扬机)、加料系统(贮料仓、给料机、皮带和阀门)、风机(助燃、冷却、喷枪冷却罗茨风机)、燃料系统(煤气加压机和控制阀门、管道、煤气排水器等)、窑体设备(工艺燃烧设备、窑体、换向设备、进出料设备、料位控制设备)、液压设备(一套液压系统和六套控制阀台)、除尘系统(一套窑顶除尘和一套成品除尘)。 1、原料系统 (1)组成:原料仓、原料振动筛、窑底称量料仓、上料小车、窑顶过渡料仓、废石皮带机(电气、仪表液压控制设备另例)。 原料振动筛 (2)窑底称量料仓接受原料振动筛过来的石料,并由PLC进行控制将料加入上料车。 满足下列条件时其底部闸板可自动开启: 1.料车“on”打开2.料车down下降3.料车无料4.称量料斗满. 称量料斗空时闸板将自动关闭。称量料斗还有防过满的料位开关。 在处理上料系统问题时对称量料斗底部闸板的动作要特别慎重,在处理问题时建议将液压进油阀关闭。 (3)上料小车(如图)由带4个轮子的料斗、钢丝绳、卷筒、齿轮箱、制动器、变频电机及编码器、钢制件斜桥、9个限位开关(超上限位、上限位、待料位、上加减速位、下加减速位、下限位、超下限位、2个断绳开关)组成。其作用是将石料运送到窑顶过渡料仓,上料小车容积3.5m3, 一次最大能起运4吨左右的石灰石,上料卷扬由带4个轮子的料斗,钢丝绳,2个离合器,绞盘,齿轮箱,制动器,变频电机组成。其作用是将石料运送到窑顶过渡料仓。 卷扬机(110KW,735r/min) (4)窑顶过渡料仓放在窑顶(40米平台以上,容积约为7.5m3,最大能容11吨左右石灰石)接收从料车的石料。 (5)废石皮带机运载筛下碎石。 2、加料系统(如图) (1)组成:贮料仓、给料机、皮带和阀门。 (2)窑顶过渡料仓下的振动给料机将一定量的石灰石卸入可逆式皮带机上,通过可逆皮带机运送到炉膛1的旋转料斗(由一个0.75KW的电机控制旋转,再由液压设备控制上下移动) ,接着可逆皮带机反转将料送到炉膛2的旋转料斗.打开旋转料斗下的提升阀将石料放空到窑中. 只要称重料斗空,可逆门关闭,可逆皮带机就启动.直到两个称重料斗达到指定的重量后自动停止。 可逆皮带机能通过PLC或现场的机旁操作箱控制,其运行方向在屏幕上有显示,当可逆皮带机运行时振动给料机就自动启动,可逆皮带的主要操作是对其跑边情况的检查和磨损情况掌握,并及时清理洒落下的碎石泥沙。 这种上料方式的优点: 众所周知,石灰石粒度越小,气体通过的阻力就越大,当窑膛内的石灰石粒度分布不均匀时,气体通过窑膛横截面也是不均匀的,因此将导致煤气的燃烧不均匀分布以及热函传递给将被煅烧的石灰石的气体不均匀的通过料床,从而生产出质量不均匀和不稳定的最终产品。因此上料系统的均匀上料,也决定了产品质量的好坏。石灰石是通过输送皮带输送的料斗里,由于石灰石轻粒度不一,其分布也会层次分明,而料斗的旋转,进一步将石灰石分布均匀化。在3#麦尔兹窑的上了系统中,我们选用了旋转料斗进行上料,通过料斗旋转使石灰石均匀分布在料斗中,防止偏料现象的发生。在窑膛进料口下方设有一个特殊的锥形挡板,当窑膛进料时,通过挡板分料作用使得石灰石被引导到窑膛横截面外侧,然后大粒度的石灰石滚动到窑膛横截面中央,而小粒度石灰石则留在窑膛横截面的外侧,这样就避免的“窑壁效应”,使窑膛截面中央的气流阻力小,窑横段面上的石灰石煅烧更为均匀. 旋转料斗 加料方式: 1#2#麦尔兹窑采用换向期间加料,3#麦尔兹窑采用燃烧期间加料到非燃烧窑膛的方式。下面是对这两种加料方式的对比介绍. 在燃烧周期中,打开非燃烧膛之前几秒的时间内提高废气除尘风机的转速,以确保窑顶密封阀打开前后窑顶始终形成一个略低于环境压力的负压,当窑顶压力稳定后,打开窑顶密封阀通过旋转料斗加料到非燃烧窑膛。当加料完成,窑顶密封阀关闭后,除尘风机转速恢复到正常运行值。一个周期内分3次平均把一个周期需要的石灰石加到非燃烧窑膛,加料的时间可以设定,同时卸料平台的运动次数由燃烧膛的料位计控制,非燃烧膛只保持一个基本动作次数,这样也保证了两个膛石灰石的煅烧时间。同时为了确保安全,在窑顶密封阀附近还安装一个CO探测器来检测CO在废气中的浓度,以便操作人员可以及时改变参数,确保煤气的完全燃烧。这种上料方式需要安装一个吸气式废气除尘系统和一个用变频器控制的风机,风机的流量必须高出最大设计废气流量的10%。 优点: 1、降低煤气及电能消耗。通过这种加料原理我们可以看出,由于上料过程在燃烧期间进行,换向的时间自然减少,从而增加了窑的总生产时间,而且由于废气是从非燃烧膛排出,三次加入石灰石到非燃烧窑膛使得废气温度一直保持在一个相对较低的温度。1#2#麦尔兹窑都采用的是换向期间上料的方式,我们引用1#麦尔兹窑的废气温度温度曲线#麦尔兹窑的废气温度曲线#麦尔兹窑的废气温度一般在70°-150°之间波动,而3#麦尔兹窑废气温度则稳定在60°-80°之间。因此燃烧期间上料,有效的地控制了废气的温度。在降低除尘器负荷的同时减少了热量损失,降低了电耗,提高了窑的热利用率。 1#麦尔兹窑废气温度曲线#麦尔兹窑废气温度曲线、增加了有效燃烧时间,提高了产品质量。如果在换向期间加料,安装有旋转料斗的麦尔兹 石灰窑需要60秒来完成换向和加料,如果再加上换向完成后的氮气吹扫煤气环围管则换向时间需80秒,在燃烧期间上料的方式,节约了加料时间,整个换向过程可以控制在25秒以下,加上氮气吹扫也只需45秒。为避免废气温度过高,每天需要大约120个周期,而燃烧期间加料则只需要90个周期左右。 以3#麦尔兹窑为例,其换向时间设定为45秒,每日100个周期,每个周期818秒,假设燃料燃尽时间为30秒则 换向期间加料 周期时间=720秒(120个周期) 燃烧时间=720-80=640(秒),每天燃烧时间为21.33小时,占88.89% 提供燃料时间=640-30=610秒,每天供燃料时间为20.33小时,占84.72% 3#麦尔兹窑 周期时间=818+45=863(秒) 燃烧时间=818(秒),每天燃烧时间22.75小时,占94.78% 提供燃料时间=818-30=788(秒),每天供燃料时间为21.89小时,占91.2%。 由于改进燃料供给时间,提供燃料的时间增加了1.56小时,窑的容量增加了1.56/21.33=7.31%。 3、减轻了上料系统的负荷。如果在换向期间上料,以3#麦尔兹窑为例,设日产600t,每天100个周期,每个周期需要加入的石灰石就达到了10700kg,则每个窑膛的料斗需要一次加入5350kg的石灰石,这样就需要更大的旋转料斗和辅助设备。而燃烧期间上料只需要一次加入3570kg石灰石。 由以上可以看出这种加料方式的优点:增加了总的生产时间,随着燃烧反应时间的增加,在相同产量的前提下,高温下反应的时间越长,可以得到的产品质量就越好。减少了窑膛内热量流失,提高了热利用率。废气温度相对稳定,降低除尘器负荷,提高除尘器使用寿命,节约了电耗。避免除尘器布袋粘结。降低了投资成本和运行成本。 3、风机 (1)如图风机房内布置8台罗茨风机用来供风。其中3台罗茨风机提供助燃空气,2台风机提供冷却空气,助燃和冷却风机中各有一台250KW的变频风机,1台变频风机备用,随时替补出现故障的助燃或者冷风机, 2台风机提供喷枪冷却空气. 3#窑风机配置 a.助燃空气风机 ARMG395 250KW 233m3/min 980r/min 电机YSP355L-6,250kW 变频风机一台 ARMG395 250KW 233m3/min 980r/min 电机Y355L2-6,250kW 定速风机二台 b.冷却风机 ARMG350 6-185KW 206m3/min 980r/min 电机YSP355M-6,185kW 变频风机一台 ARMG350 6-185KW 206m3/min 980r/min 电机Y355M2-6,185KW 定速风机一台 c.助燃、冷却共用的备用风机 ARMG395 250KW 233m3/min 980r/min 电机YSP355L-6,250kW 定速风机一台 d.喷枪冷却风机 JTS250 4P-55KW 45.7m3/min 1150r/min电机Y2-250-4,55KW定速风机二台 每台风机出口管道上都配置有300手动闸阀和旁通闸阀,便于单机带负荷试车。其中助燃和冷却用变频风机都为水冷润滑油型风机,备用风机出口管道上配置有两个DN300闸阀,配置有限位开关与PLC系统相连,便于手动操作,接人助燃或冷却空气主管并显示。 燃烧空气 燃烧空气通过可逆阀门供给燃烧的竖窑,从窑的顶部向下吹进窑内:空气在预热区 被预热直到喷枪末端,同燃料混合在一起,使其在煅烧带燃烧。在煅烧带的末端已经成为热烟气的气体被引到第二个窑膛。燃烧空气中过量的空气对每吨石灰消耗的热量没有太大的影响,因为过量的空气几乎所有的热量都被传递到第二个窑膛的预热区。燃烧空气的系数在0.9~1.3m3/kg石灰之间。随着过量空气增多,燃烧进行得比较快,在燃料供应部位开始的燃烧区向下延伸比较短的距离。竖窑之间连接通道的温度相对被降低。随着过量空气减少,煅烧带被延长,连接通道的温度升高。由于过量空气的变化石灰的煅烧程度会受到影响。由于增加燃烧空气的供给,石灰石料中的气流阻力也会增加,空气最大供给量由鼓风机的能力来决定。燃烧空气鼓风机最大压力约为400mbar。较多过量空气的燃烧导致窑的产量减少,反之较少过量空气的燃烧可增加窑的产量。燃烧空气的准确用量必须在窑的试生产期间相对于一定的石灰质量来决定。煤气热值一定时,生产每公斤石灰的燃烧空气用量对于生产一定的石灰质量应该总是常量。一个截断阀被安装在通向窑的燃烧空气管道中。在点火的时候这个阀完全被关闭,燃烧空气通过点火烧嘴被引入连接通道。截流阀只是点火阶段调节通向点火烧嘴的空气而使用的。在窑的正常运行期间该阀门保持打开状态。 燃烧空气用量对窑的运行很重要,需要根据不同的煤气热值等因素来进行调整,对其的调整操作简单,只要在规定的范围内设定就可以了。但是作到精确调节就很复杂,需要根据窑的运行,石灰的质量,原料的粒度和煅烧性能等调节。冷却空气应及时根据灰温进行合理分配及调节,开窑和生产期间必须避免石灰石或石灰进入冷却空气管道。燃烧空气和冷却空气的流量控制是由在线风机数量及变频风机控制转速来完成。燃烧空气必须提供足够的氧气来燃烧所有的燃料,产量不同、燃料种类不同、窑型不同,要求过剩的燃烧空气也不同。过剩的燃烧空气控制窑中火焰长度。少量的过剩空气产生长火焰,较多的过剩空气产生短火焰。短火焰使窑内温度降低,生产硬烧石灰。长火焰使窑内温度升高,生产轻烧石灰。燃烧空气系数主要是控制窑内温度。窑内温度与产品中残余的CO2成相反的关系。燃烧空气系数的另一作用是控制石灰的活性度。过剩空气系数与石灰的活性度有直接关系。而这种关系随燃料,石灰石和产品质量规格而变化。对于不同的使用条件应该找到最佳的控制方法。控制方法之一如下:操作员应保证每个周期末将炉窑温度保持在规定的范围内。这个范围设定依据为保证产品质量要求。操作员可以在波动范围内自由改变过剩空气系数来控制炉窑温度并依据白天和夜晚空气的温差及时调节。过剩空气系数要求在105-125%范围之内。 冷却空气 冷却空气从底部同时供给两座竖窑。冷却空气量可在0.6~0.8m3/(kg石灰)之间变化。每公斤石灰冷却空气量加大会由于提高废气温度而增加窑的热量消耗。冷却空气鼓风机最大压力大约为350mbar。卸掉未烧好的石灰需要比较高的冷却空气系数。冷却空气通过卸料台下的两个卸料料斗进入竖窑。每座竖窑附近操作的蝶阀被安装在卸料料斗外面的管道内,它们被用来分配冷却空气。阀的位置要在窑试运行期间根据石灰出料温度来调整。 喷枪冷却空气 喷枪冷却空气通常由罗茨鼓风机通过环形管道供给未被加热竖窑的喷枪。喷枪前面安装的孔板分配喷枪冷却空气。空气供给在窑转换期间由压缩空气操作的阀从一个窑膛转到另一个窑膛。在窑停止生产时两个窑膛的喷枪都接受冷却空气。喷枪冷却空气鼓风机被设计为500mbar,超过燃烧空气压力。 风机 点检与维护: ①班前检查各部位的紧固件及定位销是否有松动现象。 ②鼓风机机体内部有无漏水、漏油现象。 ③注意润滑和冷却情况是否正常,主要润滑油的质量,经常倾听鼓风机运行是否有杂音。 ④每天应注意各部润滑油的油量,各部温度变化。 ⑤向油箱注入规定牌号的机械油于二条油位线号,注入润滑油,油面既不能高于油位线,更不能低于油位线。 ⑥鼓风机的过载,有时不是立即显示出来,所以要注意进、排气压力,轴承温度和电机电流的增加趋势来判断风机是否运行正常。 ⑦轴承温度不得高于85℃ ,润滑油温度不得高于65℃ 4、燃料系统 (如图) 设备组成:煤气加压设备系统、煤气控制阀门、煤气燃烧装置、开窑点火装置、煤气温度压力流量检测设备、煤气热值(比重和密度)检测设备 (韦伯仪) 煤气加压设备系统(见右图):三套煤气加压机设备安装在专门的煤气加压站内. 煤气加压机配置 ARF295M 6-250KW 135m3/min 980r/min 电机 YBPT355L2-6,250KW变频风机三台,两开一备 湖南涟钢冶金材料科技公司 600t的麦尔兹石灰窑 如今并流蓄热式(PFR)石灰窑代表了目前最现代化的石灰生产技术,国内已经广泛使用。优点有其生产的产品质量高(石灰活性度高,残余二氧化碳低)适合高品质炼钢的需求;自动化程度高,日常生产简易、安全、可靠;热能消耗最低等。 我们对麦而兹所用石灰石介绍下: 麦尔兹窑石灰石质量要求 各种石灰坚窑都提倡精料入炉,麦尔兹窑显得尤为重要。竖窑煅烧物料都是通过物料和气流间的固相和气相热交换,窑内气流分布与流速直接决定着竖窑的热工制度。入窑石灰石的纯净度与块度比决定着窑内料柱的透气性。所谓精料包括石灰石的化学成分稳定、低熔物较少、块度均匀(即块度比小于2)以及泥沙杂质少等方面。对于麦尔兹数和难度。别外,对石灰石的晶相及热震性能亦有要求。晶粒粗,热震性差,受热易爆裂,这样的石灰石既使化学成分再好也不能使用。 石灰石化学成份% 典型的石灰石化学成分要求: 1.5 酸不溶物 CaO MgO SiO2 S P 灼减 ≥53% ≤1.5% ≤1.2 % ≤1% ≤0.01 % 43.9 % 晶粒大小 石灰石均是晶粒在形成沉积过程中出现的。晶粒结构不同在密度和硬度方面变化也很大。 微 <4nm 细 4-50nm 中等 50—250nm 粗 >250nm(高达约1000nm) 石灰石颗粒形状在某种程序上取决于晶粒的微晶结构但也取决于粉碎机器的粉碎性能。建议使用立方形或球形状的石灰石。可能的话尽量应避免使用层状或片状石灰石。石灰石的结晶构造不仅决定了它的致密性和强度,而且与焙烧后的石灰活性度、强度有密切关系。石灰石晶粒度小煅烧后得到的石灰活性度高,反之则活性度低。 孔隙度和密度 通常使用型石灰石的视孔隙度和视密度的某些数据在表中给出。 工业用石灰石由于再结晶形成条件和程度不同所引起了很宽范围的视孔隙度(0.1-40%)和视密度(1.50-2.90g/cm3)。 工业用石灰石的视孔隙度和视密度 孔隙度 视密度(g/cm3)在110℃ 密实高钙石灰石 0.1到3 多达2.7 大理石 0.1到2.0 2.7到2.8 白垩 15到>40 1.5至2.3 白云石 <1到>10 2.7至2.9 堆密度和粒径 堆密度以多组合的粒子或结块为特点,它是通过测定已知容积中所含松散材料的总质量而确定的。 堆密度主要取决于石灰石的视密度、其粒度分布及其形状。 粒径比为2∶1的碎石灰石、过筛石灰石一般具有1.3-1.6g/cm3的堆密度。 碎石灰石,包括细粒石灰石,具有1.6-1.75g/cm3的堆密度。 机械强度和耐磨性强度 石灰石的机械强度和耐磨性强度必须满足一定的要求以免破、碎裂。输送或通过窑时石灰石颗粒破裂导致产生细粒将降低窑的透气性,气流和传热会受到严重影响。 石灰石的抗压强度从10MPa到200MPa不等。麦尔兹窑内使用的石灰石的抗压强度不应低于30MPa。 石灰石特性数据 项 目 石灰石数据 膨胀系数 20-50°:0.000005/℃ 从20℃加热到800℃时的石灰石的总膨胀约为2-2.5% 导热性 高钙石灰石: 130℃1.6341W/Mk 白云石质石灰石: 123℃1.4246W/MK 综合比热 CaCO3 100℃ 0.874kJ/kg℃ 800℃ 1.104kJ/kg℃ CaO 100℃ 0.786kJ/kg℃ 800℃ 0.887kJ/kg℃ 强度 抗压强度: 10-200MPa 绝对强度: 5-20MPa 抗折强度: 2-7MPa 煅烧过程的有关实验研究 加热期间,石灰石经过下列若干阶段的物理 化学变化。煅烧化学反应从石灰石的颗粒表面开始并且 随着进一步的反应而移至中心部分。传质和传热在此过程并行发生。 在图中可原则上分5个步骤(a - e)描述物理化学现象。 a.通过对流和辐射从周围区域传热至石灰石颗粒表面。 b.通过煅烧的石灰区域的热传导。 c.在进人中心部分的过程中通过石灰一石灰石接触面的化学反应吸收热。石灰石分解成石灰。 d.所产生的CO2从中心部位扩散到颗粒表面。 e.C02从颗粒表面扩散至周围。 步骤b,c和d主要取决于原料而步骤a和e受窑煅烧过程影响强烈。颗粒直径及其密度决定这些进程的速度。在提高的工作温度条件下,机械性能(尤其是石灰石晶体容积)在不同的煅烧阶段发生变化。从图中立方颗粒试样可以看出: a,b.在第一部分加热过程期间,从室温到煅烧温度,石灰石膨胀。 c.开始表面煅烧,表面区域的孔隙容积增大而试样容积保持不变。 d.完成煅烧后,试样达到最大的孔隙度,但立方体容积仍未变化。 e.在温度增高和增加煅烧时间时,石灰晶粒开始烧结成块 在1400℃、b)1300℃、c)1200℃、d)1100℃、e)1000℃时的高钙生石灰的视密度及温度以及煅烧时间 如图所示,由于孔隙容积的影响,生石灰的反应性与视密度不成正比。 高钙生石灰的反应性和视密度之间的关系 . 图中展示较大颗粒尺寸(a)比给定工作温度时的较小的颗粒尺寸在窑内需要更长的停留时间 高钙石灰石密实球面煅烧时间 a)15cm,b)12.5cm,c)l0cm,d)7.5cm,e)5cm,f)2.5cm 麦尔兹窑工艺 工艺流程如下: 矿石原料经筛分,合格原料进入过渡料仓称量后,物料进入有效容积3.5m3上料小车。上料小车由料车卷扬机系统提升至窑顶卸料。窑顶设有7.5m3料仓矿石料首先倒入7.5m3料仓,然后经振动给料机、可逆皮带机、分别给两个称量漏斗。物料称量后经过进料阀门(或布料装置)分别进入双膛竖窑的炉膛内煅烧热工煅烧温度900 - 1200度。煤气加压后由管道送到双膛竖窑。燃烧和石灰冷却的风量由鼓风机站的风机供给。鼓风机站设有助燃风机、石灰冷却风机、喷枪冷却风机。煅烧后的窑内烟气由管道送入烟气除尘装置,除尘后经烟囱排放。 成品经运输储存后外运给用户。 工作原理 麦尔兹窑有两个平行的窑膛,并通过窑体下部的连接通道相连,煅烧工艺有两大特点:并流和蓄热。所谓并流就是在石灰石煅烧时,燃烧产物和石灰石一起并列向下流动这样利于煅烧出高质量的活性石灰。所谓蓄热就是窑膛l的燃烧产物——高温废气通过两窑膛下部的连接通道进入窑膛2。在窑膛2高温废气向上流动,将预热带的石灰石预热到较高温度,把热量积蓄起来。同时高温废气下降到一个很低的温度后排出窑膛。冷却空气和热的石灰发生热交换后亦将热量储存起来参与和冷的石灰石热交换。这种工作原理充分地利用了废气和石灰余热,保证了该种窑具有很高的热效率。 麦尔兹双膛竖窑两个窑膛的功能(煅烧和蓄热)交替互换。即一个窑膛煅烧,另—个窑膛蓄热,12-15分钟后开始换向,两个窑膛的功能随之互换。其详细的生产工艺叙述如下(煅烧原理见示意图): 麦尔兹双膛竖窑属于正压操作,在正常生产情况下,连接通道处压力保持在15-35kPa之间,并且始终是煅烧的窑膛压力高于非煅烧的窑膛压力,从而保证了气体在窑体内的正常流动。 在第一个煅烧周期,助燃空气从窑膛1的顶部进入,并在压差的作用下向下流动。在预热带,助燃空气一边向下流动,一边被热的石灰石预热升温(在烘窑期间,石灰石已被热烟气预热到较高温度)。在到达煅烧带时,与此处均匀布置的喷枪输送进来的煤气混合。因为此处的石灰石已具有很高的温度,当空气和煤气的混合物接触到赤热的石灰石时,便立即燃烧。这样,空气和煤气的燃烧产物和石灰石一起向下流动,这个工艺过程就称为“并流”。并流能够使燃烧火焰与原料石灰石直接接触,并且在很高的热交换效率下石灰石开始煅烧。在到达煅烧带末端时,燃烧废气温度相对降低,又可保证石灰石能够在均匀轻烧状态下完成煅烧。 煅烧完成后,生成的石灰进入冷却带,与从窑底供入的石灰冷却空气接触,进行热交换,使石灰温度降到60-80℃,然后进入窑底料仓,再经窑底振动给料机卸出。石灰冷却空气与石灰完成热交换后,温度升高积蓄热量,并上升到连接通道处,与燃烧废气混合,进入窑膛2。 在窑膛2内,废气由下向上上升,穿过煅烧带后,到达预热带。在预热带,刚装入的石灰石相当于一个大的热交换器。废气与石灰石接触进行热交换,把余热释放给石灰石后下降到120-180℃,从窑顶排出。石灰石吸收了废气余热后,温度升高,把热量积蓄起来,等待下一周期来预热从窑顶供入的助燃空气(这种石灰石先吸热再放热的工艺过程就称为“蓄热”)。一个持续12分钟的煅烧周期完成。 一个煅烧周期完成后,各种气体介质发生以下变化: ·助燃空气和石灰冷却空气停止向窑内供入,打开各自的释放阀排入大气; ·煤气停止向窑内供入,从大回流管道回到煤气管网中;接着,各换向阀(包括助燃空气和废气换向阀、煤气换向阀、喷枪冷却空气换向阀)开始换向,换向时间约需50~60秒。换向期间,活性石灰从窑底卸出。换向完成后,助燃空气和煤气进入窑膛2;喷枪冷却空气转入窑膛l喷枪,对喷枪进行冷却;燃烧废气从窑膛l顶部排出;石灰石从窑膛l顶部装入。这样第二个煅烧周期开始。 窑体内衬及维护 麦尔兹窑体由内到外由镁砖(煅烧带和通道支撑拄为特殊镁砖、冷却段下部为高铝砖)、陶瓷纤维毯、轻质保温砖(密度1.0g/cm3)、轻质保温砖(密度0.6g/cm3)、硅钙板和硅钙板钢壳组成。 下图展示燃烧段区域耐火衬里的典型截面 点火时间(h) 耐火材料典型升温曲线 麦尔兹窑工艺控制和操作 麦尔兹窑工艺控制 工艺计算 以日产400吨的麦尔兹窑为例:(示例) CO CO2 O2 H2 S N2 CH4 H2 焦油含量 15-25% 8-13% <1% <200mg/m3 24-26% 7.5-12% 18-25% <10mg 煤气成份(体积百分数) 煤气消耗量的计算 以煤气的发热值4.18×1675kJ/Nm3,石灰单位热耗4.18×890kJ/kg石灰,为计算依据: 400t/d石灰窑每小时煤气平均消耗量为: 400/24×(890×4.18/1675×4.18)×103=8856Nm3/h 加压机流量计算 Ve=8856×60/55=9660Nm3/h (每小时除去5分钟换向时间) 选用一台6042Nm3/h的罗茨风机,另一台调速后使流量到3620Nm3/h来保证煤气用量 (1)燃烧空气量计算:CO+1/2O2=CO2 H2+l/2O2=H2O CH4+2O2=CO2+2H2O 为了使煤气充分燃烧,并考虑安全操作,取空气过剩系数11%。实际生产时,煤气量根据实际热值计算,燃烧空气量要根据煤气的实际可燃成份和用量来计算。 燃烧空气量=(CO占煤气中体积数/2+H2占煤气中体积数/2+CH4占煤气中体积数×2)×(煤气耗量/小时)×(1/氧气占空气分数×空气过剩率) 燃烧空气量=0,4×8856×(100.21)×1,11=18724Nm3.h 考虑到每小时换向时间约5分钟,以环境温度25℃,海拔高度111米修正风机风量: Ve=18724×(60/55)×(1.013/1.000)×(298/273)=18724×1.206=22581m3/h 在实际操作中,还要根据大气温度修正计算风机风量。 (2)石灰冷却空气量计算: 冷却空气量保持在0.6-0.8标米3/千克石灰范围内,操作人员开始可取0.7标米3 /千克。 冷却空气需量:(0.7×400×1000)/24=11667Nm 3 /h,以环境温度25℃,海拔高度111米,每小时换向停风时间5分钟,修正风机冷却空气流量: Ve=11667×(60/55)×[(273+25)×1.013]/273×1.000=14073m 3 /h 实际操作时,根据环境温度和出灰温度以及烟气中CO含量来修正计算燃烧和石灰 冷却风机风量,出窑石灰温度80~100~C。石灰冷却空气从底部送入石灰窑。

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