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燃烧低热值煤气双膛环保石灰窑技术应用

来源:金永窑炉 日期: 2023-02-14 阅读次数:

燃低热值煤气双膛环保石灰窑技术应用,是非常有意义的研发,石灰窑属于一种高能高的工业窑炉,通过各种技术提高燃料的利用率,增加燃料的使用范围,是非常有意义的一件事情。

双膛环保石灰窑

近几年国家大力提倡优化炼钢工艺、提高钢材质量,活性石灰作为钢铁生产的重要辅料,对优化钢铁冶炼具有积极的作用。引进先进窑型、淘汰老式窑炉已成为石灰行业发展的必然趋势。由于双膛竖窑具有石灰质量好、热耗低、控制先进等优势,因此受到各大企业的青睐。钢铁企业在生产过程中伴生大量低热值煤气,如果能有效利用这部分能源,将会为企业节约大量成本。但当时国内外的双膛竖窑是以中、高热值煤气为燃料(即热值≥1300x4.18kJ/Nm3),在双膛竖窑上使用低热值煤气尚无先例。当双膛竖窑使用低热值煤气作燃料时会产生很多问题,窑膛内的煅烧温度会偏低,石灰石分解速度变慢,进而影响石灰的煅烧质量和产量,并且低热值煤气燃烧后产生的废气量更大,窑内流通阻力和排烟热损失都相应增大。为解决这些问题,很多企业都在利用自有专利,结合双膛竖窑煅烧技术和低热值煤气应用技术,进行600t/d低热值煤气双膛竖窑技术开发。

技术原理及性能指标: 

本项目应用于石灰、白云石生产领域,涉及使用低热值煤气的双膛石灰竖窑。

双膛环保石灰窑配置两个窑膛,每个窑膛分预热带、煅烧带和冷却带。一个窑膛内助燃空气与燃料在煅烧带混合燃烧,气流与石灰石并流向下加热煅烧,并流加热具有热交换效率高和不过烧等优点。烟气与下部冷却石灰后的空气在两个窑膛中间的连接通道汇合,进入另一窑膛与该窑膛冷却石灰后的空气一并向上运动,预热逆流向下的石灰石。双膛窑并流煅烧、逆流预热,周期性交换窑膛功能,具有很高的热效率,是目前公认的最节能型窑炉。

但使用低热值煤气时,煅烧温度低,石灰石分解速度慢,产能降低;在相同产量和质量的条件下,使用低热值煤气时需要更多的燃料,排烟量也要增加很多,且排烟温度高,热耗也要高于使用高热值燃料的窑炉。本项目在如下方面进行了改进和创新。

1、窑体结构:

根据热工计算调整了煅烧带和连接通道的尺寸;采用平吊顶浇注形式用于连接通道,降低施工难度和方便安装预热器。

2、双膛环保石灰窑加料装置:

将旋转升降式布料器和窑膛关闭闸板,合并成固定式旋转加料装置,既起到加料及密封作用,又简化系统流程。

3、新增煤气预热装置:

利用多余的废气显热预热煤气,提高煅烧温度,降低热耗;新增设备稳定运行的安全保护系统。

双膛环保石灰窑

技术的创新性与先进性: 

1、在窑连接通道处安装换热器预热煤气,回收多余高温废气显热, 换热器带有新创的“一种用于金属换热器的高温烟气自动调温方法”、“一种换热器端部密封结构” 和“用于换热器的自动除垢装置”的新技术。提高煤气的显热、煅烧温度、加快石灰石的分解速度、降低出窑废气温度、减少排烟热损失、降低热耗,解决了煤气换热温度和金属换热器入口烟气温度的波动问题、换热器端部充惰性气体保护、泄露自动报警、换热器管路堵塞的问题。

2、调整了窑炉结构尺寸和砌筑结构形式,减小了窑内流通阻力,提高窑的有效容积和物料停留时间,有利于低热值煤气的低温煅烧。环形通道及连接通道顶部采用平吊顶结构,隔热性能好,且方便施工。

3、本项目用新创的“一种旋转加料密封装置”的固定式旋转布料器代替旋转料斗和窑膛关闭闸板的设备组合,简化了工艺流程,节省了设备运行时间,并提高了布料均匀性。

4、窑顶设掺风冷却结构,降低窑顶废气温度,对加料密封结构进行冷却保护。

双膛环保石灰窑

什么是低热值煤气:

煤或焦炭等固体燃料气化所得热值较低的气体燃料。组成中可燃组分有氢、一氧化碳,并含有氮、二氧化碳等不可燃组分。热值约在3800~11200kJ/m3之间,易燃、易爆、有毒性。低热值煤气按来源不同有发生炉煤气、水煤气、半水煤气和高炉煤气四种。水煤气、半水煤气用于进一步化学加工;而发生炉煤气、高炉煤气则作为工业炉燃料气。

工业中使用的这种煤气,一般都是高炉煤气,是炼铁时的副产物。在炼铁高炉里,焦炭与鼓入的空气作用转化成一氧化碳和二氧化碳。一氧化碳除一部分用于还原铁矿石外,其余的与其他气体一起混入高炉出口的煤气中。这种煤气中不可燃气体含量(体积%)更高,含氮58、二氧化碳11,其他为一氧化碳28、氢2.7、甲烷0.3。因此热值更低,约为3800kJ/m3(标准状态)。在冶金联合企业内,高炉煤气多用作焦炉及冶金加热炉的燃料气。

高炉煤气副产量一般为高炉鼓风量的1.35~1.4倍,折合每吨焦炭约为3100m3,每吨铁约为1600m3[3]。目前高炉炼铁的方式主要有2种,一是趋于大型化,其产品用于炼钢并进行深加工生产钢材;另一种是小型高炉,主要用于“短流程”铸造工艺生产铸造生铁。铸造生铁中硅、碳含量高于炼钢生铁,在冶炼过程中单位产品消耗的焦炭量比炼钢生铁要大,因此副产的高炉煤气的CO含量相对高一些,热值较高(表1)。另外利用高炉生产硅铁、锰铁等产品,由于需要的还原温度较高,生产过程副产的煤气也具有较高的热值。

针对燃烧低热值煤气双膛环保石灰窑技术应用是一种很好应用方向,值得我们进行各种技术研发投入。

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