節(jié)能減排與節(jié)能環(huán)保石灰窯型選擇河南宏科重工.doc

節(jié)能減排與冶金石灰窯型選擇節(jié)能減排與冶金石灰窯型選擇 2008 年8 月 第33 卷第4 期耐火與石灰?15? 節(jié)能減排與冶金石灰窯型選擇 馬軍(冶金工業(yè)規(guī)劃研究院,北京100711) 摘要:介紹了國(guó)內(nèi)各種石灰窯型的優(yōu)缺點(diǎn),根據(jù)節(jié)能減排的要求,按照不同窯型特點(diǎn),分析窯 型選擇的影 響因素以及對(duì)窯型選擇的看法. 關(guān)鍵詞:石灰窯;優(yōu)缺點(diǎn);窯型選擇 中圖分類號(hào):TK17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-7792(2008)04-0015-04 EnergySaving,PollutantDischargeReduction andTypeSelectionofMetallurgicalLimeKilns MaJun(PlanningResearchInstituteofMetallurgicalIndustry,Beijing100711,China) Abstract:Theadvantagesanddisadvantagesofthevaouskindsofdomesticlimekilnsaredescribed. Accordingtotherequirementsofenergysavingandpollutantdischargereductionandthefeaturesof differentkilns.theinfluencingfactorsforkilntypeselectionareanalyzedandopiniononkilntype selectionisgiven. Keywords:Limekiln;Advantagesanddisadvantages;Kilntype 1 問(wèn)題的提出 石灰作為煉鋼的重要輔助原料.直接影響著 鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)成本.使用優(yōu)質(zhì)活性石灰, 可明顯提高鋼水質(zhì)量,增加鋼產(chǎn)量,降低冶煉成 本,穩(wěn)定生產(chǎn)操作.為冶煉自動(dòng)化創(chuàng)造良好的條 件.現(xiàn)在國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)已普遍認(rèn)識(shí)到建設(shè)活性石 灰生產(chǎn)設(shè)施對(duì)企業(yè)取得顯著經(jīng)濟(jì)效益的重要性. 近五年,我國(guó)鋼鐵行業(yè)活性石灰生產(chǎn)能力進(jìn)入快 速增長(zhǎng)期,活性石灰生產(chǎn)能力由2003 年的850 萬(wàn) t 增加到2007 年的1500 萬(wàn)t.僅2007 年就增長(zhǎng)了 近300 萬(wàn)t】.活性石灰窯型多種多樣.各有其特 點(diǎn),在滿足質(zhì)量要求的前提下,選擇什么窯型, 對(duì)企業(yè)未來(lái)生產(chǎn)運(yùn)行可能產(chǎn)生一定的影響.當(dāng)前, 我國(guó)鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排的任務(wù)十分繁重,作為鋼 鐵生產(chǎn)的組成部分.石灰行業(yè)同樣面臨著壓力. 因此在新形勢(shì)下,未來(lái)的石灰窯型選擇必須把節(jié) 收稿日期:20o8 一O5-16 作者簡(jiǎn)介:馬軍(1959 一),男,高級(jí)T 程師 能減排作為重要的考慮因素.本文就國(guó)內(nèi)主要窯 型及特點(diǎn)作簡(jiǎn)要分析,并就鋼鐵企業(yè)建設(shè)中選擇 窯型的原則和思路提出個(gè)人的觀點(diǎn).供決策者參 考. 2 窯型比選 我國(guó)與世界上主要鋼鐵生產(chǎn)國(guó)在冶金石灰生 產(chǎn)中窯爐種類基本一致.主要有:回轉(zhuǎn)窯,雙膛 豎窯,套筒豎窯,弗卡斯窯(又稱梁式豎窯),焦 炭豎窯等.此外,我國(guó)自上世紀(jì)六十年代開發(fā)了 利用低熱值煤氣的氣燒豎窯以及各類簡(jiǎn)易窯爐 (代表性的有中國(guó)石灰協(xié)會(huì)推薦的節(jié)能立窯).實(shí) 踐證明按工業(yè)化生產(chǎn)條件.回轉(zhuǎn)窯,引進(jìn)類豎窯 (雙膛豎窯,套筒豎窯,弗卡斯豎窯)以及國(guó)產(chǎn)氣 燒豎窯可生產(chǎn)出活性石灰. (1)回轉(zhuǎn)窯:在全世界廣泛采用,回轉(zhuǎn)窯具 有以下優(yōu)點(diǎn):第一,焙燒的石灰質(zhì)量在所有窯型 - 16?REFRACT0RIES&LIMEAug.2008 V0l_33NO.4 中最好;第二.能燒5mm以上的碎石原料,有利 于礦山資源的利用;第三.機(jī)械化程度高,控制 系統(tǒng)簡(jiǎn)單,生產(chǎn)操作容易;第四,單窯產(chǎn)能最高. 其缺點(diǎn)是熱耗比豎窯高.設(shè)備重量大,占地 多,投資高. (2)引進(jìn)類豎窯(雙膛豎窯,套筒豎窯,弗 卡斯豎窯):在全世界廣泛采用,這種類型豎窯具 有以下優(yōu)點(diǎn):第一,焙燒的石灰質(zhì)量好;第二, 廢熱能較充分利用.熱效率較高;第三,與回轉(zhuǎn) 窯相比,占地面積小;第四,排出的廢氣溫度和 粉塵含量較低.易于采取廢氣凈化處理措施,有 利于減少環(huán)境污染. 雙膛窯缺點(diǎn)是機(jī)械設(shè)備復(fù)雜.要求操作工人 素質(zhì)較高.窯體正壓操作,檢修困難.用煤粉作 燃料時(shí),對(duì)煤質(zhì)要求苛刻.套筒窯缺點(diǎn)是窯體結(jié) 構(gòu)復(fù)雜.對(duì)窯襯耐材質(zhì)量和砌筑要求高,日常維 護(hù)量稍大.梁式豎窯不足之處是國(guó)內(nèi)建設(shè)的窯型 少.石灰產(chǎn)品檔次與其它引進(jìn)窯相比稍有差距. (3)國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯:該窯型是國(guó)內(nèi)開發(fā)的傳 統(tǒng)窯型.石灰質(zhì)量適中.在活性石灰窯型中建設(shè) 投資最低.由于采用煤氣為燃料,石灰質(zhì)量在原 燃料條件滿足要求時(shí).可達(dá)到活性石灰標(biāo)準(zhǔn)的下 線.不足之處是窯頂廢氣溫度高,熱效率低,單 窯產(chǎn)量低.近幾年針對(duì)氣燒窯存在的問(wèn)題,國(guó)內(nèi) 開發(fā)研制了改進(jìn)型氣燒窯.原窯型不足之處有所 改善.但投資增高. (4)其它窯型:傳統(tǒng)機(jī)械化焦炭豎窯是國(guó)內(nèi) 焙燒冶金石灰的主要熱工設(shè)備.投資少,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單,操作方便.但也正因?yàn)槿绱?布料不均,無(wú) 有效的調(diào)控手段,造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,指標(biāo)波 動(dòng)大.生過(guò)燒嚴(yán)重.節(jié)能立窯是在簡(jiǎn)易窯的基礎(chǔ) 上對(duì)其窯型結(jié)構(gòu),環(huán)保和供風(fēng)系統(tǒng)改進(jìn)而成.改 進(jìn)后.質(zhì)量明顯提高且穩(wěn)定,投資低,環(huán)保條件 有了很大改善. 表1 列出了國(guó)內(nèi)主要窯型近三年主要技術(shù)經(jīng) 濟(jì)指標(biāo)的平均值【2,從中可以粗略分析各窯型的 主要特點(diǎn). 表1 冶金石灰窯型技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)比較 3 窯型選擇的影響因素分析 不同窯型,特點(diǎn)各異;不同企業(yè),不同時(shí)期, 選擇窯型時(shí)各項(xiàng)特點(diǎn)的權(quán)重也有所不同. 3.1 從節(jié)能減排因素考慮 能耗水平以麥爾茲雙膛豎窯最好.國(guó)產(chǎn)氣燒 豎窯最差.雙膛豎窯設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)獨(dú)特.其熱效率可 達(dá)到85%以上.最低的熱耗,意味著最低的能源 消耗,意味著最低的廢氣污染物因子(NOx, SOx,CO:)排放.國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯由于設(shè)計(jì)缺陷, 并采用低熱值燃料.窯頂廢氣溫度過(guò)高,導(dǎo)致能 源消耗在所有窯型中最高. 分析各種窯型環(huán)保特性.回轉(zhuǎn)窯的廢氣含塵 濃度最高,數(shù)倍于其它窯型,主要原因是回轉(zhuǎn)窯 特殊的焙燒物料運(yùn)動(dòng)方式所造成. 3.2 從資源綜合利用因素考慮 傳統(tǒng)的豎窯焙燒原料塊度要求應(yīng)大于40mm, 而石灰石礦山開采,其原礦塊度組成一般小于4O mm的占到總量的1/3 左右.考慮綜合利用因素, 回轉(zhuǎn)窯具有很大的優(yōu)勢(shì)(10mm以上).近年來(lái), 麥爾茲公司開發(fā)出一種專有技術(shù),雙膛豎窯可以 焙燒20mm以上的石灰石原料,因此從資源綜合 利用角度看,回轉(zhuǎn)窯和雙膛豎窯有利于提高資源 綜合利用率.在水泥行業(yè)不發(fā)達(dá)地區(qū),碎石資源 綜合利用顯得尤為重要. 3.3 從生產(chǎn)規(guī)模因素考慮 2008 年8 月 第33 卷第4 期耐火與石灰?17? 在石灰行業(yè),設(shè)備大型化是發(fā)展方向,大型 化有利于生產(chǎn)管理,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低燃料 的單耗.從技術(shù)成熟,應(yīng)用實(shí)踐看,目前回轉(zhuǎn)窯 最具備大型化條件.回轉(zhuǎn)窯焙燒石灰單窯年產(chǎn)能 最大可達(dá)到50 萬(wàn)t.引進(jìn)類豎窯產(chǎn)能最大可達(dá)到 20 萬(wàn)t 左右,而國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯最大僅為5 萬(wàn)t. 3.4 從產(chǎn)品質(zhì)量因素考慮 石灰窯型按產(chǎn)品質(zhì)量(活性度)劃分大體可 分為三個(gè)檔次:第一檔次,回轉(zhuǎn)窯,雙膛豎窯, 套筒豎窯,活性度在350ml 左右;第二檔次,弗 卡斯豎窯,國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯,活性度在320ml 左右: 第三檔次,焦炭豎窯,節(jié)能立窯,活性度在 280ml 左右.因此,生產(chǎn)活性石灰的窯型應(yīng)從前 兩個(gè)檔次中選擇. 3.5 從經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)角度分析 煉鋼生產(chǎn)必須采用活性石灰.因此選擇生產(chǎn) 煉鋼用活性石灰的窯型必須從回轉(zhuǎn)窯,引進(jìn)類豎 窯以及國(guó)產(chǎn)氣燒窯中選擇.當(dāng)不考慮活性度指標(biāo) 所帶來(lái)的對(duì)煉鋼的經(jīng)濟(jì)效益影響因素時(shí).可以通 過(guò)計(jì)算不同窯型壽命期內(nèi)單位產(chǎn)量年費(fèi)用值(即: 各年發(fā)生費(fèi)用的折現(xiàn)值累計(jì)后的年值)大小來(lái)進(jìn) 行窯型運(yùn)行費(fèi)用的比選.用以下公式3計(jì)算: ,V=Ic0t(P/F,i,t)I(A/P,i,n)Lt=0J 式中:n 一壽命期期數(shù) t 一壽命期內(nèi)時(shí)間序列,t=1,2,n i 一基準(zhǔn)收益率 CO.一第t 年的費(fèi)用流出值 P 一現(xiàn)值 F 一終值 A 一年值 從測(cè)算結(jié)果分析,窯型的建設(shè)期一次性投資 與生產(chǎn)期每年經(jīng)營(yíng)費(fèi)用相比,后者是決定因素. 比如.雙膛豎窯與國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯相比.雙膛窯建 設(shè)投資雖高,但由于消耗低,年經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低,從 整個(gè)設(shè)備壽命期考察.選擇雙膛豎窯比國(guó)產(chǎn)氣燒 豎窯經(jīng)濟(jì)上更加合理(即累計(jì)各年費(fèi)用折現(xiàn)值 低).若考慮兩種窯型的產(chǎn)品質(zhì)量所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效 益因素.雙膛窯優(yōu)勢(shì)更加明顯. 3.6 從燃料適應(yīng)性因素考慮 企業(yè)的燃料條件是選擇窯型一個(gè)重要因素. 回轉(zhuǎn)窯必須使用以焦?fàn)t煤氣為主的高熱值煤氣 (3500x4.18kJ?m以上),也可以使用煤粉;雙膛 窯,套筒窯,雙梁窯等進(jìn)口豎窯可使用以轉(zhuǎn)爐煤 氣為主的混合煤氣(1800x4.18kJ?m.左右);豎 窯規(guī)格較大時(shí).煤氣熱值應(yīng)適當(dāng)調(diào)高為好,否則 會(huì)影響石灰窯的利用系數(shù).煤氣不足時(shí).也可燒 煤粉.套筒窯還可以焦炭和煤氣混燒,焦炭加入 量最大為總熱值的30%:國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯可采用低 熱值煤氣lO00x4.18kJ?m,對(duì)煤氣綜合利用有 利,但廢氣量大,能源消耗極高.焦炭豎窯只能 以焦炭為燃料. 4 對(duì)窯型選擇的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí) 在鋼鐵行業(yè)內(nèi).人們已認(rèn)識(shí)到活性石灰在鋼 鐵生產(chǎn)中所發(fā)揮的作用.但選擇什么樣的焙燒石 灰窯型則需要各企業(yè)根據(jù)各自的具體情況經(jīng)過(guò)調(diào) 查,比選,論證后決定.筆者就此提出幾點(diǎn)認(rèn)識(shí). 4.1 鋼鐵行業(yè)應(yīng)全面推廣采用活性石灰窯型 石灰作為熔劑主要用于鋼鐵生產(chǎn)中的煉鋼和 燒結(jié)工序.而活性石灰窯型的產(chǎn)能目前僅能滿足 鋼鐵生產(chǎn)總用量的一半.即仍有一半的普通石灰. 采用活性石灰煉鋼在鋼鐵企業(yè)已形成共識(shí).各鋼 鐵企業(yè)近年來(lái)活性石灰窯的建設(shè)速度正在加快. 但是對(duì)于燒結(jié)生產(chǎn)所使用的石灰熔劑.質(zhì)量差距 很大.一些企業(yè)受傳統(tǒng)觀念影響.對(duì)燒結(jié)用石灰 重視不夠.目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)仍采用簡(jiǎn)易窯或土 窯生產(chǎn).生產(chǎn)過(guò)程無(wú)質(zhì)量保證措施.石灰產(chǎn)品質(zhì) 量差.同時(shí),從節(jié)能減排角度看,這類窯型基本 無(wú)環(huán)保措施,能耗高,當(dāng)屬淘汰之列. 燒結(jié)生產(chǎn)配加活性石灰的效果有以下幾個(gè)方 面:有利于強(qiáng)化燒結(jié),實(shí)現(xiàn)厚料層燒結(jié),燒結(jié) 速度明顯提高,燒結(jié)產(chǎn)量增加,此外燒結(jié)礦品位 得到改善. 4.2 堅(jiān)持大型化的方向 目前.在國(guó)內(nèi)很多鋼鐵企業(yè)仍在籌劃建設(shè)活 性石灰生產(chǎn)設(shè)施.而在未來(lái)5-10 年,隨著我國(guó)鋼 材市場(chǎng)增長(zhǎng)趨勢(shì).很多鋼鐵企業(yè)都制定未來(lái)的發(fā) 展規(guī)劃.改變石灰生產(chǎn)落后現(xiàn)狀與滿足未來(lái)的發(fā) 展是企業(yè)面臨的兩個(gè)問(wèn)題.因此在石灰窯型選擇 時(shí).應(yīng)注意統(tǒng)籌協(xié)調(diào)好現(xiàn)狀與未來(lái)的關(guān)系.可適 當(dāng)在規(guī)格上選大.以避免窯型規(guī)格過(guò)小,窯爐座 數(shù)過(guò)多的狀況.設(shè)備大型化,有利于降低燃料和 動(dòng)力消耗.減少污染.是企業(yè)發(fā)展的必由之路. - l8-REFRACT0RIES&UMEAug.2008 Vo1.33No.4 4.3 選擇窯型必須與鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品規(guī)模和品種 相適應(yīng) 先進(jìn)的焙燒窯爐可以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的活性石灰. 但先進(jìn)的生產(chǎn)窯爐往往造價(jià)高,生產(chǎn)成本高.企 業(yè)選擇什么檔次的窯爐主要取決于經(jīng)濟(jì)實(shí)力,在 此前提下一般而言生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)板材,管材,優(yōu)質(zhì)特 殊鋼材,優(yōu)質(zhì)建筑鋼材的企業(yè)都需要最好的活性 石灰,以提高鋼水的脫硫,脫磷效果.對(duì)生產(chǎn)以 普通建筑鋼材為主的企業(yè),在資金條件緊張的情 況下,低檔活性石灰也可滿足其煉鋼的要求.在 規(guī)模上,大型企業(yè)(每年800 一l000 萬(wàn)t 鋼以上) 所建石灰窯爐應(yīng)首選年產(chǎn)20 萬(wàn)t 以上的大規(guī)格窯 型,這樣可以充分發(fā)揮設(shè)備優(yōu)勢(shì),低成本的生產(chǎn) 優(yōu)質(zhì)活性石灰.中型企業(yè)(每年200800 萬(wàn)t 鋼) 可選擇年產(chǎn)l0 萬(wàn)t 以上的窯型,既可避免選擇大 規(guī)格設(shè)備單機(jī)生產(chǎn).也滿足設(shè)備大型化的需要. 小型企業(yè)(每年200 萬(wàn)t 鋼以下)多選擇年產(chǎn)5 萬(wàn)t 左右的豎窯,以保證設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn).正常生 產(chǎn). 4.4 窯型選擇要充分考慮國(guó)情 節(jié)能減排,提高土地利用率是我國(guó)今后相當(dāng) 一 段時(shí)間工業(yè)建設(shè)的指導(dǎo)方針.回轉(zhuǎn)窯優(yōu)點(diǎn)很多, 但是廢氣量大,熱效率低,只能使用高熱值燃料, 占地面積大.筆者通過(guò)多年的調(diào)查研究認(rèn)為.根 據(jù)中國(guó)國(guó)情,回轉(zhuǎn)窯不宜過(guò)量發(fā)展,特別是我國(guó) 中小型鋼鐵企業(yè)應(yīng)慎重選擇回轉(zhuǎn)窯.即使大型鋼 鐵企業(yè),全部回轉(zhuǎn)窯方案也存在很多弊病.回轉(zhuǎn) 窯最重要的優(yōu)點(diǎn)之一是能”吃”細(xì)粒原料,有利 于原料綜合利用.但中國(guó)水泥工業(yè)發(fā)達(dá),使得細(xì) 粒原料可以作為水泥生產(chǎn)原料,得到綜合利用而 不被浪費(fèi),這一點(diǎn)與很多發(fā)達(dá)國(guó)家不同.在國(guó)內(nèi) 各企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中沒(méi)有回轉(zhuǎn)窯的石灰企業(yè)原料綜 合利用問(wèn)題絕大多數(shù)得到解決. 豎窯中,國(guó)產(chǎn)氣燒豎窯已基本完成歷史使命, 其熱效率低,能耗高已成為致命缺點(diǎn).雖然國(guó)內(nèi) 很多鋼鐵企業(yè)仍在應(yīng)用,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看.應(yīng)該逐步 減少.在雙膛豎窯,套筒豎窯,弗卡斯豎窯三類 引進(jìn)豎窯窯型中,雙膛豎窯以其最高的熱效率, 目前獲得最多企業(yè)的青睞,筆者認(rèn)為在鋼鐵企業(yè) 中應(yīng)作為今后重點(diǎn)考慮的窯型.特別是最近麥爾 茲公司推出的燒小塊原料雙膛窯型,更增加了雙 膛窯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì). 4.5 窯型與規(guī)格盡可能統(tǒng)一 新建石灰窯型的確定除工藝技術(shù)因素外,還 要依據(jù)企業(yè)場(chǎng)地條件,資金狀況,燃料條件等外 部因素來(lái)決定.選擇的窯型和規(guī)格以盡可能單一 為原則.設(shè)備的統(tǒng)一有利于生產(chǎn)管理,職工培訓(xùn), 減少備品備件庫(kù)存.從而可降低生產(chǎn)成本. 參考文獻(xiàn) (1劉啟勝,尹保明.(2007 年中國(guó)石灰行業(yè)發(fā)展報(bào)告 2依據(jù)2005-2(KF/年中國(guó)石灰協(xié)會(huì)發(fā)布的中國(guó)石灰行業(yè)發(fā)展報(bào) 告整理 (3芮光雨等.項(xiàng)目決策分析與評(píng)價(jià) (4葉恩東.活性石灰對(duì)攀鋼釩鈦磁鐵礦燒結(jié)的影響 (上接第14 頁(yè)) 漿一定要飽滿,磚縫要小于1.5mm,下拱要預(yù)砌 筑,保證弧度符合要求,