高炉焦炉混合煤气煅烧生产石灰

赵晓霞

（天津天铁冶金集团石灰石矿，河北涉县056404）

高炉焦炉混合煤气煅烧生产石灰

赵晓霞

（天津天铁冶金集团石灰石矿，河北涉县056404）

为提高石灰竖窑的产量，将采用高炉煤气煅烧生产石灰的竖窑改为采用煤气热值较高的高炉和焦炉混合煤气煅烧生产石灰，，通过调整操作方法，在保证石灰质量的同时，提高了石灰的产量，保证了生产需要。

石灰竖窑；高炉煤气；焦炉煤气

1 引言

天津天铁冶金集团石灰石矿有5座150 t/d竖窑，2座600 t/d回转窑，2009年投入使用6座300 t/d煅烧石灰的竖窑，随着集团公司的不断发展，新一烧的投入使用，烧结、炼钢、热轧等分厂对石灰的需求量日益增加，为满足用灰需求，就必须在现已有基础上对石灰竖窑的煅烧提出改进，提高产量。

现有的竖窑所使用的燃料全是高炉煤气，其热值是800～1 000 kJ/m3，若在高炉不顺、煤气不稳，波动频繁时，300 t竖窑的日产量必会受到影响，不能满足使用量，甚至在煤气最低限度时还会影响石灰的品质。经理论分析，在此提出将石灰竖窑的煤气燃料由纯高炉煤气煅烧改为高炉煤气和焦炉煤气混配在一起的混合煤气（以下简称混合煤气）用来煅烧石灰竖窑的建议。

2 竖窑的燃料种类和流程简介

焙烧石灰用的燃料分为气体燃料、液体燃料和固体燃料3种。其中气体燃料包括：焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气及混合煤气等。

2．1 竖窑的燃料种类

2．1．1 焦炉煤气

它是在焦炉煤气时炼焦过程中产生的，其主要成分是H2，约占50%～58%，次之是CH4，约占22%～25%，另外还含有少量的CO（5%～8%）、CO2（1．5%～3．0%）、N2（3%～7%）和O2（＜0．5%）等。

焦炉煤气是无色有臭味的气体，含氢较多，燃烧速度快，火焰较短，其中可燃成分较高（约90%左右），因含有CO和少量的H2S而有毒。其着火温度为600～650℃，发热值高16 720～18 810 kJ/m3。焦炉煤气如果净化不好，将含有较多的焦油和萘，就会堵塞管道和管件，不利于使用和操作。

2．1．2 高炉煤气

高炉煤气是在炼铁过程中产生的，其主要成分是CO，高炉煤气中含有CO为25%～30%、H2为2%～4%、N2为55%～58%、CO2为13%～16%以及少量的CH4等。

高炉煤气是无色无味的有毒气体，理论燃烧温度为1 400～1 500℃，发热值约为3 768～4 187 kJ/ m3。高炉煤气多用于竖窑焙烧石灰，但是因为理论燃烧温度较低，窑的利用系数也较低，有的竖窑用高炉煤气和空气双预热的方法来提高窑温，进而提高竖窑的利用效率，操作方便，效果较好。

2．1．3 转炉煤气

转炉煤气是再炼钢过程中产生的，其主要成分CO约为45%～65%左右，其次是CO2和N2，CO2约为15%～25%，N2约为24%～38%，另外还有少量的H2＜2%、O2约为0．4%～0．8%等。发热值约为6 280～7 536 kJ/m3，实际使用时操作相对复杂，要求比较高。

2．1．4 混合煤气

混合煤气就是由两种或者两种以上的煤气混配在一起而成的煤气，它主要是为了满足用户对煤气的特定热值的需求而采用的高热值煤气与低热值煤气调配而成。

2．2 石灰竖窑的设备构造和工艺流程

天津天铁冶金集团石灰石矿300 t竖窑的构造主要是由原料称量输送设备（输送皮带、电振给料机和电子称量斗）、加料设备（卷扬机和双斗提升机）、窑体、出料设备（托板、上下闸板、电振出料机和成品输送皮带）、煤气燃烧设备（煤气烧嘴）、煤气预热设备（煤气预热器）、鼓风设备（罗茨鼓风机）、排烟及废气净化设备（离心式引风机和脉冲式布袋除尘器）、电气、仪表控制装置等组成。

石灰石矿300 t竖窑的工艺流程中包含上料系统、煅烧过程、出料系统。

上料系统是原料通过电动振筛进行筛分，严格控制石灰石的粒度，将粒度为40～80 mm的石灰石经原料皮带送至6#～11#竖窑窑前料仓，经过电子称量斗进入双料提升机料车内，送至竖窑顶部供料斗，石灰石通过料封管进入窑内，并使用超声波料位探测器探测料位。

煅烧过程主要分为三带：预热带、煅烧带、冷却带。煅烧带所用的高炉煤气经过煤气加压站加压后送至窑前，由煅烧带下半部的专用煤气烧嘴送入窑内。煅烧所用的空气则通过2台独立设置的罗茨鼓风机供给，其中燃烧所用的一次助燃空气经过烧嘴进入窑内，二次助燃空气即冷却空气则从窑的底部供给。煤气和空气在竖窑内混合燃烧，产生的热量使物料充分分解，在引风机的作用下，窑顶处于负压状态，废气上升将预热带的原料进行预热，然后通过预热器预热将空气和煤气预热，热交换后经过带有冷却器的脉冲式布袋除尘器除尘后，最终由排烟机排至大气中。在煅烧带烧出的石灰随着物料的下移，经冷却风慢慢冷却，使出灰温度控制在100℃以下。在煅烧过程中，三个阶段应保持稳定，以确保竖窑的顺行。

出料系统是由竖窑底部的出料设备完成成品石灰输出的。成品石灰通过液压托板出料机卸入集料漏斗，在通过液压卸料的上下闸板卸入卸料料斗，最后由电振卸料机连续卸到成品输送皮带上。成品经过筛分后，筛上料进入6#～7#块灰仓，筛下料分别进入1#～4#环锤破碎仓，经环锤破碎成小于3 mm粉后经过板链式提升机及刮板输灰机进入1#～5#粉灰仓储存，如图1所示。

3 理论分析混合煤气煅烧竖窑

天津天铁冶金集团石灰石矿300 t石灰竖窑是适用于低热值燃料的煅烧，因焦炉煤气的热值过高，如果掺入的焦炉煤气比例过大，则不利用耐火材料的长期使用，窑壁效应明显，易损坏窑墙，故在此次高焦煤气煅烧竖窑的理论分析过程中，假设焦炉煤气的掺入量为5%，理论计算如下。

3.1 高炉煤气与混合煤气煅烧过程对比

假设纯高炉煤气和混合煤气流量均为12 000 m3/h，其高炉煤气热值为850 kcal/m3，焦炉煤气热值为4 000 kcal/m3，空气过剩系数为1．3，助燃风与冷却风之比为2∶3，石灰石单位产品的热耗为1 050 kcal/kg(高炉煤气成分：CO占24%，CO2占10%，N2占66%；焦炉煤气成分：CO占4%，CH4占27%，H2占56%，CO2占1%，N2占10%)。

煤气燃烧中的反应式：

3．1．1 纯高炉煤气与混合煤气发热量对比

纯高炉煤气的发热量：

混合煤气的发热量：

3．1．2 纯高炉煤气与混合煤气风气配比、助燃和冷却风的调整

纯高炉煤气理论需要的空气量：

则实际空气量：

助燃风、冷却风流量分别为：

混合煤气理论需要的空气量：

则实际空气量：

助燃风、冷却风流量分别为；

通过以上数据可以助燃风流量增加了1 084 m3/h，冷却风增加了1 628 m3/h，根据鼓风机1 Hz风量为333 m3/h来计算助燃风提高3 Hz、冷却风提高5 Hz，才能满足空气量的需求。

3．1．3 纯高炉煤气与混合煤气煅烧竖窑的产量对比

纯高炉煤气12 h理论的产量为：

混合煤气12 h理论产量为：

图1 300 t气烧竖窑生产工艺流程图

3．2 使用混合煤气煅烧竖窑的优势之处

通过以上理论计算的数据可以看出，在高炉煤气中掺入5%的焦炉煤气，使用混合煤气煅烧300 t竖窑的情况下，因焦炉煤气的热值高，使混合煤气的发热量增加1 890 000 kcal/h，在其它条件不变的情况下，一座石灰竖窑12 h产量增加了21 t，若混合煤气稳定，则一座石灰竖窑一月（按30天计算）可增加产量1 260 t。理论分析使用混合煤气煅烧石灰竖窑是提高产量的可行性方法之一。

4 使用混合煤气煅烧竖窑的操作方法

使用混合煤气煅烧石灰竖窑时，要把石灰竖窑的煅烧带适当的延长，使生石灰能够得到充分的预热，从而避免火焰集中燃烧造成结瘤。

由于煤气热值的提高，发热量的增加，每班制定竖窑的计划产量也应随之进行调整，上料周期、出料系统的出料周期和出料次数也要改变，根据竖窑快速均匀连续出料的原则，使物料在窑内得到充分的预热、煅烧和冷却，这样才能保证炉况的稳定。

在高炉煤气中掺入5%的焦炉煤气，使用混合煤气煅烧石灰竖窑，通过上述理论计算，混合煤气所需空气量增加，煤气的燃烧速度就会增加，窑壁效应比使用纯高炉煤气的时候明显，所以及时合理的调整风气配比才能减少对窑墙的损坏，延长窑的使用寿命。经初步计算后，在操作中助燃风应提高3 Hz、冷却风提高5 Hz来满足混合煤气所需的空气量。

时刻注意窑废气温度的变化，避免出现废气温度过高的情况，当温度过高时，应打开掺冷阀，防止废气温度过高，烧坏除尘布袋。

加强巡检力度，尤其是对窑皮温度的测量，一旦发现有局部温度过高的情况应及时进行处理。

5 结束语

通过对用混合煤气煅烧石灰竖窑的理论分析，不难看出竖窑的产量不但增加了，而且对天津天铁冶金集团的煤气资源有了更合理的使用，在高炉煤气不足的情况下也能保证足够产量供应，应不断总结、实践、创新，完善竖窑石灰煅烧的技术，提高煅烧石灰的能力。

[1]初建民，高士林.冶金石灰生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2009.

[2]韩景玉，孔祥新，马金邦.煅烧冶金石灰活性度分析[J].天津冶金，2007（6）：9-12.

Production of Lime with Blast Furnace Gas and Coke Oven Gas Mixture

ZHAO Xiao-χia
(Limestone Mine of Tianjin Tiantie Metallurgical Group Co．,Ltd．,She County, Hebei Province 056404,China)

In order to increase the production of lime kiln,BF gas fired lime kiln was modified into one fired with blast furnace gas and high content coke oven gas mixture which was of higher calorific value．By the adjustment of operation method,lime production was increased while lime quality ensured．The production requirement was met．

lime kiln;blast furnace gas;coke oven gas

10．3969/j．issn．1006-110X．2015．03．005

2015-01-10

2015-01-30

赵晓霞（1985—），女，本科，主要从事煅烧石灰竖窑方面的研究工作。