湛江钢铁石灰工程中的先进技术

施宇亮

(宝钢工程技术集团有限公司 上海201900)

1 前言

随着炼钢工业的发展，冶炼技术的不断提高，炼钢生产对主要造渣剂-石灰的质量提出了越来越高的要求。炼钢工作者常说：“要炼好钢必须造好渣”，概括了石灰质量对炼钢造渣工艺的重要性。实践证明，凡采用活性石灰炼钢的企业都取得了显著的经济效益。因此采用性能活泼、反应能力强、造渣溶解速度快的活性石灰是当今我国炼钢生产技术的发展趋势。[1]

由于炼钢用活性石灰的生产与石灰窑的窑型有关，根据调研，我国大部分满足炼钢快速冶炼用的活性石灰都是由回转窑、双膛窑和套筒竖窑生产的，如何提高回转窑、双膛窑和套筒竖窑的生产效率，降低生产成本，优化生产环境，这是市场发展的需要，也是设计者致力追求的目标。

2 工程概况

湛江钢铁石灰工程根据炼钢和烧结的需求，建设规模的活性石灰及轻烧白云石实际总产量为84.59万t/a，共建设两座1000TPD回转窑、一座600TPD双膛竖窑及公辅配套设施，并预留后期发展用地。

湛江钢铁石灰工程目标为打造国内样板厂，其在工艺路线设计、主要装备的选择等方面都要求很高。

采用回转窑和双膛竖窑结合的方式，最大限度地降低原料消耗系数，并提高低热值煤气的利用率。

2.1 工艺路线

原料石灰石采用水洗工艺，可以去除石灰石原料中的大量有害杂质，如SiO2等，避免有害物质在窑内煅烧时影响石灰的焙烧，产生结瘤、结圈等问题。但是水洗系统产生的污泥，对环境形成了二次污染，处理这部分污泥给生产方带来非常麻烦的问题。

湛江钢铁石灰工程回转窑和双膛窑生产采用的原料石灰石均不采用水洗处理，简化了工艺，目前回转窑和双膛窑生产正常，生产的活性石灰和轻烧白云石均完全满足炼钢对高品质活性石灰的需求。

湛江钢铁石灰工程的回转窑和双膛窑活性石灰生产线主要采用了振动筛筛分系统，双膛窑系统将小于40mm的石灰石送至回转窑原料系统供回转窑使用，回转窑系统将小于15mm的石灰石细粒筛分后返回原料场供其它用户使用。原料系统中振动筛采用了高效棒条式振动筛，筛分效率高，可以非常有效去除粉料，避免筛网堵塞等问题，对原料的粒度提供了可靠保证，为回转窑的正常焙烧创造了有利条件。

2.2 原料与燃料

2.2.1原料利用

600t/d双膛窑采用40～80mm的石灰石作为原料，1000t/d回转窑采用15～40mm的石灰石作为原料。双膛窑在进窑前对原料石灰进行分级处理，小于40mm的石灰石直接送至回转窑原料系统后供回转窑使用。有效提高原料石灰石的利用率，降低石灰生产成本。

2.2.2燃料利用

石灰窑焙烧生产中，最主要的消耗是原料和燃料，而燃料的消耗占整个石灰生产成本的80%～90%，如何降低燃料消耗，直接关系到活性石灰的生产成本。

回转窑是目前世界上主流石灰窑中单窑产量最高的窑型，可以实现高产量生产，其最高产量可达到1100t/d以上。回转窑对燃料的热值要求较高，在确保活性石灰产量和质量的情况下，最理想的燃气热值应大于14630kJ/Nm3。本工程中考虑因素：1)对焦炉煤气的节约问题；2)减少回转窑采用煤粉作为燃料而产生的结圈等问题。故回转窑采用焦炉煤气和转炉煤气混合的燃料，其热值达到14630kJ/m3，实现了对能源的节约和有效利用，也确保了回转窑的正常生产。

双膛窑是目前主流窑型中最为节能的一种窑型，其单位热耗可控制在3720kJ/kg石灰以内，其可采用热值大于6688kJ/Nm3的低热值煤气，可以直接采用转炉煤气作为燃料，极大提高了低热值煤气的利用率，降低了煤气的消耗。同时其具有布置紧凑、工艺流程短捷、环保效果好、自动化程度高、耐材砖型数量少而简单等特点。[3]

2.2.3产品品质

回转窑生产的活性石灰经过宝钢多少年的实践，其活性度、CaO含量等指标完全满足炼钢的需求，回转窑生产的活性石灰从目前使用的情况看，在几种主流窑型中，其品质对提高炼钢造渣速度方面有着明显的优势。

目前湛江钢铁石灰工程的两座回转窑生产的活性石灰，活性度达到360ml以上，CaO达到95%以上，完全满足了炼钢的需求。双膛窑作为世界上先进的窑型之一，其生产的活性石灰可达到350ml以上，CaO和残余CO2指标均可达到要求，完全满足湛江炼钢和烧结的需求。

3 先进技术

3.1 节能技术

3.1.1耐材节能

为达到节能、环保、降低窑壳温度和安全运行的目的，1000TPD石灰回转窑采用新的材质配置方案，煅烧带采用镁尖晶石橄榄石复合砖，过渡带采用低导热红柱石砖。

新型耐材镁尖晶石镁橄榄石复合砖，其工作层镁铝尖晶石砖具有良好的抗碱性氧化物(CaO和MgO)的侵蚀作用和良好的抗热震稳定性，轻质层采用镁橄榄石砖，导热系数低，减小热量的传递，因此既可以满足使用工况要求又能够达到较好的隔热效果。复合砖是尖晶石和橄榄石材料优势性能的集成，可以起到性能互补作用。

低导热红柱石砖：在过渡带使用，与煅烧带的镁尖晶石镁橄榄石配合使用，可以较大幅度降低整个筒体温度，达到节能效果。

红柱石砖具有以下特点：[2]

1)低导热性，散热少，实现节能。1000℃导热系数小于1.1 W(/M·K)。

2)低热膨胀性，窑衬结构稳定。红柱石砖1000℃热膨胀率0.65%左右，原镁铝尖晶石砖1000℃热膨胀率为1.25%，红柱石砖高温下具有良好的体积稳定性和热震稳定性，高温下窑炉结构更加稳定。

3)良好的热震稳定性，抗热冲击能力好。

两条1000TPD回转窑耐火材料的配置，充分发挥材料各自的性能优势，达到节能、环保、安全和延长寿命的运行效果。

3.1.2窑型节能

湛江钢铁石灰工程主要目标是致力于优质服务炼钢和烧结工序，在确保产品质量及需求量的前提下，采用了世界上最节能的600TPD双膛并流蓄热式竖窑，其热效率高，废气排放温度约120℃。生产实际单位热耗低于3595kJ/kg石灰。风机采用变频调速，对燃料准确计量，设热值仪，严格控制热工制度，减少燃料消耗。有效降低了工序能耗，从而降低了生产成本。

3.2 智能化设计

湛江钢铁石灰工程设计起点高，采用全自动、智能化控制技术，上料系统、燃烧系统、废气系统等均能根据设定的产量、热耗等参数实现全自动运行，实现一键焙烧、一键开窑等智能化操作。石灰工程投产后劳动定员少、劳动效率高，人均产能每人每年超1.4万吨，为国内同类石灰厂的几倍，人工成本均远低于国内同类工程。

3.3 环保技术

3.3.1成品保护及环境保护技术

石灰工程用原料石灰石粒度为15～80mm的石灰石和粒度为15～40mm的白云石，原料在从矿山到厂内原料场、再从原料场到石灰区域，经长途运输、原料发生磨损、破碎，逐步积累粉末、细粒原料，容易在转运过程中产生扬尘。石灰工程的成品为活性石灰及轻烧白云石，原料经过高温煅烧后形成的高活性度成品，易破碎，易吸潮，易扬尘。

石灰工程中对于如何在输送过程中保护成品的品质不降低、如何减少岗位粉尘浓度、保护环境采用了以下重要技术：

1)成品系统胶带输送机采用全封闭通廊形式

成品系统输送机处理的物料为成品活性石灰及轻烧白云石。物料特性容易在输送、转运过程中破碎、产生粉尘。同时活性石灰极易与水发生反应，所以为了在输送环节中确保成品灰的质量，以及为了抑制粉尘外扬对环境造成影响，成品系统室外皮带机桁架全部采用彩板钢结构全封闭通廊形式，避免粉尘外溢以及撒料掉落。

2)全流程除尘

石灰工程储运系统主要由原料储运筛分系统、成品储运筛分系统、烧结石灰破碎系统和轻烧白云石压球系统组成。

原料和成品物料在储运系统的输送、破碎、筛分处理过程中极易产生扬尘，故石灰工程对所有设备接口处、落料点都采取强制机械除尘，除尘点处设计除尘罩。同时根据皮带宽度、落料高度等情况计算各除尘点的除尘风量，确定管道风速、除尘器规模，工程共设计了12套环境除尘除尘器，按区域就近布置在相应的位置。除尘系统的粉尘排放浓度≤15mg/m3。

3)除尘灰气力输送

湛江钢铁石灰工程共有16套除尘器中，3套工艺除尘器的风量较大，除尘灰产生量也较多，为了避免频繁的罐车输灰作业，以及减少除尘灰输送产生的二次扬尘，3套工艺除尘器的粉仓下分别设置两套出灰设施，一套是供吸引罐车使用的管接口，另外一套设计为全自动运行的气力输送系统，其可根据除尘粉仓料位自动联锁运行，通过气力输送管道将除尘粉送至成品仓区域的烧结粉仓，供烧结使用。

3.3.2轻烧白云石粉压球技术

采用轻烧白云石粉压球工艺，回收轻烧白云石筛下轻烧白云石细粒及除尘粉。通过合理的压球机设备选型，提高成球率和强度。

压球系统有效提高了轻烧白云石粉料的利用率，降低了轻烧白云石粉对环境的污染。

4 结论

湛江钢铁石灰工程在设计之初的定位就是“打造节能环保低成本的石灰产线”，其投产后在各方面表现出的优势非常明显。突出体现在：先进的工艺技术和装备水平，实现一键开窑、一键焙烧；大型高效的焙烧设备，提高劳动生产率、产生规模经济效益，降低吨产品生产成本；环保和清洁的生产线，排放指标≤15 mg/m3，把生产过程对环境的影响降至最低程度；低能耗的生产成本，最先进、高效的燃烧技术，降低燃料消耗水平，提高产品竞争力。