• 石灰竖炉|白灰竖炉|石灰立窑|白灰立窑

    详细信息

     加工定制:是  品牌:金泉  型号:100-1500  
     别名:石灰窑  适用范围:活性石灰  炉膛最高温度:1350 ℃ 
     工作温度:1200 ℃ 装载量:100000-100000 kg 工作室尺寸:2500-5500 mm 
     外形尺寸:4000-7000 mm   

     解密第三代具有国际领先水平的节能环保全自动机械化石灰竖炉关键技术(2015版)
    作者:北方炉窑协会(网络通联部)  童海馨
    技术名称:“第三代具有国际先进水平的节能环保全自动机械化石灰竖炉”技术
              (专利技术:三段式多功能自控节能环保竖炉)
    技术提供:唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司、唐山金泉炉窑装备技术研究所
    技术论述:刘玉泉   职务:总经理  研究所所长
    一、概 述
    二、SDJHS型“第三代”石灰竖窑的工艺与装备特点介绍
    三、记者采访综述
               一、概  述     
    1、生产“工业石灰”时与普通石灰竖窑的技术对比:
      “工业石灰”概念是近年来出现的,它是指用工业的方法生产、同时又作为工业原料的氧化钙,它在冶金、化工、铝业、造纸和食品等行业有着不可替代的地位。依照应用领域的不同,质量控制指标略有差异,它的命名也有区别,当用于冶金行业时,被称为“活性石灰”,而用在非冶金行业时,则在“石灰”前面冠以相应的行业,例如化工石灰、医用石灰等等。用于建筑业的石灰称为建筑石灰,建筑业对石灰的要求不高,目前国内还没有建筑石灰的国家标准,通常所说的工业石灰一般不包括建筑石灰。
    在工业领域制造石灰有两种方法,一种是竖窑(又称竖炉或立窑)技术,另一种是回转窑技术,回转窑虽然煅烧的石灰活性度较高、石灰质量较稳定,但是投资大,单位日产石灰投资一般都800-1200元/吨(如日产600吨石灰工程投资在4500-6500万元),令投资人望而却步,一定程度上制约了行业发展,而且存在着能耗高(生产每吨石灰用煤量在200-300kg,用电在45-55度范围)、碳酸钙分解率低(23-28%)等问题,其生产成本一直与市场石灰销售价格接近,利润极低,个别的已经没有利润可言,所以,如果民间个人投资回转窑生产石灰用于市场销售是没有投资价值的,如果回转窑在冶金行业利用剩余的高炉或焦炉煤气生产石灰在企业内自用是可行的,其石灰产品各项指标都可以满足钢铁行业的需求。
       目前国内80-90%的石灰产量都来自于竖窑,但是,普通竖窑生产存在很多缺点,如窑的利用系数低,在0.3-0.5以下;耗能高,每吨灰用煤量在180-220kg以上;石灰活性度极低,在200-250ml范围内;由于普通窑炉绝大多数为上部开口或半开口结构,所以很难进行进行除尘治理,环境污染严重,加料和出灰几乎全靠人工直接操作,劳动强度大,严重损害了操作工的身体健康;产品质量不稳定,生、过烧、结瘤一般在30%以上,而且不能及时控制和处理;国家已经在2006年开始对此类窑型进行强制拆除。在“十二五”规划中,国家已经把“生产系数低于0.5,吨灰耗煤量高于150kg,无环保治理设施”等作为下一步淘汰普通高耗能石灰竖窑的硬性指标。
        根据中国国情,国内唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司等单位在1998年就引进参考了日本河合株式会社、日本住友金属、日本田边化工、日本武合机器等多家的石灰竖窑新技术新装备,在十几年的发展中,遵照“吸收创新为主,引进学习为辅,以适应国情为宗旨,以用户满意为标准”的精神,在综合了国内多种窑型的基础上,结合我国原料与燃料及产品要求的多样化,唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司率先设计成功了SDHJS型“第三代节能环保全自动机械化石灰竖窑(三段式多功能自控节能环保竖窑)”,并形成多项具有自主知识产权的专利技术。以原日本技术为原型的国内第一代及第二代新型节能环保竖窑,在国内已广泛推广,已经建成达产近三百座。近几年来以它节能显著、环保达标、自动化程度高、成品质量高、建造成本低、建成周期短等优点深受到国营大中型、民营个体企业和国外许多国家的青睐。随着国家产业政策的要求,在综合了国内石灰产业现状与需求的基础上,自2010年开始,随着唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司“第三代具有国际先进水平的节能环保全自动机械化石灰竖窑”技术的推出,标志着我国混烧石灰竖窑煅烧技术已经在国内外具有领先水平。
    2、该项技术的渊源于发展:
       该项技术原型引进与日本,而创新发展确是由中国多家公司不断完善完成的,该项技术第一代至第三代的发展具有如下特征:
    (一):“第一代”技术的引进与应用:
    在上个世纪60年代曾经为我国石灰行业做出过重要贡献的机械化石灰竖窑,随着石灰产品质量要求的不断提高,以及国外先进的石灰窑技术的引进,我国老式(花瓶式)机械化石灰窑技术装备落后、石灰质量低的劣势突显,昔日的风光一扫而进,甚至有人把其与土窑相提并论,被推到了淘汰的边缘。
       马钢、安阳钢铁公司于1989年与日本河合公司联合对老式机械化石灰竖窑进行了技术改造,根据石灰生产原理,从原料的筛分、混合、布料、窑温的调整、供风布风、出灰、除尘等都进行了技术改造,并且重新修订了生产工艺操作制度,与1990年5月投产后,效果非常明显。该技术的引进与成功的改造应用标志着国内第一代新型节能环保石灰竖窑在国内进入了试应用阶段。
      近几年,马钢通过对公司内新引进的一批先进的石灰窑(套筒窑、佛卡斯窑、麦尔兹窑)技术进行消化吸收,吸取了一些先进技术,对公司内三座250m³机械化石灰窑再次进行改造升级,实现了全自动化控制,三座窑只需2名操作工,单窑日产量从第一次改造后的220吨提高到280吨,利用系数从0.88提高到1.12,每公斤灰热耗能从1050kcal降低到960kcal以下,活性度从240ml提高到330ml,生过烧率从平均18降低到平均2.72,经公司炼钢测算,从原吨钢用灰85kg降低到50kg以下。改造后的石灰窑所产石灰达到了一级冶金活性石灰的标准。
      业界曾经认为我国机械化石灰竖窑是落后的、是不成功的,马钢的石灰窑改造成功案例证明,只要按照石灰煅烧工艺的要求进行改造或者建设新工程,就能变落后为先进,使我国机械化石灰竖窑与国外先进的窑型相媲美,再现昔日的辉煌。
    (二):“第二代”技术的开发与推广:
        1990年4月20日点火投产、6月23日正式验收通过的安阳钢铁公司170m³混烧焦炭石灰竖窑,标示着我国新型节能石灰竖窑在我国的正式推广应用,该工程为安阳钢铁公司与日本住友金属、日本河合石灰、田边化工机等联合设计、制造、建设的活性石灰竖炉。建成后形成了生产稳定正常、产品质量优良、能耗低、经济效益好、岗位环境好等特点的新一代活性节能竖炉。
       通过1990年至2010年20年的发展与应用,已经形成了具有中国国内应用特点的“现代”石灰竖炉,技术在不断的进步与提高,材料与装备的国产化已经形成,各项技术指标在不断突破,尤其在冶金行业应用发展较快,目前国内建设的150-500m³新型混烧石灰竖窑已经超过了300座。
        该技术的成功推广应用,为我国机械化石灰窑建设与发展起到了示范作用,该窑型被业界称作“具有国际先进水平的自动化节能环保石灰窑”是不为过的。
    (三):“第三代”技术的创新与推广:
         唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司自2002年开始应用“第一代”、“第二代”等先进理念后,不断创新与改进,以节能为为宗旨、从技术应用的多元化与产品的多样化为发展方向,经过近10年的摸索与研究并对公司建设的近百座不同石灰窑窑型进行了“优中选精、扬长避短”的再次创新研发,与2010年成功研制推出了“第三代具有国际领先水平的节能环保全自动机械化石灰竖窑”。
        从“第二代”技术的“具有国际先进水平”到“第三代”的“具有国际领先水平”,“从“先进”到“领先”虽然只有两个字的区别,确区分了该项技术在新形势下的发展方向与技术水平。
        首先,从燃料的应用范围有了进步,原日本竖窑燃料选用较固定,要求只能使用“冶金二级以上焦炭、粒度在30-40mm”,“第三代”窑型使用的燃料非常广泛,既可以使用焦炭同时也可以使用无烟煤、烟煤、焦丁(5-20mm)、兰炭、压块型煤等多种燃料,而且对燃料的热值也不做硬性要求。
       产品的“多样化”生产是新窑型的主要特征之一:原日本竖窑及“第一、二代”改进型竖窑,其生产原理及产品生产只是针对了冶金灰的生产,生产理念提倡“高产、高活性”,但是,我国的石灰应用行业非常广泛,不仅在建筑业、冶金行业有较大需求,其他行业如:电石、电厂、碳酸钙、造纸、制碱、氧化铝等行业也是产品需求大户,各行业所用的石灰产品质量及要求是有很大区别的,“第一、二代”窑型的单一化工艺设计是不能满足各行业产品要求的。“第三代”技术提出的“三段式多功能自控节能环保竖窑”技术就是作为上述出发点来研制的。通过对“第三代”窑型的多次改进设计,该窑型已经可以同时(需进行工艺调整)生产冶金灰、碳酸钙用灰(轻钙、重钙、活性钙、纳米钙等用灰)、电石用灰、电厂脱硫用灰、氧化铝用灰、制碱用灰等及其它行业用灰,而且还可以回收“二氧化碳”气体,做到了产品多样化,使石灰生产建设单位的石灰产品销售渠道更广泛、更具有市场竞争力。
       新窑型的“多功能”也是主要特征之一:该窑型在工艺设计、装备选型上充分的彰显了其“多功能性”,在装备配置设计中,该窑型在燃煤混烧的基础上可以同时用高炉煤气、焦炉煤气、天然气、煤气发生炉煤气气体及煤粉喷吹等方式煅烧石灰,该窑型在生产高品质石灰的同时也可以作为“铁矿石磁化焙烧”、“高岭土焙烧”、“铝矾土焙烧”、“石煤提钒焙烧”等多品种的产品生产选择,该技术的推出,对我国竖窑在多领域应用于开发上起到了示范作用,极具推广价值。
       新窑型的“产量弹性调节”功能也是创新应用技术:一般的竖窑工艺设计中只能考虑把产量最大化,所以在生产中如果根据下游产品使用量调整生产操作很难实现,新窑型在设计中采用新型专利配风专利技术通过对供风方式调整、配风调整和对配料调整、煅烧料位调整等方式,可以在30-100%范围调整产品产量。
       采用烟煤(褐煤)生产活性石灰是该项技术的核心内容,在我国无烟煤的价格至少是烟煤的2倍以上,采用烟煤生产石灰是降低石灰生产成本的关键措施,以往在我国采用烟煤用竖窑法生产石灰只有极少量土窑结构的改造窑型生产一些普通的建筑灰,因石灰质量差、成品率低无推广价值,用烟煤采用竖窑生产活性石灰是没有先例的,主要是因为烟煤(褐煤)挥发分高、灰分高、水分高、燃点低、固定碳低、含硫高等原因,致使在竖窑生产中窑顶顶温过高、能耗高、生产不易操控、石灰品质及品相差、石灰杂质高需要人工挑拣、除尘不易治理等,“新型第三代技术”采用了唐山金泉公司最新专利技术“烟煤煤粉成型技术竖窑煅烧活性石灰”,该项技术采用烟煤及褐煤的煤粉生产活性石灰,不采用块煤,只使用煤矿筛分后的粒度面煤及粉煤,通过技术手段重新混配使烟煤(褐煤)在竖窑煅烧石灰的过程中降低了着火温度、提高了燃烧速率及燃烧效率,达到了煤粉自身燃烧性能的目的,在生产中与无烟煤燃烧效果基本相同,所生产的活性石灰完全可以与无烟煤生产的石灰媲美,尤其是采用粉煤煅烧,完全解决了采用块煤烟煤及无烟煤块煤生产的石灰煤核杂质多、石灰品质及品相差等问题。该项技术可以在原无烟煤(焦炭)竖窑的结构上仅改造窑顶部分结构及供风结构既可以采用烟煤(褐煤)生产活性石灰。目前该项技术已经在蒙古国、印尼等国家推广应用,在国内也开始推广应用。剧测算,采用烟煤煤粉生产石灰比采用无烟煤块煤生产石灰时的燃料成本可以节约50%以上,该项技术的“石灰竖窑专用烟煤粉煤成型配方及生产技术”已经申请了专利。
         该窑型工艺技术及装备制造技术已经申请专利,被“北方炉窑协会”在2010、2011年度唯一重点推荐推广技术,并获得了“2010年度石灰行业节能标兵”称号、被确定为“石灰窑设计建造示范单位”、获得了“2010年度石灰行业新技术贡献奖”特等奖、获得了“2012年度石灰行业新装备创新奖”一等奖、获得了“2012年度石灰行业资助示范工作模范奖”称号、5项研制的新技术作为“北方炉窑协会”专利技术申请重点推荐项目。在2014年被“中国石灰行业学会”评为“2014年度石灰行业发明创新贡献奖”及奖励基金和“2014年度石灰行业节能环保示范教育基地(单位)”。
    3、“第三代具有国际领先水平的节能环保全自动机械化石灰竖窑”主要技术特点:
    主要综合特性:三高、两多、一低、零排放
      三高:产量高、活性度高、经济效益高
      两多:产品品种多、窑型功能多
      一低:综合耗能低(煤耗、电耗、水等)
      零排放:二氧化碳零排放(碳酸钙生产)
    主要综合技术经济指标
    1炉子有效容积             100-600(m3)
    2产量                 85-500(t/d)
    3热耗            <960×4.1868(KJ/Kg·石灰)
    4标煤用量          120(Kg/ Kg·石灰)(115-125kg范围内)
    5利用系数           ﹥0.85(t/d·m3)最高可达1.15
    6活性度            ≥320(ml)(300-350范围内)
    7生石灰含钙量               ≥90 CaO(%)
    8生石灰的生过烧率            ﹤5-7(%)
    9石灰石消耗               1.7- 1.8(t/t·灰)
    10烟气中CO2的浓度            38-43(%)
    11烟尘排放指标              ﹤50(mg/m3) 
    二、SDJHS型“第三代”石灰竖窑的工艺与装备介绍:(三段式多功能自控节能环保竖窑)
    1、采用第三代最新节能的煅烧方式:
    (1)通过先进的煅烧机理节能,充分的利用余热热能:
    为了有效的利用能源,炉窑上部和下部采用新的热交换的方式,极大限度的减少了热量从上部和下部的散失。从窑体下部鼓入助燃风,通过和窑内下部烧成的成品灰进行充分的热交换变成热风,物料靠自重克服煤气气流的浮力而缓慢向下运动,相继通过预热带、煅烧带、冷却带。炉料在下降过程中,与炽热的煤气进行着复杂的热交换,并伴随着石灰石的分解和生石灰的晶粒的发育成长过程,当全过程完成时,窑上部排出的烟气温度在140℃以下,成品石灰也被助燃空气冷却降温至40—60℃,余热充分利用后成品石灰通过密封卸料装置排出。
    助燃空气由风机从炉体下部风道进入,通过集风装置与布风装置“计算机概率风帽装置”进行均压、均量后进入炉内,克服料粒阻力从下部上升至炉顶,在除尘引风机的吸引下,烟气通过管道输送到除尘器进行除尘。由于引风机的作用,使窑内料面上方形成微负压区。这个微负压保证了炉内气流顺畅,非常有利于煅烧带石灰石进行分解。
    (2)煅烧采用三段定位方式操作,炉况调控手段先进,调偏方式简单实用。
       煅烧方式采用“三段定位”方式进行操作,通过在窑体上的调控装置可以把“预热带、焙烧带、冷却带”三带固定在可控区域,解决了了老式石灰窑无法调控煅烧带“上移”、“下降”的问题,使煅烧带温度的调整简单易行,同时窑体上部及下部设有料面温度调偏装置。当上部及下部出现炉况偏烧时,操作上下调控装置,即可调整上部偏烧和下部偏烧的炉况,轻微偏烧状况一般15-30分钟即可调整正常,出现偏烧严重的炉况,一般仅用1-3小时,即可调整过来。
     在产量调整时,通过窑体上的调控装置可以把“三带”位置调整,通过供风方式调整、配风调整、配料调整、煅烧料位调整、温度调整等方式进行产品产量在30-100%范围调整。
    (3) 炉体设计采用全密封煅烧机理:
    窑顶布料及窑底出灰装置全部采用了全密封煅烧机理,这样即保证了炉内气流分布稳定,又保证了煅烧带的温度连续,使得烧成的石灰有了高品质和高产量。
    窑内耐火保温层采用高铝砖+轻质保温砖+隔热纤维+钢质炉壳共四层可达800-1000mm厚度。外层炉壳采用钢壳结构,抗震性好、轻度好,炉内耐火保温层设计寿命都在5年以上,经现场实测,燃料热值利用率达85%以上(一般窑炉在40-60%以下)。
    2、采用第三代最新配料、混料、布料方式:
    (1)通过新型石灰石和煤炭配料设备,使混配料更精确、更方便。
    混配系统的称量装置采用具有全自动控制能力的自动称量装置。精度<3‰。在称量时,由变频控制的振动给料机分二次给料,通过调控装置,可以达到石灰石误差在2Kg以内,焦炭(煤)误差在0.20Kg内,并且,上次的称量误差,下次能够自动补偿。通过二者流量大小调节手段,使整个称量、混匀过程都实现自动控制,实现自动调节、自动补给。
    (2)布料设备结构奇特,具有多级筛分功能,使窑内布量混匀到极致。
    窑顶设计有具有二次混料功能的过渡仓,炉顶分料装置(二氧化碳回收时使用段式分料装置)均匀地将炉料送至一边布料、一边旋转的回转式布料器中,布料器可连续旋转布料也可以单点定点布料以调节布料的精确度。
    新型布料器在炉内设计有机械手撒料装置,可实现加料混料布料功能,可保证料面均匀平整,旋转布料器可以将原料燃料均匀散落在料面上,布料的料面面积及形状可调,布料速度可自动调节,使得布料准确、可靠。布料器中关键结构均用耐高温、耐腐蚀材料制作,传动部分用及密封部分采用特制耐高材料,使得设备运行可靠,能在恶劣的环境中长期连续无故障运行,为石灰石的高质量煅烧提供了很好的工艺条件。
    该布料器的特殊机械手结构能将石灰石和煤均匀混合后撒落到料面,可以实现在煅烧带使煤各处燃烧发热均匀,避免了由于布料不均匀导致煤多的地方温度高产生而过烧和结瘤,温度低的地方产生生烧,大大减少了由于布料不均匀而造成炉内偏料、结瘤严重,浪费燃料的情况,经过国内外用户的应用实测新型布料器相对于老式固定式布料器、冲击式旋转布料器、蜗壳式旋转布料器等生产每吨灰可节约焦炭(或煤)在20Kg以上。
    第三代多功能旋转布料器与第二代旋转布料器及原日本同类型旋转布料器相比典型突出的新功能为具有多级筛分功能,可以把石料及燃料中的大块料直接布到炉窑中心,把小块料逐级布料到窑壁最外围,使窑内上火风压一致,有效地解决了“窑壁效应”及“中心下料漏斗效应”,而解决“窑壁效应” 及“中心下料漏斗效应”是降低石灰生过烧率的主要手段和必要手段。
      该设备重量及价格只有老式“蜗壳式旋转布料器”等设备的30-40%。
    3、采用第三代最新供风、布风、富氧助燃技术:
    石灰的煅烧是一种激烈的氧化反应,是燃料中的可燃成分与空气的氧气进行氧化反应,合理供风、加大供氧是节能石灰窑重要措施,节能窑所以节能供风供氧非常重要,而且有利于提高石灰活性度,传统的土窑采用的“闷烧”方式及传统竖窑采取的“层烧”方式是不可能生产出高活性、高产能的石灰的。
    传统机械化石灰窑鼓风系统由高压离心风机和圆柱形或一级、三级简易塔形风帽组成,因无布风专用风道气流在窑内的分布趋向于四周炉壁,中间单位面积流量小,加剧了窑壁效应,易发生粘瘤,而且布风风压及风量不均,使石灰生过烧率居高不下。新型供风布风装置,通过窑内气流分布研究和优化设计,通对供风系统的优化设计,利用计算机概率供风原理模拟实验创新研制“均压概率风帽”装置,实现定量送风,使窑体统一截面上气流分布趋于一致,有效解决了窑壁效应及料柱抽芯问题,同时石灰生过烧率也可以降低5-8个百分点。
    活性石灰竖窑在煅烧过程中,供风的大小和布风均匀程度,对石灰的活性度和烧结的生熟均匀度至关重要,如供风不均匀就会出现偏烧,以至使过烧和生烧现象发生,大大影响了活性石灰的质量。供风,风为火源,风大火大,风均火就匀。“第三代” 风帽在设计中的供风方针是:“稳风压、均风量、低功率、大效果”,在设计中计算机仿真风帽吸取了国外的经验,结合我国原料(石灰和焦炭、煤炭)的质量和块度的大小,用计算机仿真模拟供风设计风帽,使助燃风可以科学的分层分布到所需要的窑内炉料断面上,使窑内气流均匀火焰燃烧强度一致窑内热气流由中向边由边向中流动,气流、气压分布科学合理。
     “第三代计算机仿真风帽”装置分为一体式和分体式结构,可实现同窑炉煅烧不同原料生产应用及不同产量的生产需求。该设备装备制造技术已经申请发明专利,该技术的名称为“段式控能概率供风装置”。
    第三代”技术通过对石灰窑热量平衡的研究,将富氧助燃技术应用在了石灰生产的装置中,在保持石灰质量相对稳定的前提下,达到了节能降耗的目的,用专用装置与“第三代计算机仿真风帽”装置调配可实现石灰窑增氧中氧压的分配,实现富氧助燃的应用,据实测,富氧量达到23%时,可降低煤炭配比10%,可以达到节能的目的。
    4、采用第三代最新排料、除瘤技术:
    新型出灰机采用圆盘旋转结构,设计有6-9个排料刮刀,在排灰过程中,不挤压和损坏块状石灰,使出灰过程中产生的粉灰量大大减少,该设备在排灰过程中可以使整个炉内料面下降平稳,保持了料面平整,在排灰过程中可以实现自动正转和逆转,使得上面的石灰块间的气流隙保持不变,从而保持气流顺畅,而不像其它排灰设备容易使炉内空隙变小气流紊乱,圆盘出灰机的六点卸料原理是与窑顶六点布料器配套同时应用可以可有效防止炉料“中心下料漏斗效应”也就是“抽芯”现象的发生。
    新型出灰机出灰量的大小自动控制调整,可根据产量需要能很方便调整出灰量,正常生产排料时为6点卸料,在生产中工艺人员根据原料和燃料的质量及外界因素的变化,根据需要调整炉况时它可调成单边出灰,单点出灰、本设备配合调整炉况方便准确、得心应手。
    该设备的研制成功,彻底解决了老式石灰窑选用的“螺椎出灰机”设备跑偏磨损严重事故率高、下料口堵料严重、不能调节料面偏料、石灰破损率高、设备造价高等问题,该设备价格只有同等石灰产量“螺椎出灰机”设备价格的20-30%。
    在出灰机上部设计有除瘤装置、当遇到炉况不正常产生大块结瘤物料时可以及时进行处理,使结瘤物料破碎能够正常下降排除炉外,当遇到大量、大块结瘤物料时可以开启排料通道进行快速排料处理。当遇到出灰机故障停机时可快速移除设备直接排料。
    为保证成品石灰的质量和产量,必须做到不停助燃风连续生产,新型的段式密封阀出灰机也是高效自动化出灰生产中的关键设备,该设备可以把排灰筒中连续落下的石灰不断排到炉外,排灰过程中由于段式密封装置的密封作用,使助燃风能连续供风而不致从下面泄漏。不停风生产相对于老式石灰窑每小时至少停风停产出灰15分钟计算可以提高产量25%以上。
    段式密封阀出灰机设备配合盘式出灰机使用,在连续排灰中使炉内密封良好,不影响助燃风连续送风,排灰过程中不挤压和损坏石灰块,可把600mm以下粒度物料直接快速排出炉外,该设备运行简单可靠,免经常维护,故障率极低。
    第三代”技术在窑体三代位置设计有探瘤、除瘤装置,该装置可以把窑壁上初期生成的结瘤及时发现并进行处理,使结瘤物料消除在萌芽状态。
    5、采用第三代高活性剂、脱瘤、除硫技术:
        “工业灰”很多用户对石灰的活性度提出了更高的要求,如冶金行业炼钢用灰、电厂脱硫灰、电石灰等,活性度的高决定了上述用户对石灰产品的价格高低,所以,提高活性度是煅烧冶金工业用灰的最高追求指标。
      在燃煤混烧竖炉生产中,普通竖炉生产的石灰活性度一般在240-280 ml,“第三代”技术正常生产的石灰一般在300-330ml,而燃气石灰窑生产的石灰活性度一般都在340-370 ml,这是燃气窑与燃煤混烧窑石灰产品的一个显著区别。
      唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司在2003年就研制了“混烧窑专用活性添加剂”并一直在进一步研发提高活性剂的应用技术,在2009年开始推出了“新型石灰活性添加剂”技术与产品,该项技术可以使混烧窑的石灰活性度增加30-40 ml,该活性剂同时也可以应用于燃气石灰窑的生产。该“活性剂”在生产中每吨石灰只增加生产成本2元左右,而生产的石灰因提高了活性度销售价格至少可以提高30-50元,应用“活性剂”后,其产品活性度已经接近或达到普通燃气石灰窑的活性度了,其价值是显而易见的。
        该“活性剂”的另一特性是在煅烧过程中因可以产生汽溶和加热介质的作用,可以快速冲刷窑壁产生的“结瘤”,一般的“结瘤”在生产中会很快粉化脱落。
      新研制的“第三代活性剂”技术增加了“脱硫”功能,由于“活性剂”在煅烧过程中对CaCO3和MgCO3分解的结晶起到强烈的催化作用、使CaO晶格急剧快速长大,生成了疏松的、多孔的结晶体,使石灰气孔率较高、表面积加大,所以石灰表面存在的SO2全部脱落于石灰粉尘中,而石灰80%的SO2存在于石灰表面中,煤炭中的SO2经过燃烧后也都变为细小粉尘存在于石灰粉尘中,所以“活性剂”的应用可以除掉原存在于原料和燃料中的绝大部分硫化物。
    6、除尘系统创新设计,烟气达标、二氧化碳零排放
    使用布袋除尘器是国家环保部门一直推广使用的除尘设施,布袋除尘器的除尘效果优于其他如:多管除尘器、重力除尘器、水除尘器等除尘设备。
    但是,布袋除尘器在使用过程中由于石灰窑窑顶烟气在生产失常时烟气温度过高,使布袋除尘器的布袋过早烧毁,使用户造成损失同时也影响除尘效果。而且由于混烧石灰窑生产中燃煤在燃烧过程中产生一定量的焦油,往往容易堵塞除尘器滤袋孔隙的,也降低了除尘效果与除尘器滤袋的使用周期。
    第三代”技术通过优化设计,在烟气进入除尘器前进行了空气流量与粉尘的重新混配,解决了烟气除尘温度高损坏布袋问题,同时也把黏稠的焦油变成容易滤除的颗粒微尘,对于含SO2量高的烟尘,由于在除尘前的混配,粉尘中的CaO遇烟气中的水分发生潮解,与SO2反应生成CaSO4微尘,混合后进入除尘器,通过除尘达标排放。设计的除尘排放量为<50mg/m3,在生产中,经过实测在30-40mg/m3之间,经过除尘后,排放量极少,实现了综合除尘治理效果。
    根据各地区环保治理要求不同及新的环保法推行,该项技术最新研发设计了“新型湿式烟气除尘脱硫一体机”,该项技术可以把烟气除尘及二氧化硫排放达到30mg以下,尤其适用于采用烟煤生产石灰时的应用,该项技术是2015年“中国石灰行业学会”重点推广技术。
    7采用变频调速等手段,使设备节能运行。
    该炉窑生产中所用的动力:助燃风系统、除尘系统、上料系统、出灰系统、布料系统、混配系统等多处需要调节运行的动力都采用了变频器控制和运行,避免了大马拉小车和无负荷空载运行的现象,卷扬上料系统设计应用了“平衡重力”装置,节约电能平均在40%以上。
    8、自动化生产水平进一步提高,单人操作即可正常生产。
    从原料斗上料—电子称称重—混配料—炉顶上料—布料—排灰—成品进料仓及风量调控—烟气调控—温度调控等全部实现自动化,需要调整炉况参数时,只在工控室中微机上操作即可。
     “第三代”技术实现了石灰生产从投入到产出全过程自动化作业,不但提高了产量和质量,而且降低了工人的劳动强度,改善了工作环境。经过近十几年的使用表明,它不但稳定可靠、故障率低、抗干扰能力强,而且称量系统精度高、功能齐全、操作简便,深受操作工人的欢迎,是石灰炉中比较理想的控制系统。
    9、工程投资低,建设周期短、生产成本低、投资回报率高。
       “第三代”技术把工程投资进一步降低是该技术的主要特征,按照日产200吨活性石灰的一座258m³竖窑计算,第一代原日本技术在我国的工程投资在450-500万元,第二代技术工程投资在350-400万元,而第三代技术经过再次优化设计,把工程投资控制在了250-300万元范围内,简易的也可以控制在200-250万元范围,而产品的产量、质量又有了很大提高,经测算,目前竖窑工程投资在同等产量下只有回转窑工程投资的20%,而且工程建设周期只有3-4个月。
      按照唐山地区2012年上半年当地价格计算:“第三代”竖窑每生产一吨石灰生产成本在220-260元(不含运费),而石灰的售价在480元-530元/吨,利润是非常可观的。经实测,应用第三代技术日产200吨石灰的竖窑,按照每吨最低80元利润计算可在5-6个月收回工程投资。
     “第三代石灰窑”技术与传统老式石灰窑相比从投资角度对比有以下优势:
    石灰窑项目投资在技术的对比时还要考虑项目投资高低来确定经济性,也就是通常所说的投资性价比,在比较时应先确定单窑的日产量后再选择窑型对比:
    如日产200吨的混烧石灰窑窑型投资对比:
    (1)、传统窑型(主要为钢结构窑体,窑型为花瓶型的窑型):因生产利用系数低(生产利用系数0.4-0.45),日产200吨石灰需要窑容积约520m³,因窑体容积较大,需要钢材和耐火材料数量较多,投资一般在380-450万元(从原料仓至窑底出灰止),主要投资构成为:
       钢材:225吨X3800元=85.50万元(含窑体195吨,料仓30吨)
       耐火材料:920吨X950元=87.40万元
       设备投资:55万元     土建:35万元         电气:30万元
        除尘:40万元        施工费:60万元
    合计:392.90万元
    (2)、第三代新型节能环保高活性石灰竖窑:
    以唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司第三代新型节能高活性混烧石灰竖窑数据为参考:
       该窑型因生产利用系数高(生产利用系数0.8-1.12,平均0.85),日产200吨石灰需要窑容积仅为250m³,因窑体容积较小,需要钢材和耐火材料数量较少,投资一般在250-300万元(简易的200-250万元),主要投资构成为:
       钢材:132吨X3000元=39.60(炉体110吨,料仓22吨)  
    耐火材料:430吨X950元=40.85万元
       设备投资:50万元     土建:25万元      电气:25万元
       除尘:20万元         施工费:40万元
        合计:240.45
     对比结果:在同等产量要求下,第三代石灰窑比传统石灰窑投资最少低140万元以上。
    “第三代石灰窑”技术与传统老式石灰窑相比从节能角度对比有以下优势:
    第三代燃煤混烧石灰竖窑(竖炉)超高利润构成解析:
    从上述生产成本构成看,石灰生产主要成本还是燃料,所以控制燃料消耗高低是石灰生产高效益高利润的主要手段,如:唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司第三代新型节能高活性混烧石灰竖窑与传统石灰窑相比煅烧一吨石灰最低可节约煤炭40kg以上(传统窑炉160-190kg,金泉炉窑125kg),按照燃料无烟煤每吨1200元计算可降低48元,按照日产200吨计算每天就可以节约(增效)9600元,每年可增效300万元以上,也就是说一年节约的燃料费用就可以收回投资,如果采用烟煤粉煤生产石灰相对于用无烟煤生产可以节约至少60元以上,按照日产200吨计算每天就可以节约(增效)12000元,每年可增效400万元以上,也就是说7-8个月节约的燃料费用就可以收回投资,这是一个被人忽略的细节,但却是石灰生产超高利润构成主要原因,也是这个行业投资火热的行业秘密。
    同理推算:
      石灰活性度对产品售价及利润的影响:
    高档高活性石灰比普通石灰及普通工业石灰活性度一般高30-70ml,石灰售价每高10ml活性度一般售价可高10-20元,如果按照唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司第三代新型节能高活性混烧石灰竖窑与传统石灰窑生产的石灰活性度相比至少高了50ml活性度,按照平均至少高30ml石灰售价每吨高35元计算,每年可增效250万元以上,也就是说每吨石灰增加的石灰活性度增加的效益一年就可以收回投资。
    石灰生过烧率产品售价及利润的影响:
    石灰成品的生过烧率高低也是影响石灰产品利润的重要因素,传统石灰窑生产的石灰成品生过烧率一般在20-25%(土窑在30-40%),唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司第三代新型节能高活性混烧石灰竖窑石灰成品生过烧率可控制在7%以下,部分窑型可控制在4%以下。按照传统石灰窑生过烧率最低15%与唐山金泉公司最高7%对比至少也有8%的差距,按照日产200吨石灰计算,8%的生过烧率就等于在同等的人力、原料、电力、耗能情况下减少16吨产量,每天至少也少收入7000元以上。也就是说仅降低的生过烧率这一项增加的效益就可以不到一年收回投资。
    超高利润构成综述:
    综上所述,以上三项方面只要做到一点就可以快速收回投资,所以投资一个石灰窑工程,项目技术的先进性、节能效果是至关重要的,市场瞬息万变,作为投资者只有在最短的时间内收回投资才是最稳妥的、最明智的选择。在采访过程中,唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司刘玉泉总经理表示:“让石灰窑投资用户在6个月收回投资”是我们坚守的承诺,也是检验我们技术高低的唯一标准也是用户在对市场上众多窑型验证选择项目效益高低和验证指标高低时的标准。
    三、  记者采访综述
    记者在采访中了解到,唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司研制建造的石灰竖窑已经超过200座,其中燃气窑80余座,第一代及第二代混烧燃煤竖窑设计及建造(含改造)的数量也有近100座,第三代竖窑2011年开始至2014年6月设计建造的也有近60座。
    通过对“第三代具有国际领先水平的节能环保全自动机械化石灰竖窑”技术的以上了解分析,经对该技术进行全面的考察、研究、论证我们认为:
    石灰因其原料(石灰石)来源的广泛而廉价,储存时间短(易受潮)、销售半径小,长期以来国内普遍的石灰企业以规模小、质量差、工艺落后、牺牲环境、浪费矿产资源的形式存在。国民经济经济的强盛发展,国家对环境保护的愈发重视和资源日益枯竭的严重形势下,落后的生产工艺、牺牲环境资源换发展的形式必将迅速被限制和淘汰。同时,激烈的市场竞争使得石灰需求行业的企业,将不断重视和追求石灰的高质量,而落后的石灰生产企业的逐步关停淘汰,二者因素势必推动石灰市场价格的稳步走高。
    节能是我国长期的战略任务,而工业节能特别是窑炉节能更是我国工业节能的重要组成部分,在“十一五”期间是最受重视的节能领域。我国窑炉的节能任务非常繁重,它不仅表现在技术工艺的复杂上,而且表现在生产厂家对窑炉投资的要求上,因此工业窑炉建设不仅要表现在高效的节能技术上,而且要表现在优越的环保效应上,更要表现在适合我国国情的产品销售价格上,只有这样,才可能为我国工业窑炉的改造奠定良好的基础。
    唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司“第三代”技术的研发成功,使工业节能型窑炉成套设备的出台就是上述功能的集中体现。该产品可替代国家严令禁止的高耗能石灰窑,而且节能环保,对于淘汰落后的工业窑炉奠定了坚实的物质和技术基础。该项目技术研制成功,不仅有助于我国石灰产业结构调整,而且为我国节能技术适合我国国情的发展提供了良好的示范效应。
    第三代具有国际领先水平的节能环保全自动机械化石灰竖窑”技术的推广,符合国家的产业政策和节能环保的总体战略。项目产品不仅是节能产品,而且是环保产品,价廉物美,非常适合我国石灰工业和其它工业窑炉使用,有利于对总体生态环境的保护。
    该项目加工过程及工艺技术成熟,规模适当,产品市场前景广阔。项目本具有较强的盈利能力和抗风险能力,经济、社会效益显著,建议由条件的地区及时进行项目建设,使这一技术得以推广应用,同时也用户带来可观的经济效益。
           作者:北方炉窑协会(网络通联部)  童海馨
                                                            原版 2012-6-16
                                          新编版:2015/1/22
    参考文献:
    1、  唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司《第三代“三段式多功能自控节能环保竖窑”工艺技术操作指南》
    2、  《浅谈石灰竖窑技术改造》  作者:秦福礼   (马钢股份公司第三钢轧总厂)
     编者友情提示:该文原文(全版)已经入选国家科技论文库,文章有删节,本文资料版权属原作者,其他任何单位及个人不得作为商业性应用及摘抄使用,作者拥有法律追究权力。
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       感谢唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司总工室及其他文档作者对此文编辑的大力支持,据悉:唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司、唐山金泉炉窑装备技术研究所、唐山金泉成套设备有限公司设计建造的燃气型及燃煤型环保节能石灰窑适用于各种煤气、煤炭、焦炭、焦炭丁、水煤浆等燃料,产品适用于冶金灰、碳酸轻钙灰、建筑灰等领域,还可设计二氧化碳回收工艺及碳酸钙和纳米钙的工艺设计,窑容积从80-560m³均可设计建造,竖窑单窑可日产从60-450吨均可。节能环保型竖窑每烧一吨石料用煤炭65-75公斤,每烧一吨石灰用煤炭燃料110-125公斤,每吨标煤可生产石灰8-8.5吨。也可设计建造回转窑、套筒窑、梁式窑等,可日产100-600吨高活性石灰,同时承接各式老式石灰窑、水泥机立窑等技术改造工程。
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     金泉公司近期部分石灰窑典型业绩(设计、设备供货、施工、生产组织)


    序号 订货/使用单位 工程规模
    1 云南峨山敦煌矿业公司 2188m3石灰窑(高炉煤气、燃煤两用型)★★
    2 宁夏蓝白黑集团 1150m3石灰窑(燃煤)
    3 中煤集团(平硕) 2458 m3石灰窑(燃煤)
    4 北京延庆采石场 1150m3石灰窑(燃煤)
    5 张家口赤城县鑫马采石场 1150m3石灰窑(燃煤)
    6 乌兹别克斯坦维克钙业公司 1120m3石灰窑(天然气)★★
    7 云南活发集团刘总旗水泥有限公司 2200m3石灰窑(水泥机立窑改燃气燃两用窑)★★
    8 汉中钢铁公司炉料厂 1250 m3石灰窑(燃煤)★★
    9 湖北赤壁恒通钙品有限公司 1150 m3  1410 m3石灰窑(煤)★★
    10 湖北大冶鑫鼎炉料有限公司 1250m3石灰窑(燃煤)
    11 云南延津泉盛钙业有限公司 2250m3石灰窑(燃煤)
    12 广西荔浦金发采石场 1150m3石灰窑(燃煤)
    13 陕西蒲城盛鼎建材有限公司 3250m3石灰窑(燃煤)
    14 十堰永鑫钙品钙品有限公司 2250 m3石灰窑(燃煤)
    15 福建三金钢铁公司 6180m3石灰窑(高炉煤气)★★
    16 湖北广水钢铁公司 2180m3石灰窑(高炉煤气)★★
    17 四川眉山市广友再生资源公司 1140m3石灰窑(高炉煤气)
    18 福建亿鑫钢铁厂 4180m3石灰窑(高炉煤气)★★
    19 河北省保定监狱 4180m3石灰窑(煤气发生炉)★★
    20 四川长宁窝坨钙业有限公司 1258m3石灰窑(燃煤)
    21 济南钢铁公司鑫海炉料公司 4200m3石灰窑(煤气发生炉)★★
    22 甘肃古浪新淼精细化工有限公司 4358m3石灰窑(燃煤)
    23 唐山市凯源炉料有限公司 2358m3石灰窑(燃煤)
    24 广东德庆新东航环保材料公司 4258m3石灰窑(燃煤)
    26 印尼马斯特钢铁公司 1150m3石灰窑(气煤两用,煤气发生炉)
    27 印尼第一太平洋矿业公司 1150m3石灰窑(燃煤)
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