石灰窑烟气余热用于高炉水渣烘干制粉的研究与应用.docx

《石灰窑烟气余热用于高炉水渣烘干制粉的研究与应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石灰窑烟气余热用于高炉水渣烘干制粉的研究与应用.docx（14页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、石灰窑烟气余热用于高炉水渣烘干制粉的研究与应用摘要2前言21 .技术开发思路32 .技术研究计算31. 1.热平衡计算32. 2.余热烟气管道管径选择计算32. 3.设备选型计算42. 3.1.管线摩擦与局部阻力计算（风机静压）42. 3. 2.动压计算：43 .技术研究方案44 .实际应用情况55 . 结语5参考文献56 .附文：冶金石灰窑炉节能技术及发展方向66. 1.前言66. 2.关于业绩和数据66. 2. 1.回转窑76. 2. 2.双膛竖窑76. 2. 3.套筒窑76. 2. 4.梁式窑86. 2. 5.混料窑86. 3.主要节能技术及发展方向96. 3.1.新型煨烧技术开发96.

2、 3. 1. 1.富氧燃烧技术的应用96. 3.1.2.强化燃烧技术开发利用96. 3. 1. 3.低热值煤气的综合利用96. 3. 2.窑衬涂层技术和新型窑衬结构开发106. 3. 3.窑炉余热利用技术116. 3. 3. 1.出窑废气余热利用技术116.1.1.1.1. 利用出窑废气预热助燃空气、燃料和生料116.1.1.1.2. 利用出窑废气干燥物料116.1.1.1.3. 利用出窑废气经高效烟气水换热器供厂区采暖、洗浴116.1.1.1.4. 利用出窑废气经余热锅炉生产蒸汽126.1.1.1.5. 利用出窑废气发展余热发电技术126. 3. 3. 2.石灰窑窑体散热的回收利用126.

3、3. 3. 3.出窑石灰余热的利用126.3. 4.自动化及节电技术136.3.4. 1.提高窑炉的自动化检测和控制水平136. 3. 4. 2.以节约电能为切入点的节能技术136.1 .4.2.1,降低窑炉系统阻力136.3422 变频调速技术146.3. 5.节能技术的发展方向146.3.5.1.1.加强先进窑炉和先进煨烧工艺的研发和推广146.351.2.加强新型窑衬结构和窑衬材料的研发和推广146.3.5.1.3.加强石灰窑余热利用技术的研发和推广146.4.关于业绩和数据14摘要本文结合企业生产实际，实现20万吨/年石灰窑生产线废烟气余热回收利用为最终目的，对余热烟气成分、温度、流量

4、、密度进行分析研究，确定应用方向与工艺路线，明确系统参数及主要设备明细，完成了余热烟气用于高炉水渣烘干制粉的研究与应用，填补我国烟气余热利用的多项空白，成为我国第一套余热烟气用于高炉水渣烘干制粉的系统装置。关键词：石灰窑余热；烟气回收；烘干制粉1刖百年产20万吨石灰窑生产线采用国内先进的生产工艺，用转炉煤气和焦炉煤气做燃料烧制石灰，窑尾排出的高温烟气预热入炉冷原料石灰石后通过烟囱高空排放，废烟气温度约220,流量20万m3/h,废烟气直接排放造成热量的极大浪费，此类废热国内尚无回收利用的先例。为实现废烟气余热的回收利用，通过对余热烟气热力参数的分析研究，结合高炉水渣烘干制粉车间三台立磨需要的热

5、量、压力等参数，经过热平衡计算，自主设计安装烟气管道、主抽风机及配套电气、自动控制系统，将余热烟气用于高炉水渣烘干制粉车间三台立磨替代原使用的低温循环风及二次风，余热应用后将每台立磨的煤气消耗由原来的5000m3/h降至3000m3/h,每台立磨降低煤气消耗2000m3/ho1 .技术开发思路通过对石灰窑排放废烟气的热力参数行分析，烟气的主要成分是C02与N2,基本与高炉煤气燃烧生成的成分一致，烟气温度：220；烟气量20万m3/h,结合高炉水渣烘干制粉车间每台立磨烘干高炉水渣需要的工艺参数，烟气温度:250,烟气量7万m3/h,主要成分是CO2、N2及少量的CO,石灰窑余热烟气与高炉水渣烘干

6、制粉立磨使用的烟气成分类似，对其生产工艺没有任何影响，我们认为将石灰窑余热烟气输送至高炉水渣烘干制粉车间立磨使用是完全可行的。2 .技术研究计算2.1. 热平衡计算根据已知工艺参数，高炉水渣烘干制粉每台立磨烟气用量70000m3/h,温度250C,烟气比热1.4kJ/m3.C,高炉煤气消耗量50000?小，高炉煤气热值3200KJ/m3,假设石灰窑输送至每台立磨1600c烟气量为X,利用石灰窑废烟气后高炉煤气消耗量为Y，煤气燃烧产物量系数取1.4,则根据每台立磨用烟气体积平衡与热量平衡，列出以下方程式：X + 1AY = 77 x 250 x 1.4 = K x 3200 + X x 160

7、x 1.4可以得出,X=6.58, Y=0.3即：石灰窑输送至高炉水渣烘干制粉车间每台立磨6.5万m3/h烟气量，烟气炉消耗煤气量由原来的5000m3/h降至3000m3/h,可降低煤气消耗2000m3/ho2. 2.余热烟气管道管径选择计算根据上述热平衡计算，每台立磨需要烟气量60000m3/h,三台立磨需要的总烟气量：q=180000m3/h,烟气流速选择16m/s,根据管径计算公式：d=18.8 口 =18.8 p=1994.04,取 DN zOOOmm v 7162. 3.设备选型计算3. 3.1.管线摩擦与局部阻力计算(风机静压)X ipv2x(L + Ld)d 2其中，1.15为管

8、道摩擦阻力与局部阻力的安全富裕度P：烟气密度,查表取l.34kg/m3v：烟气流速，取16m/sX：摩擦阻力系数，根据雷诺系数与管壁粗糙度，计算为0.066d：管道直径，mmL：管线长度：400m局部当量长度，取120m以上数据代入，计算的P=3384.7Pa,取3385Pa2. 3. 2.动压计算： P2=-pv2=- X 1.3 x 162=171.52Pa,取 172Pa22余热风机全压：二Pi+2P2=3385+172=3557Pa,风机出口正压富裕量取200 Pa,余热风机全压选择在3800Pa左右，风量：180000m3/ho3 .技术研究方案烟气管道设计与安装。由于烟气管道直径选

9、择为DN 2000mm,管道直径较大，成品管材采购及运输成本较高，我们采用5=10mm厚度钢板利用卷板机进行卷制，大大降低了投资成本。石灰窑余热烟气通过直径DN 4000mm的烟囱排向大气，在烟气管道与其碰头位置增加导流罩，使余热烟气最大限度的通过烟气管道输送至高炉水渣烘干制粉车间，减少烟气向大气的排放量以及冷风吸入量。(3)余热风机根据系统阻力计算，选用为此项目专门定制WFY-3200D型号风机，该风机具有效率高、节能、噪音低、调节性能好等特点。叶轮组采用高效模型设计，具有节能、稳定、工况范围宽等特性，采用进口耐高温材料焊接而成，并经静、动平衡校正，达到稳定、可靠的要求；机壳采用优质16Mn

10、厚钢板焊接而成，外部焊有井字形加强筋，有效提高机壳的刚性，消除了由于机壳刚性不足而产生的振动。保温结构采用导热率低、热稳定性好及抗压强度高的硅酸铝纤维毡，根据，根据允许的温降条件下计算保温厚度为200mm,分四层错缝安装，保护层采用0.5mm厚度的镀锌铁皮，使220C的余热烟气经过长距离输送到使用地点后温度能达到210C,有效的减少了余热烟气的散热损失，使其热量得到充分利用。变频器控制系统安装。变频器控制系统由主抽风机、高压变频器、就地控制箱三部分组成，其中主抽风机由哈尔滨电机厂生产，功率为400kW,高压变频器采用泰开电气的产品，节能效果达到30%以上，现场通过触摸屏进行参数的设定和操作，为

11、了保护电机的运行，将频率进行了上下限的设定，区间范围控制在(540赫兹)。就地控制箱可进行高压变频器的远程与就地的切换操做。4 .实际应用情况(1)回收利用石灰窑余热烟气180000m3/h,高炉水渣烘干制粉车间每台立磨利用余热烟气60000m3/h,降低高炉煤气消耗2000m3/h,节约的煤气每年产生效益528万元。余热主抽风机的变频运行，实现风量的可调、可控。通过对进高炉水渣烘干制粉每台立磨前烟气温度可以判断是否管道内吸入冷风，若吸入冷风，通过变频自动调节烟气量，系统运行比较稳定。5 .结语石灰窑余热烟气的成功回收利用，虽然使高炉水渣烘干制粉车间煤气消耗有了很大的降低，但是还存在一定的问题

12、和不足，需要不断的改进和完善，主要是：(1)由于烟气管道接口在石灰窑余热烟气主抽风机之后的烟囱上，虽在接口处增加了导流罩，但在高炉水渣烘干制粉车间大量使用余热烟气时，容易吸入冷风造成烟气温度下降，降低余热烟气利用效率。(2)余热烟气代替二次冷却风之后，高炉水渣烘干制粉车间烟气炉的燃烧区域出现前移现象，对出口烟气管道使用寿命有一定影响。参考文献张凤起，金岩，王凤荣，等.我国钢铁工业余热资源及利用状况几钢铁，1990, 25(4)： 6164.6 .附文：冶金石灰窑炉节能技术及发展方向6. 1.刖己石灰作为工业生产的重要辅料，广泛应用于冶金、化工、环保、建材等诸多行业，高品质的活性石灰主要应用于炼

13、钢、烧结，以及电石行业。2014年我国粗钢产量达到8.2亿吨，烧结矿产量约为9亿吨。按照2013年转炉、电炉炼钢平均石灰消耗量为47.8kg/t,烧结矿石灰消耗量为66.5kg/t计算，2014年冶金石灰的消耗总量约为9860万吨。2014年冶金石灰产能约为1.1亿吨。冶金行业作为我国国民经济的重要基础产业和实现工业化的支柱产业，同时也是能源消耗大户，节能降耗一直是冶金行业发展的重中之重。各种冶金工业炉窑在生产过程中会消耗大量的能源，在某些领域还存在严重的资源浪费现象，违背了我国节能减排的发展目标，这就迫切的需要实现工业炉窑的节能发展。随着活性石灰工业的快速发展，技术水平的不断提高，节能降耗的

14、需求也日益突出。根据2013年的统计数据，全国冶金石灰产能中，具有国际先进水平的或国内先进水平的占总产能的58.8%,国内一般水平的占总产能的14.8%,落后产能占26.4%O而普通石灰生产大多数仍然采用简易窑或土窑落后装备生产，以煤为燃料，无质量保证措施和环保措施，能耗高。开发推广先进的节能技术是冶金石灰行业实现健康可持续发展的重要方向。6.2. 关于业绩和数据几十年来，在各相关科研和生产单位的共同努力下，我国的冶金石灰行业获得了长足的发展。国外各种先进的石灰生产装备基本上都已经引进到国内，比如德国克劳斯玛菲公司、日本三菱公司、美国美卓公司的回转窑，瑞士麦尔兹公司的双膛竖窑，德国贝肯巴赫公司

15、的套筒窑，意大利弗卡斯公司的双梁窑和“梁式桥”套筒窑，意大利西姆公司的双D窑、德国波力休斯公司的悬浮窑、意大利佛利达公司的梁式窑、日本住友公司的焦炭窑等。在引进消化的基础上，国内自主开发的回转窑、双膛竖窑、套筒窑、梁式窑、新型气烧竖窑、新型焦炭竖窑、节能型普立窑、马氏窑得到广泛推广。6.2. 1.回转窑回转窑是国内技术最成熟、推广范围最广的先进石灰窑。目前，我国自主研发的带竖式预热器和竖式冷却器的石灰回转窑系列产品已经在国内广泛推广，并已向国外输出，设计生产能力涵盖250t/d1200t/d,以满足不同企业的需求。石灰回转窑技术日益成熟、工程造价大幅下降，能耗水平进一步降低。以一条比较完善的600t/d石灰回转窑生产线为例：投资在40004500万元，热耗低至1150x4.18kJ/kg以下，电耗在45k