喷煤粉梁式石灰窑方案doc.docx
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喷煤粉梁式石灰窑方案doc
喷煤粉梁式活性石灰窑工程
技术方案
第一章技术方案
总论
近年来随着国际国内原油价格持续攀高且波动较大，我国大多数氯碱化工企业的PVC生产工艺由石油裂解法，改为电石法生产。
尽管在金融危机持续蔓延并日渐减弱背景之下，电石市场于2009年实现了恢复性的增长，2009年我国电石产量已达到1524万吨，并在刚刚进入2010年后就掀起一轮货紧价扬的普涨行情。
由于我国减排的任务的加大，国家对于高能耗高污染行业加大了诸多限制措施，如：
规模、技术水平、配套设施等。
但是越来越多的电石生产企业也意识到，用优质活性石灰冶炼电石，能缩短冶炼时间、提高电石品位、减少电耗等起到很大的作用，普通石灰冶炼电石的电耗为3300～4000kwh/t,有“电老虎”之称，用优质石灰冶炼电石每吨节电5~10%。
因此，大、中型氯碱、煤化工企业发展密闭电石炉，建设利用电石炉煤气生产优质石灰生产线是极其必要的，采用高品质石灰，降低电石生产成本成为电石生产的必然要求。
同时也可为企业带来巨大的经济效益和社会效益。
活性石灰具有反应速度快、反应能力强、性能活泼、降低能耗的特点。
活性石灰具有如下特性：
体积密度小：
1.4～1.8g/c㎡，比表面积大：
1.6～2㎡/g
气孔率高：
＞50%，晶粒细小：
3μm
活性度高：
≥320ml（4N-HL-10min），CaO纯度高，一般大于90%
使用活性石灰生产电石比使用普通石灰节电5～10%。
我公司设计的贯穿式多烧嘴石灰竖窑，采用煤粉为燃料，经燃烧梁直接喷送进石灰窑内燃烧。
具有投资较低，占地较少，工艺先进，质量保障的等特点。
根据贵公司实际需求，本工程设计根据以下条件设计：
石灰窑采用煤粉为燃料，原煤的热值在5500~6500kCal/kg，石灰需求量为600t/d，全部供电石炉使用。
本工程设计为两座日产300t.新建石灰窑工程。
1设计方案
1.1设计原则
本着先进、可靠、适用、经济环保、低碳节能的原则，吸收国内同类型工程的实践经验，采用现代化企业管理模式，建成一个产品质量高、效益好、劳动生产率高、低能耗、成本低，其产品质量达到国内先进水平的生产车间。
1.1.1工作制度
年工作335天，每天3班，每班8小时。
1.1.2工艺
设计采用双梁式竖窑采用煤粉做为燃料煅烧石灰。
石灰石在窑内煅烧带1200℃高温作用下绝大部分CO2逸出，冷却后形成块状生石灰。
设计窑体成准矩形，窑内设置上、下两层烧咀梁，窑内上部设置上层窑气抽出梁和窑内下部设置窑下冷却装置，上层窑气抽出梁上部为布料储备区域；上抽气梁至上层烧咀梁之间为预热区，预热区的作用为利用煅烧带的上行热窑气预热石灰石至煅烧温度；上层烧咀梁至下层烧咀梁之间为煅烧区，设计煅烧温度1100℃~1200℃，经过预热的石灰石原矿在此带被均匀煅烧成生石灰，此区域可以通过对燃料流量和压力的调节控制石灰的质量和产量；下层烧咀梁至出灰口之间为冷却区，二次空气（冷却空气）从底部入窑将烧成的石灰冷却至100℃以下出窑，被加热的二次空气则向上进入煅烧区助燃。
当一定量的石料通过窑顶加料门进入储备区，均匀分配于窑截面上，窑顶的斗底两道加料门自动密闭阻止空气在加料时进入窑内，因而不影响窑顶的负压。
石灰石加入窑内缓慢经四个区域往下移动，煅烧分解成产品——活性石灰。
物料运行流程为：
原料经筛分后合格原料入窑，进窑内均匀下落，经储存带、预热带、煅烧带分解成活性石灰下落到冷却带，经冷却后温度降至100~120℃，窑内煅烧约24~32个小时完全逸出CO2，形成活性石灰，石灰经卸料机落入中间料仓经电子称量装置进入储料仓，卸到平皮带输送机，经斗式提升机——筛分——分料皮带——分别落入块料仓和粉料仓。
成品仓存储量约600t。
1.1.3电气与自动化控制
根据工艺流程和物料输送、储运节点，设计配置PLC自动控制系统，系统中各检测、计量及运行信息均总成至控制室所设的二次仪表盘，各项工艺参数均在二次仪表上显示、报警和积累积。
本工程采用全交流的传动方案，功率大于55KW的电机采用软启动方式。
主引风机、助燃风机、冷却风机、卷扬机等的电机采用变频器调速控制。
对于无调速要求的一般传动系统采用普通交流电机的由MCC控制。
主要物料及生产设备，均配置现场控制箱，由现场和集中两种控制方式。
1.1.4除尘
本工程除尘系统包含原料筛分、窑顶废气、窑下出灰、成品筛分楼等除尘系统。
设计窑顶废气除尘采用LYⅡ－1600型长袋离线脉冲除尘器。
原料筛分除尘器、窑下出灰除尘器、成品仓分别采用气箱脉冲袋式除尘器。
1.1.5供排水
本方案不设生活用水。
石灰生产流程不产生废水；雨水与厂区地表水沟依地势高差自然排出。
1.1.6土建
该区抗震设防烈度为七度。
结构设计以此为依据国家《建筑抗震设计规范》进行结构抗震计算和构造设防。
土建设计范围为竖窑底座、筛分楼料仓、控制楼、配电室、设备厂房、原料筛分楼、设备基础、场地平整、储料仓、皮带机通廊、除尘器平台。
设备基础依照设备基础条件样本设计。
工业建筑柱距和房屋层高依据工艺要求确定，跨度大于9m的厂房采用框排架结构，其它为砖混结构，地下构筑物采用抗渗砼。
根据地质报告，经工程计算后，如有必要，主要建构物将采用桩基。
2工厂现状
2.1外部条件
2.1.1公用工程条件
供水条件：
入口压力：
0.3～0.4MPa
入口温度：
≤36℃
总硬度：
≤30ppm
冷却水流量：
15~20m3/h
生活用水：
压力0.2MPa
电源条件：
高压：
10KV，频率50±5Hz。
本工程总装机容量2150Kw
氮气：
除尘器反吹用
压力≥0.8MPa（接口压力）
使用压力0.2～0.6MPa
氮气品质：
N含量≥99.9%
流量≥200m³/次
接口管径DN40
干燥洁净压缩空气（无水无油）：
汽缸等用
供气压力≥0.6~0.7MPa
使用压力0.2～0.6MPa
流量700～750m³/h
露点-40℃
燃料：
超细煤粉（无烟煤）
热值5500~6500Kcal/Nm3
用量1950～2100kg/h.座
煤粉含水量<2%
挥发份<20%
粒度200目
蒸汽：
采暖
用量～40Kg/h
压力0.1MPa
原料：
石灰石
粒度40～80㎜或（30～60㎜）
其中-40㎜<5%
+80㎜<5%
3梁式竖窑技术特点
生产规模80-500t/d圆型窑或方型窑。
◆窑操作弹性大，从50-110%任意调节，均能实现稳定生产，而且不影响活性石灰质量和消耗指标，负压操作。
◆适用多种燃料、天然气、煤粉、焦炉煤气、混合气、高炉煤气（热值≥800kcal/m³）或固液、固气混合燃料。
◆热耗低，热能利用合理，二次空气通过冷却活性石灰预热，一次空气通过预热器预热进入燃烧梁，燃料完全燃烧，热值充分利用，能耗800-1000kcal/kg。
◆采用燃料，空气、煤气双预热。
◆应用低热值燃料，窑体设双层烧咀梁外，增设周边烧嘴，使煅烧截面更加合理。
◆窑体结构特点：
1）窑体呈准矩形，窑体设置上下两层烧咀梁和周边烧嘴，窑体上部设置上层窑气抽出管,窑气抽出管上部为储备石灰石区域,抽气管至上层烧咀梁之间为预热区，利用高温煅烧后的窑气预热石灰石至煅烧的温度,上层烧咀梁至下层烧咀梁之间区域为煅烧区，石灰石均匀煅烧成活性石灰，此区域根据活性石灰质量、产量要求加以调节。
2）下层烧咀梁至出灰口之间为冷却区，二次空气（冷却空气）从底部入窑将石灰冷却至80℃以下出窑，被加热二次空气则向上进入煅烧区。
3）当一定量石灰石通过窑顶加料门进入储备区，均匀分配于窑截面上，窑顶的斗底两道加料门，自动密闭阻止空气在加料时进入窑内，因而不影响窑顶的负压。
石灰石加入窑内缓慢经四个区域往下移动，煅烧分解成产品—活性石灰。
4）采用两层烧咀梁是该窑的技术诀窍和核心部分，烧咀梁采用导热油夹套冷却，梁内通过若干个燃料给料管，管端设置特殊烧咀，从烧咀梁两侧均匀分布到窑截面上与梁端引入一次空气和底部引进二次空气均匀混合燃烧。
5）窑上层设一层窑气吸气梁，底层设有吸气梁，下侧设有多个分布均匀的开口，窑气通过开口由吸气梁抽出，窑内形成压力控制，保证窑内整个截面的负压操作，使该窑保持最佳燃烧效果和最低燃料消耗。
6）窑体除横贯一层窑气抽出管，两层烧咀梁和周边烧嘴及出灰机构外无其他内件，耐火材料表面垂直规整无异型，因而该窑结构简单，钢结构和耐材用量小，维修量小，操作费用低，热能耗、电耗比较低。
7）炉窑操作配置PLC自动控制系。
4.生产规模及产品方案
4.1生产规模
拟建2×300t/d双梁竖窑，年产合格生石灰20万t/a。
4.2原料及燃料
4.2.1本工程采用石灰石，经原料厂筛分合格后，直接送至原料仓，年用量将近35.6万t，粒度40～80㎜，其化学成份对应分级如下表：
类别
等级
化学成份
CaO
CaO＋MgO
MgO
SiO2
P
S
不小于
不大于
普通
石灰石
特极品
54.0
3.0
1.5
0.005
0.025
一级品
53.0
1.5
0.010
0.035
二级品
52.0
2.2
0.015
0.060
三级品
51.0
3.0
0.030
0.100
四级品
50.0
3.5
0.040
0.150
4.2.2燃料：
无烟煤
热值5500~6500Kcal/Nm3
用量1950～2100kg/h.座
原煤含水量<10%
挥发份<20%
粒度<30mm
可磨度>55
4.3产品方案
4.3.1竖窑产品为活性生石灰，设计年产20万t/a，合格料35.6万t/a。
成品灰粒度：
0～40㎜，经破碎后达到3mm以下（成品率大于90%），生过烧率≤10%
在保证原料和原煤质量、原料合格，竖窑正常稳定操作的条件下，利用系数可达0.8~0.85t/m³d，煅烧颗粒均匀，能够保证20万t/a合格产品，如果燃煤品质好，利用系数还可以提高到0.85t/m3.d以上。
产量将进一步提高。
5.工艺
5.1工艺流程图
供电石炉
5.2工艺流程简述
使用卡车由原料场将原料（40~80mm石灰石块）倒入总储料仓，装满为止。
当上部上料料仓需要加料时，总储料仓下面的振动给料机开始工作，将原料倒入原料输送皮带1上，由原料输送皮带1送给筛分机构。
在筛分机构处设有振动筛一台，原料在此处经过振动筛筛分，合格料块由原料输送皮带2送入窑前料仓，窑前料仓至少存留4小时所需原料（即45t）。
不合格料块（小块），经过废料输送皮带送到废料仓，由卡车定时进行回收处理。
在筛分机构处要设有除尘装置，以防止灰尘到处飞扬。
当料位计指示需要装料时，上料车停止在上料斜桥下部等待装料，启动振动给料机2开始向料车内加料，延时30~90秒（可调）后停止装料，延时2—5秒启动卷扬机，有卷扬机牵引料车开始沿斜桥轨道上升。
当上料车升至斜桥拐弯段时，上料车前轮沿着拐弯段轨道改变行驶方向，后轮依旧顺着斜桥向上运行，当料车车缘上的车轮压到顶部接近开关时，卷扬机停止，同时上料车前部横梁将受料系统上盖顶开，上料车前倾，将原料倒入受料斗，延时10-15秒倒料完毕，启动卷扬机，上料车开始下降，受料系统上盖依靠重力盖好密封。
上料车沿轨道下行回到斜桥底部，当料车后轮压到底部接近开关时，卷扬机停止，开始下一次装料过程。
物料进窑内均匀下落，经预热段、燃烧段、分解成活性石灰下落到冷却带，经冷却后温度80～100℃，窑内煅烧循环约24～30小时，落入中间料仓经HLM称量装置进储料仓，卸到平皮带输送机—挡边皮带输送机—筛分—可逆皮带—分别落入块料仓和粉料仓—破碎—待运。
成品仓储存时间24小时。
在称重装置和档边带落料点处设有除尘点，以保证环境清洁。
5.3主要技术经济指标
序号
名称
数值
备注
1
竖窑型式
双梁式竖窑
2
竖窑座数
2座
3
日产能
600t/d
4
竖窑有效内径
5000mm×3900mm
5
竖窑有效高度
21m
6
竖窑有效容积
375m3
7
烟尘排放浓度
≤80mg/m3
8
年产量
20×104t
9
燃料
煤粉
煤粉
粒度
200目
热值
5500～6500kcal/kg
10
用量
～2100kg/h.座
11
生过烧率
≦10%
12
利用系数
0.8～0.85t/m3.d
13
日历作业率
92%
14
年作业天数
350天
15
石灰石粒度
40～80mm
一级及以上石灰石
CaO含量
≧92%
16
单位产品热耗
4.2×106KJ/t
17
石灰石消耗
1.8t/t
18
占地面积
9000m2
含料场用地
19
竖窑大修周期
5年
5.4物料平衡
工作制度：
竖窑生产大部分为连续工作制，其工作制度及设备作业率见表5-1
物料平衡见表5-2
料仓参数见表5-3
生产设备工作制度表
表5-1
序号
厂房名称
工作制度
设备年作业率（%）
备注
相当年设备运转天数（天）
每日工作数
设备每班运转小时
1
石灰石筛分
⑴
装载机
⑵
皮带输送机Ⅰ
340
3
4
50
⑶
振动筛
340
3
4
50
⑷
皮带输送机Ⅱ
340
3
4
50
2
竖窑
⑴
上料提升机
340
3
6
75
（2）
主引风机
340
3
8
99
（3）
助燃风机
340
3
8
99
（4）
冷却风机
340
3
8
99
（5）
窑下除尘风机
340
3
8
99
（6）
窑下振动给料机
340
3
1.65
21
（7）
导热油泵、轴流风机
340
3
8
99
3
成品仓
（1）
窑下平皮带
340
3
7.2
90
（2）
挡边皮带
340
3
7.2
90
（3）
可逆皮带
340
3
7.2
90
（4）
高效振动筛
340
3
7.2
90
（5）
除尘风机
340
3
8
90
物料平衡计算表
表5-2
序号
物料名称
配料
（%）
自然
水份
（%）
生产
损失
（%）
消耗定额
物料平衡量（t）
备注
t/t活性石灰
干燥的
含水的
干燥的
含水的
小时
每天
每年
小时
每天
每年
1
石灰石
⑴
设计年成品产量
25
600
200000
⑵
出窑生石灰量
25
600
200000
其中运输筛分出灰
1
0.20
4.80
1632
⑶
竖窑烧成量
25.2
604.8
205632
其中废气排出带走粉尘
1
0.2
4.80
1632
2
原料
2
石灰石合格
100
2
1
1.78
1.87
44.5
1068
36120
46.75
1122
381480
料仓参数
表5-3
序号
物料仓名称
料仓
密度
（t/m³）
储量（t）
每天需要物料量
储存小时数
（小时）
备注
结构形式
几何容积（m³/仓）
单仓
仓数
总储量
1
石灰石料场
露天料场
1.4
10680
1068
240
2
原料仓
钢结构、混凝土
43
1.4
60.2
3
180.2
1068
4
3
窑前料仓
混凝土
90
1.4
126
2
252
1068
5.6
4
块状成品仓
钢结构＋混凝土
130
1.1
143
2
260
12
5
粉状成品仓
钢结构＋混凝土
130
1.2
156
1
156
12
6
破碎后料仓
钢结构＋混凝土
130
1.15
150
2
300
12
5.5设备选型
5.5.1原料筛分系统
5.5.1.1生产规模、工作制度
年处理石灰石原矿35.6万吨。
工作制度：
年工作350天，3班作业，每班8个小时。
工艺流程
1）使用翻斗汽车由矿山将合格原料（40～80㎜）或用装载机将料场原料倒入原料仓，装满为止。
当窑前料仓需要加料时，原料仓的振动给料机1开始启动，原料经输送皮带Ⅰ，送至单层振动筛，原料经过振动筛筛分，合格料块（40～80mm）由原料输送皮带Ⅱ通过卸料车送入窑前料仓，窑前料仓存留至少4小时竖窑所需原料（即90t）。
不合格料块（≤30mm），经过振动筛筛到废料斗，由汽车定时进行回收处理。
原料仓与筛分室共设有一个LYⅡ—1000型脉冲袋式除尘器，除尘灰卸至除尘器下部的筛下料仓中，由汽车外运至烧结厂。
2）在起始状态，首先可逆皮带机Ⅱ，启动原料仓处的振动给料机1、原料输送皮带Ⅰ、单层振动筛、除尘器、往1#窑前料仓加料，直到加满；停止原料仓处的振动给料机1、原料输送皮带Ⅰ、单层振动筛、除尘器，延迟90s后启动可逆皮带机（反转），重复1#窑前料仓加料步骤。
3）当窑顶料位计提示需要加料时，上料小车停止在上料斜桥下部等待装料，启动窑前料仓的振动给料机开始向料车内装料，延时30~90s（可调）后停止加料，延时2~5s启动卷扬机，卷扬机牵引料车开始沿斜桥上升。
当上料小车升至斜桥拐弯段的时，上料车前轮沿着拐弯段轨道改变行驶方向，后轮依旧顺着斜桥向上运行，当料车车辕上的车轮压到顶部接近开关时，卷扬机停止，同时上料车前部横梁将受料系统上盖顶开，上料车前倾，将原料倒入受料斗，延时10~15s倒料完毕，启动卷扬机，上料车开始下降，受料系统上盖依靠重力盖好密封。
上料车沿轨道下行回到斜桥底部，当料车后轮压到底部接近开关时，卷扬机停止，开始下一次装料过程。
在窑前料仓处装有摄像头，需要装料时，就启动相应设备，开始装料过程。
具体见“原料筛分系统工艺流程图”。
原料筛分系统工艺流程图
5.5.1.2主要设备性能
1）原料仓和窑前料仓处采用振动给料机，基本参数如下：
型号及规格：
ZG-100
给料能力：
100t/h
功率：
2×0.75Kw
振频：
25Hz
给料粒度：
≤210mm
料槽尺寸：
1000mm×700mm
重量：
285kg
2）原料筛分室处采用矿用振动筛，基本参数如下：
型号及规格：
ZSGB1530
筛面层数：
1
筛面尺寸：
1500mm×3000mm
筛面倾角：
15º
处理量：
120t/h
双振幅：
8～12mm
电动机容量：
2×5.5
入料粒度：
≤150mm
3）输送胶带机
皮带机选用DJA型，基本参数如下：
A．原料输送皮带Ⅰ：
胶带宽度：
800mm
水平长度：
60.9m
提升高度：
23.85m
功率：
30KW
输送量：
100t/h
B．原料输送皮带Ⅱ
胶带宽度：
800mm
水平长度：
18m
功率：
5.5KW
输送量：
100t/h
4）脉冲袋式除尘器，基本参数如下：
A.脉冲袋式除尘器
型号及规格：
LYⅡ－1000
处理风量：
50000m3/h
过滤面积：
1000m2
过滤风速：
0.8~1m/min
设备阻力：
＜7000Pa
滤袋尺寸：
Φ160×6000mm
滤袋数量：
330条
电磁阀数量：
248件
喷吹压力：
0.3MPa
耗气量：
3m3/min
设备重量：
23T
B.除尘风机
型号及规格：
4-73No.11D
风量：
50000m3/h
风压：
3200Pa
电机功率：
75KW
5.5.2上料系统
功能：
将原料（石灰石）由地坑运到窑顶受料系统，加料。
结构形式：
由振动给料机将原料仓的原料装到上料车。
卷扬机牵引上料车沿斜桥轨道（70度）提升至窑顶加料。
JG3F.6008卷扬机：
（加装主令控制器）
额定拉力：
30kN;
电机功率：
37kW；
钢丝绳直径：
26mm；
安装高度：
13.6m
上料车：
车斗尺寸：
1.6m×1.3m×1.1m（长×宽×高）；
车斗自重：
2t；
最大载重：
3.5t；
提升速度：
59.5m/min；
运行距离：
53m。
上料斜桥：
为钢结构桥梁式，内设轨道；
截面尺寸：
2.3×1.59m;
长度：
55m。
窑顶滑轮：
直径：
800mm；
重量：
100kg。
振动给料机：
给料量：
100t/h;
电机功率：
2×0.75kw。
5.5.3窑顶框架
功能及结构形式：
支撑顶部滑轮，固定受料系统，保证维修巡检人员方便安全；
框架尺寸：
3.5m×3.5m×10m；
设平台数目：
4
5.5.4受料系统
功能：
均匀加料，窑内密封；
结构形式：
受料体进料口带有上盖，上部设有气缸。
气缸拉动料钟，出料口为分叉管。
原料首先进入受料体。
加料完毕，盖好上盖，松开料钟，原料进入窑内。
料钟、分叉管起布料均匀作用。
料钟：
底部直径980mm，重量420kg；
气缸：
直径300mm，行程800mm。
5.5.5钢结构平台
功能：
维修、巡视、检查；
结构：
在9600mm水泥平台上围绕窑体到窑顶搭建8层钢结构平台
检修平台
数目：
3
载荷：
0.5t/m2
花纹钢板：
4mm
过渡平台
数目：
6
载荷：
0.5t/m2
花纹钢板：
4mm
平台栏杆：
1.2m
梯子：
功能及结构形式：
各钢结构平台之间设有钢结构梯子。
梯子净宽700mm
与平面夹角~41°
踏步宽230mm
高200mm
踏步花纹钢板3mm
按工业炉用梯国家规范设计。
5.5.6出灰系统
在窑正常生产情况下，窑工况顺行，窑下出灰温度<80℃，成品生石灰由竖窑落下，经储料斗振动给料机送入窑下平皮带运输机，带宽800㎜，耐高温150℃，再经档边皮带运输机，带宽800㎜，耐高温150℃，将灰送至成品仓，由振动筛分级，粉料下落至粉仓，块灰由可逆皮带送至块仓。
皮带机技术参数见表5-4，振动筛见设备附表。
5.5.7导热油系统工作流程
导热油系统是石灰窑的一个组成部分，它担负着对上、下燃烧梁的冷却任务。
导热油系统的主要设备有储油罐、加油管、热交换器、过滤器、阀门、离心油泵组、进油管道、上燃烧梁、下燃烧梁、回油管道、膨胀罐
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