TGS石灰窑介绍7.10

TGS气烧石灰窑基本知识
一、产品质量指标含义、检测方法、对转炉的影响。

1、活性度：表征生石灰水化反应速度的一个指标。

以10分钟内,搅拌
条件下，在2000毫升（初温40℃）水中,用中和50克1mm ～ 5 mm生石灰消化时产生的Ca(OH）2所消耗的4mol／L盐酸的毫升数表示（此滴定过程始终保持水溶液处于中性)。

麦尔兹窑活性度一般在330-—-390 毫升（必需高热值燃料，可喷煤）；
回转窑活性度一般在330—--390毫升（必需高热值燃料，可喷煤）；
套筒窑活性度一般在320---380毫升（必需高热值燃料）；
国外弗卡斯窑活性度一般在300——-380毫升（必需高热值燃料,可喷煤，必须配有国外精确的燃料热值和流量分析计量仪表系统）；
国内梁式窑活性度一般在280——-360毫升（多数在280———340毫
升，偏
重高热值煤气，低热值煤气指标差一些，特别是产量大于300吨／的
窑型生产波动较大);
ND140-180石灰窑活性度一般在220-——340毫升(波动较大，多数在230———320毫升，偏重低热值煤气,高热值煤气指标差一些)
TGS180-—-TGS350石灰窑活性度一般在280--—340毫升（多数
在300-—-330毫升,高低热值煤气均可)
TGS400———TGS480石灰窑活性度一般在300-—-360毫升（多数在320——-350毫升,高低热值煤气均可）
2、在转炉中的作用：炼钢实践表明,高活性（≥280毫升)石灰融化快,在转炉内化渣快，可以提高脱磷脱硫效率和钢水品质，减少吨钢灰耗，减少渣量，减少喷溅，提高一次命中率，同时缩短冶炼时间2—3min,节省铁耗（5-—-30Kg铁/t钢）、并节省氧气和铁合金的消耗。

在3—5min之内可以完全与钢水中酸性物质反应完毕，而一般石灰的反应时间至少要6-10min。

此外提高炉龄40%以上。

3、生过烧率 = 生烧率+过烧率。

（在石灰中MgO含量≤3%的情况下）
生烧率 = CaO CaCO3 ÷ CaO全×100％
过烧率=CaO过÷CaO全×100％
CaO CaCO3-石灰中以CaCO3形式存在的CaO量
CaO过—石灰中过烧部分的CaO量（遇水后一定时间还没
消化的CaO。

各厂消化时间不一致，本文建议对于破
碎后的石灰块用15分钟；没破碎的石灰块用30分钟）CaO全———石灰中以各种形式存在的CaO总量（即石灰化验
单上的CaO数据）
麦尔兹窑生过烧率一般在3———9%;
回转窑生过烧率一般在3—-—10％；
套筒窑生过烧率一般在3--—10%；
国外弗卡斯窑生过烧率一般在3—-—10%；
国内梁式窑生过烧率一般在6—-—12％;
ND140—180石灰窑生过烧率一般在6———12%(波动较大）；
TGS180—-—TGS480石灰窑生过烧率一般在6—-—10％
4、生石灰的有效CaO含量(CaO有效)：在炼钢过程中,
炉渣碱度R2（R2=CaO/SiO2=2.5）一般为2。

5，生石灰中每1％SiO2需有2.5%的CaO来中和，去掉此部分后的CaO为有效CaO含量。

CaO有效= CaO全–2。

5×SiO2
SiO2 ———石灰中的SiO2含量（即石灰化验单上的SiO2数据)
5、吨钢灰耗主要受石灰质量、铁水质量、炼钢装备水平和操作水
平的影响。

其中炼钢装备水平和操作水平由于近年来的进步,多数厂子已经比较高了.
而铁水质量主要是〔S〕、〔Si〕和铁水温度。

铁水质量主要影响因素为：焦炭质量、烧结矿质量、球团矿质量、高炉容积、装备水平和操作水平。

这些因素大多数已经提高或得到重视，只是外购的烧结用石灰粉还是土烧窑的简单改进窑型为主生产的,且经常以次充好，质量差，波动也很大，从而降低了烧结矿品位（TFe），并是引起烧结矿碱度(R2）和品位（TFe）波动的主要因素，从而影响高炉操作和铁水质量。

由此可见，提高石灰质量并保持稳定，既可提高铁水质量，又可改善炼钢生产，是目前多数钢铁企业影响吨钢灰耗的最重要因素，可以取得重大的经济效益。

其中：〔S〕---铁水中硫百分含量，钢水中硫含量也这样表示.
〔Si〕——-铁水中硅百分含量,钢水中硅含量也这样表示。

烧结矿碱度(R2）——-——R2=CaO/SiO2，即烧结矿中氧化钙含量
与二氧化硅含量的比值称为二元碱度，简称碱度,以R2表示.球团矿、天然矿和其它种类的矿的二元碱度也这样表示.
品位（TFe）-----烧结矿中全部铁的百分含量称为烧结矿的品位,以TFe表示，俗称含铁量。

球团矿、天然矿和其它种类的矿的品位也这样表示。

（任何一种铁矿中，铁的存在形态不同,还不均匀，且往往同时有几种共存，如:Fe2O3、Fe3O4 、Fe O·SiO2 、nCaO·Fe2O3 、Fe2O3·nH2O 、FeS2等多种形态。

而Fe3O4可认为由一个Fe2O3和一个Fe O组成）石灰质量：石灰中有效CaO含量（与石灰中SiO2含量关系很大）、活性度和石灰中硫含量是石灰质量的主要指标，改善这三项指标，可大幅度提高化渣和脱除硫磷的速度，提高一次命中率和钢水质量,从而可显著减少吨钢灰耗，减少渣量、氧气消耗、铁耗（5-——30Kg/t钢)和铁合金消耗，大幅度节省炼钢成本和时间，提高转炉炉龄.对于冶炼高品种钢更为显著。

降低吨钢灰耗是目前钢铁企业进行技术改造,投入产出比最好的方向。

可大幅度改善经济效益,吨钢成本可降低10-——50元/t钢。

在中厚板、螺纹、型材等钢种冶炼过程中，经统计分析,改善这三项指标，上述效果很显著,且有如下规律：活性度主要影响化渣速度，它对吨钢灰耗的影响类似一个倾斜的“厂"字形曲线，拐点范围大体在240-——260毫升；当活性度小于240毫升时，提高活性度为主要矛盾，对炼钢影响最大，此时应以提高石灰活性度为主；
当活性度大于260毫升时,化渣速度已经比较快,基本可以满足炼钢要求；特别是当活性度大于280毫升时,化渣速度已经相当快，活性
度就转化为次要矛盾,此时有效CaO含量（与石灰中SiO2含量关系最大）和石灰中硫含量影响更大。

因此，选择优秀的窑炉和优质石灰石（包括成分和粒度)对于钢铁企业的经济效益影响很大。

另外尽管过烧率和生烧率都影响活性度，其中过烧率对炼钢的影响较大,生烧率对炼钢的影响较小，且炼钢转炉内热量充足，生烧石灰能快速分解，甚至爆裂，并仍可保证较快的化渣速度和较高的脱硫脱磷能力.故此建议炼钢石灰的生烧率控制在6—12％较好(此时活性度一般在290———360 毫升），炼钢指标最好；甚至生烧率达15％时（此时活性度一般在210-——280 毫升），炼钢指标也未明显变坏；而追求过低生烧率（≤6％）时（此时CaO化验数据较高），在实际生产中,这种操作思想往往造成较高过烧，此时即使活性度在210——-280 毫升，炼钢反倒不好用，以较高过烧率为代价，追求高CaO化验数据和很低的生烧率，是得不偿失。

国内大中企业吨钢灰耗多数在55———65 Kg灰/t钢，先进的宝钢、武钢、沙钢等在45-—-55 Kg灰/t钢，很多较落后的企业在60-—-80 Kg灰/t钢。

我们与文丰钢铁公司一起努力,使吨钢灰耗由2003至2005年的60—-75 Kg灰/t钢，降到2008年至今的29.6—-—39.3 Kg灰/t钢（中厚板钢种），2008年全年平均35。

6 Kg灰/t钢，吨钢成本降低近40元/t 钢.
二、技术特点
1、TGS气烧石灰窑窑体技术特点:
1）、大型中心风冷复合式烧嘴由耐热钢风冷骨架和耐火材料复合而成。

抗
高温、耐磨损、寿命长，供热能力达5～15GJ/h。

为TGS石灰窑提供了充足的中心火焰。

解决了石灰窑中心气流不足，温度分布不均，中心生烧和边沿过烧的问题。

提高了TGS石灰窑的产量和质量，有利于石灰窑的大型化.可为炼钢、烧结提供稳定的优质活性石灰。

中心烧嘴安装在窑炉的底部低温区，座在布风梁上。

2）、采用余热回收，空气(助燃风)预热。

炉顶助燃风预热器，设于炉顶料面以上的慢速气流空间内，有效避开了炉料和含尘气体的磨损和热膨胀问题。

可将助燃风预热至220-300o C，大大提高了石灰窑的热效率,同时保护了炉顶设备.还可根据用户的节能要求增设煤气预热器，实现双预热。

3）、日本国井式侧向石灰窑烧嘴。

并使用了特种耐火材料，燃烧稳定可靠，寿命长且不易回火。

另外，由于此种烧嘴的燃烧原理是扩散燃烧，其穿透能力较预混烧嘴强.在窑炉中部圆周均匀分布,大侧向烧嘴和小侧向烧嘴各2排，每排烧嘴的个数有10、12、14个,具体个数根据炉型和煤气压力而定。

4）、采用的炉顶布料器是在河南冶金研究所谢进远的炼铁中小高炉的HY 无钟炉顶技术基础上发展而来的，比料钟布料性能更好，炉料分布更加均匀，有利于气流分布。

5）、中心导风系统由耐热不锈钢制成。

解决了石灰窑中心气流不足、温度分布不均、中心生烧和边沿过烧的问题，还可以调节石灰窑中心气流的大小，从而可以使TGS石灰窑的生产调节到更稳定的状态,进而使石灰的产量和质量更稳定。

6)、采用哑铃形炉型,能延长预热和冷却时间，适应石灰导热系数低的特
点，减少了炉内气流阻力,有利于石灰窑的大型化。

7）、热耗低，热能利用合理，冷却风通过冷却活性石灰预热后参加炉内燃烧。

助燃风经预热后，进入炉内参与燃烧.
8）、适用多种燃料：高炉煤气（热值≥3。

35MJ/m3）、转炉煤气、焦炉煤气、混合煤气、电石气，也可掺烧无烟煤、焦丁等其它燃料。

9）、检测系统、设备运转以及窑的运行是通过可编程逻辑控制器、可视系统和计算机系统来进行控制和监控的，提高了机械化、自动化程度。

采用了今实达公司独家开发的计算机软件系统和密闭长寿热电偶配合(一种初步专家系统软件），具有了较好的判断炉内气流分布、温度分布是否均匀的功能（类似于高炉炉喉十字测温和料面红外摄像系统的功能）；同时还具有判断和提示每次操作效果是否达到要求的功能。

10）、TGS180～TGS350排料设备类似四点排料系统，并拥有排料自动均衡补偿器。

TGS400、TGS480石灰窑以上则是在麦尔兹双膛窑或套筒窑的排料系统基础上改进而来。

实现了炉墙边沿炉料与中心炉料均匀下料，提高了石灰质量和产量。

2、TGS气烧石灰窑工艺布置技术特点:
1）、采用了布袋除尘系统,各扬尘点废气均得到了处理，大大改善了生产过程的环境。

2)、推荐使用原料分级入炉技术，使入炉石灰石的粒度均匀性大大提高，
石灰窑的料柱透气性增高，可进一步改善石灰质量和增大石灰窑产量。

另外也提高了矿山的矿石利用率.
3）、在有条件的企业，推荐使用原料水洗技术，可去除石灰表面杂物，从
而降低原料的SiO2含量，改善石灰窑的料柱透气性，提高产品质量,还可改善上料系统的环境。

4）、利用一套计算机系统检测多座石灰窑，既提高了检测精度,又节省了投资。

5）、工艺占地总面积比其它种类的石灰窑节省：:
a、配置齐全时：原料、炉顶、炉底除尘，成品筛分和破碎.两座TGS石灰
窑占地面积为大约为50×80米，其中原料堆场占地为1500平方米。

b、无成品处理，汽车运输时：两座TGS石灰窑占地面积为大约为50×80
米，其中原料堆场占地为2000平方米。

c、简易配置时：两座TGS石灰窑占地面积为大约为40×70米,其中原料
堆场占地为800平方米。

三、工艺流程简述：
1、石灰石筛分上料系统
装载机(或汽车)将进场合格石料加入地下料仓，再经振动给料机和带式输送机运至密闭分级筛。

筛下小于30mm(不分级时40 mm）的不合格石子及时运走。

筛上石子依次通过35mm和60mm筛孔分级，（不分级时只有45 mm筛孔），经仓下振动给料筛和称量系统送入上料小车中，最后送入炉顶布料器中 .
上料小车加料时间1.8分钟，运行时间1.4分×2,炉顶倒料时间0.2分钟，料坑对位时间0.2分钟，一个周期约5分钟。

每车料重2吨,料车最大上料能力24吨/小时。

本系统转运、筛分和卸料产生的扬尘由袋式除尘器经净化后,通过引风机排入大气。

该布袋除尘器的除尘灰SiO2较高,用汽车运走铺路。

2、烧成系统
经炉顶布料器的石灰石在窑内缓慢下移,经过预热带、焙烧带、冷却带，最后经过排料设备排出。

a、预热带:（焙烧带到炉顶布料器）
常温石灰石在预热带被焙烧带产生的废气（950℃～1050℃）预
热到900℃以上，而后逐步进入到焙烧带。

经预热带换热后的废
气进入废气处理系统，最后排入大气。

b、焙烧带又分三个区域：（在冷却带与预热带之间)
上焙烧带Ⅰ:（紧靠预热带之下）温度在1150℃～1050℃；
中焙烧带Ⅱ:温度在1000℃~1050℃;
下焙烧带Ⅲ：（紧靠冷却带之上）温度在950℃～1000℃；
在此阶段石灰石经过高温焙烧逐步生成石灰（CaO）（即：俗称生石灰或白灰）和二氧化碳（CO2）。

焙烧好的生石灰逐步向下进入冷却带。

高温废气进入到预热带预热石灰石。

c、冷却带：（锥型灰斗到焙烧带）
在此阶段石灰产品被冷却风冷却，使石灰温度被降到150℃以下,
最后从排料口排出。

被石灰预热的冷风进入到焙烧带参与燃烧。

3、成品石灰筛分、破碎、储运系统
成品石灰经炉下部排料机构的排料阀或振动给料机、链板输送机（或皮带)、提升机运至成品仓顶缓冲料仓中，仓内设有溜筛,筛上物进入块仓,筛下物（筛上物也可以）进入破碎机。

破碎后粒度≤3mm的石灰粉进入粉料仓中.本系统转运、筛分和卸料产生的扬尘由袋式除尘器经净化后，通
过引风机排入大气。

布袋除尘器的除尘灰用汽车运至烧结厂或用负压气力输送至粉料仓。

4、废气处理系统
从预热带出来的废气(450～550℃)首先经过设在炉顶的助燃风换热器，在保护炉顶设备的同时，把助燃风加热到220-300o C后参与炉内的燃烧.此时废气(350～450℃）再经煤气换热器（也可不上)或空气散热器,再抽入石灰处理系统的低温废气(或大气)使废气温度降到220℃以下后，进入高温长袋离线脉冲袋式除尘器（耐热280℃）净化后，经风机、烟囱排入大气；煤气经过换热后（煤气温度可达到200℃以上）参与炉内的燃烧。

5、劳动定员
本工程按车间定员，二座TGS400窑三个班，一个班同时操作二座炉子，三班两运转，二座炉子全部定员29人,详见《石灰窑车间岗位推荐定员表》。

石灰窑车间岗位推荐定员表
6、工艺流程图
1）、带炉顶、炉底、原料、成品及除尘。

2)无成品处理，汽车运输，带除尘.
3）特简易配置
放散
四、对原燃料成分的要求及石灰质量标准。

1、 市场可采购到的石灰石理化指标如下：
注:其中≤40㎜的小粒总量≤5％，≤20㎜不许有,
≥80㎜的大粒总量≤5%,≥100㎜不许有。

2、对燃料要求
TGS气烧石灰窑燃料用热值大于3。

35MJ/Nm3的高炉煤气，入炉前,煤气压力为12～16KPa,（合同要求大于15KPa)，压力小于4kPa时逐个炉子停产.煤气消耗量为1400~1700Nm3/t灰。

3、成品质量
活性石灰可达到如下标准
不同品质的原料，烧成的成品的品质亦不同。

1
六、计算例题
一般来说高炉容积越大,则利用系数越低；矿石品位越高，利用系数越高. 上表数据为入窑矿石综合入炉品位TFe=58。

5％时的数据,TFe每降低1％，焦比升高2%，产量下降3%。

矿石综合入炉品位
=烧结矿配比×TFe烧+ 球团矿配比×TFe球+ 天然块矿配比×TFe块TFe：矿石综合入炉品位=57％~60%
TF e烧：烧结矿品位。

烧结矿配比=70％~80%；
TF e球:球团矿品位。

球团矿配比=10％～30％；
TFe块：天然块矿品位。

天然块矿配比=0%~10％；
如:矿石综合入炉品位TFe=75%×TFe烧+20％×TFe球+5%×TFe块由于MgCO3沸腾分解温度790℃比CaCO3沸腾分解温度920℃低130℃，因此提高窑的能量利用率，同样的窑由生产活性石灰改为生产轻烧白云石后,焙烧带温度应下降80℃～150℃;窑顶温度下降60℃～120℃；产量升高5%以上。

烧结矿配轻烧白云石粉0%～5%，一般配2％~5％，使烧结矿所含MgO在2％~2。

8%左右.其中唐山地区的烧结矿中MgO所配较高，一般
烧结矿中含MgO是2.5％~2.8％；而宝钢含MgO不足2%,一般来说用外矿比例大时矿中AL2O3含量多数较高，此时可根据高炉人士的要求，提高MgO配比。

多数烧结矿按MgO含量2%～2.5%计算较好；而轻烧白云石中MgO含量一般在28％~32%左右。

由于铁矿中、特别是石灰粉和石灰石粉均含有一定的MgO，一般来说轻烧白云石配加量在2%～5％即可达到要求.考虑到烧结生产的方便，用了轻烧白云石后，尽量不再加白云石粉。

某钢铁厂有高炉450m3×2座,计算石灰需求量。

各经验值按以下: 高炉利用系数取:4吨铁/立方米·天
两座高炉年产铁量：4×450m3×2座×330天＝118.8万吨铁/年，
年产钢120万吨钢/年(钢产量 = 鉄产量×1~1。

1）
吨钢灰耗按较高取:60公斤/吨钢（取值范围：35—70公斤/吨钢）原料:生产1吨铁需原料1.7吨,其中烧结矿占75%，另25%为球团或块矿（富矿），烧结用灰占烧结矿比例一般为6％(取值范围：3—10％，建议5—8％）。

为改善造球提高烧结料层透气性，烧结用灰一般应大于3％,当达到5％时，造球已经很好，好烧，但烧结还需配加石灰石粉；近些年部分企业配灰7--10％时,用生石灰粉全部代替石灰石粉后（与矿石成分有关，应进行配料计算确准，另外，如果天然富矿使用比例高时，烧结用灰3％到5％比较好烧），烧结矿质量会得到较大提升，可提高高炉产量，降低焦比，提高铁水质量，表面上看增加石灰粉的用量，会增加成本,但高炉节省的成本更大，经济上是合算的。

因此,近些年
很多钢铁企业在逐步增加烧结配加生石灰粉的比例.由此建议烧结用灰占烧结矿比例取值范围:5-8％。

a.炼钢所需块灰：
120×104吨钢/年÷330天/年＝3636吨钢/天
3636吨钢/天×60kg/t钢≈219吨灰/天
b.烧结所需粉灰:
2座×450 m3×4(吨铁/ m3·天）×1。

7×75％×6％
＝900 m3×4（吨铁/ m3·天）×1.7×75％×6%
＝3600吨铁/天×1。

7×75％×6％
＝6120吨原料/天×75%×6%
＝4590吨烧结矿/天×6％
≈276吨灰/天（烧结矿碱度R2=CaO/SiO2,一般控制在1。

75—1.9之间最好，R2总的范围在1.7-2。

0之间.此时高炉配矿，烧结矿75%，球团矿25%，其中块矿可代替部分球团，如此,高炉冶炼最好.）
∴该厂总需石灰量为：
块灰＋粉灰＝a＋b＝219吨灰/天＋276吨灰/天＝495吨灰/天。