太钢日产500t迈尔兹双膛石灰窑的转化设计

第一作者简介： 梁建忠， 男， 工程师。邮编： !"#$ 年生， !""! 年毕业于北京科技大学热能工程系热能工程专业， %&%%%" 。
・,(・ 迈尔兹双膛竖窑属于正压操作，在正常生产情 况下， 煅烧的窑膛压力始终高于非煅烧的窑膛压力， 从而保证了气体在窑体内的正常流动。 在第一煅烧周期，助燃空气从窑膛 ! 的顶部进 入， 并在压差的作用下向下流动。在预热带， 助燃空 气一边向下流动， 一边被热的石灰石预热升温 （ 在烘 窑期间， 石灰石已被热烟气预热到较高温度） 。在到 达煅烧带时，与此处经均匀布置的喷枪输送进来的 煤气混合。因为此处的石灰石已具有很高的 "## $ 温度，当空气和煤气的混合物接触到赤热的石灰石 时， 便立即燃烧。这样， 空气和煤气的燃烧产物和石 灰石一起向下流动， 这个工艺过程就称为“ 并流” 。 并 流能够使燃烧火焰与原料石灰石直接接触， 并且在 很高的热交换效率下石灰石开始煅烧。 在到达煅烧 带末端时，燃烧废气温度相对降低，又可保证石灰 石能够在均匀轻烧状态下完成煅烧。煅烧完成后， 生成的石灰进入冷却带， 与从窑底供入的石灰冷却 空气接触， 进行热交换， 使石灰温度降到 %# $ & ’# 然后进入料仓， 再经窑底振动给料机卸出。 石灰 $， 冷却空气与石灰完成热交换后，温度升高积蓄热 量， 并上升到连接通道处， 与燃烧废气混合， 进入窑 膛 (。 在窑膛 ( 内，废气由下向上上升，穿过煅烧带 后， 到达预热带。在预热带， 刚装入的石灰石相当于 一个大的热交换器。 废气与石灰石接触进行热交换， 把余热释放给石灰石后下降到约 !%# $ & !’# $ ， 从窑顶排出。 石灰石吸收了废气余热后， 温度升高到 约 "## $ ， 把热量积蓄起来， 等待下一周期来预热从 窑顶供入的助燃空气 （ 这种石灰石先吸热再放热的 ） 工艺过程就称为“ 蓄热” 。 一个持续 !( )*+ 的煅烧周 期完成。 一个煅烧周期完成后， 开始换向， 换向时间约需 发生以下活动： ,# - & %# -。在换向期间， ・助燃空气转换到另一个窑膛 ・煤气转换到另一个窑膛 ・活性石灰从窑底卸出 换向完成后， 助燃空气和煤气进入窑膛 ( ； 燃烧 废气从窑膛 ! 顶部排出；石灰石从窑膛 ! 顶部装 入。这样第二煅烧周期开始。 ! 外方图纸的转化 对外方图纸的转化， 既是对图纸的审查， 又是对 外方先进设计的消化和吸收，同时还是对外方图纸 中不合理设计的改进过程。结合国内的一些设计思
《 山西冶金》 着密度的增加而增大 A / B ，而耐火纤维的导热系数却 随着密度 （ 当密度小于 -. $ 3 C DE" 时） 不能一知半解； " 对外方的先进设计思 想要积极地消化和吸收，并将其应用于以后的设计 工作中； 对图纸上不合 #不必过份迷信外方的设计， 理的设计认真分析， 勇于改进。 该座石灰窑于 )--" 年元月 )= 日投入生产，至 今运行良好， 各项技术指标均已达到设计要求： 石灰 含硫量小于 -. -)! 0 ， 活性度高于 "F- EG。 这些充分 说明我们的各项改进是有效和成功的。
更显著。 !" %
得尤为重要。所以我们对外方煤气管道的设计进行 了严格细致的审查， 并增设放散吹扫设施， 加高放散 管高度， 使之符合国内的煤气管道设计安全规范， 充 分保障生产和检修期间工作人员的人身安全 A ) B 。 % 结语 通过本次对外方图纸的转化设计，我们总结出 看懂图纸 以下几点经验： !要吃透外方的设计思想，
蓄热就是窑膛 ! 的燃烧产物—— — 高温废气通过两窑 膛下部的连接通道进入窑膛 .。 在窑膛 . 高温废气向 上流动， 将预热带的石灰石预热到较高温度， 把热量 积蓄起来。同时高温废气下降到一个很低的温度后 排出窑膛。 这种工作原理充分地利用了废气余热， 保 证了该种窑具有很高的热效率。
迈尔兹双膛竖窑两个窑膛的功能 （ 煅烧和蓄热） 交替互换。 即一个窑膛煅烧， 另一个窑膛蓄热， !. QFH 后开始换向， 两个窑膛的功能随之互换。 其详细的生 产工艺叙述如下（ 煅烧原理见图 !） ：
(##. 年第 ( 期 想， 我们对外方图纸进行了以下几处改进。 !" # 拱脚砖和拱顶砖的改进 对于迈尔兹双膛石灰竖窑，其耐火砌体中最关 键的部位就是窑体下部通道处的拱。拱砌筑质量的 好坏，将直接影响到窑体的使用寿命和石灰窑的正 常生产， 因此该处的砌体结构尤为重要。 我们根据国 内同类石灰窑的生产实际状况，即该拱易损坏坍塌 的情况， 大胆地对原有设计进行了改进： 在拱脚处， 原设计中每处拱脚均由 (. 块小尺寸 的直形砖组合起来，然后根据拱脚形状尺寸将多余 部分切割掉， 并做好标记， 再一块一块砌筑。这样的 设计， 造成结构复杂， 砌筑困难， 而且所用砖数多， 整 体性差， 难以保证拱脚强度及其使用寿命。 鉴于以上 方面的缺点，我们对拱脚尺寸进行了认真和细致的 计算， 将拱脚分为四部分， 也就是说用四块砖来完成 拱脚的砌筑。因为这四块砖是根据拱脚尺寸专门设 计的， 这样在砌筑拱脚时， 就不需要在现场切砖， 可 以很方便快捷地完成砌筑。 对于拱顶砖， 原设计均为普通的楔形砖， 这种砖 砌筑的拱， 砖与砖之间仅靠泥浆粘接， 在经过几次事 故停窑后， 由于热胀冷缩的缘故， 某块砖将会松动甚 至掉落， 这将会导致整个拱坍塌的严重后果， 而使石 灰窑停产。因此， 我们在原楔形砖的基础上， 增加了 子母槽。这样砌筑的拱， 砖与砖之间相互咬合， 使之 成为一个整体， 防止个别拱砖因热胀冷缩而掉落， 保 证窑体的正常使用寿命。 !" ! 拨火孔处隔热材料的改进 石灰窑通道处共有 .% 个拨火孔， 主要用来清理 通道积灰。根据外方技术资料， 通道处烟气温度高 达 ! ### $ & ! #,# $ ， 平台钢板表面温度约 !(# $ & !,# $ 。该平台为工作平台，这个表面温度显然偏 高， 而且也不利于节能。带着这一问题， 我们对拨火 孔周围隔热材料的选用进行了比较分析： 在原设计中，该处的隔热材料采用的是容重为 其导热系数为 #/ !. 3 1 4 )・$ 5 #/ ( 0 1 2). 的渣棉， （ 平均温度 6## $ 时）7 ! 8 。此处选用渣棉的作用有两 个： 一是用来减少散热损失， 降低钢板表面温度； 一 是来吸收耐火砌体升温后的热膨胀量。通过认真比 较，我们用容重为 #/ !% 0 1 2). 的耐火纤维来代替渣 平均温度 6## 棉，其导热系数为 #/ #" 3 1 4 )・$ 5 （ 不仅符合渣棉的功能， 而且 $ 时 5 7 ! 8 。采用耐火纤维， 可大大减少散热损失， 降低钢板表面温度。 再者耐火 纤维与渣棉还有一个不同之处是渣棉的导热系数随
此顺序递减， 4’() 在矿浆中的溶氧量最高； # ) % +) ()、&’() 和 678($ 均随着用量增加或浓 度提高， 氰化物的消耗量亦随之增加。 特别是在接近 最佳助浸效果前后， 氰化物的消耗量急剧增加， 是常 规时的 ) < " 倍； 4’() 和 &’&:(" 则随着浓度的提高， 氰化物消耗量基本不变，但 &’&:(" 浓度在 -. -) 0 助浸几乎没有什么效果； < -. -= 0 之间， # " % 助浸效果方面，除了 &’&:(" 几乎没有效果 外，其余四种均有效。 +) () 浓度在 -. -/ 0 < -. -! 0； &’() 浓度在 -. ) 0 < -. $ 0 之间； 678($ 在 -. -/ 在浸出初始的 =; 之间， 都能促使浸 0 < -. / 0 之间； 出速率高于常规情况下的一倍以下， 4’() 则是随着 用量增加，12、13 浸出率直线上升，而当其浓度为 -. ) 0 < -. ! 0 之间时，效果最为明显。但是 +) () 、 &’() 、 678($ 的浓度分别在高于 -. -! 0 、 -. $ 0 、 以后， 其 12、 而 -. /- 0 。 13 的浸出速率均急剧下降， 4’() 则无此现象； # $ % 综上所述， 4’() 比其它几种氧化剂显示出诸 多的优越性： 分解放氧速度缓慢稳定； 能使矿浆保持 较高的溶氧量；12、13 的溶解随其添加量的增加而 直线上升，而氰化物的消耗基本不变；制法比较简 单， 在实际应用中也很方便， 所以， 作为氰化提金的 氧化剂， 4’() 更具有广泛的应用前景。
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山西冶金 012,34 56’27789:;
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太钢日产 >%% ) 迈尔兹双膛石灰窑的转化设计
太原钢铁 ? 集团 @ 有限公司设计院
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# 上接第 "$ 页 % &’() 不仅具有氧化作用，而且还能提高矿浆的 如图 ) , & 所示， *+ 值。 &’() 浓度在-. / 0 以下时几 乎没有什么影响；从 -. ) 0 开始则有显著影响，至 -. $ 0 时达到峰值； 12、 13 的浸出率则随之下降。而 氰化物耗量则从 -. " 0 开始明显增加，这主要是 阻碍了 12、 12、 13 的表面形成了过氧化钙薄膜， 13 的浸出， 以及氰化物 &’() 氧化分散所致。 !" !" # 4’() 的影响 开始试验时， 本想使用 5’)()， 因 5’)() 具有吸湿 性， 同时 5’)() 在水中瞬时分解可生成 +)()， 所以才考 虑使用 4’() 进行试验研究。而 4’() 的制法比较简 单， 其分解也比较较缓慢， 在实践应用中也很方便， 结 果如第 "$ 页图 " , 1 所示， 12、 13 的深解随 4’() 添加 量的增加而直线上升，氰化物的消耗基本不变，4’() 的浓度为 -. ! 0 时与 +)() 的浓度在 -. / 0 时相当， 而 其分解是缓慢进行的， 并且氰化物的消耗量也极少。 !" !" $ 678($ 的影响 在某些试验中， 曾有要把 678($ 用作 12、 13 溶解 的促进剂之例， 所以本次试验中考察了其影响。结果 如第 "$ 页图 " , 4 所示， 有一定的效果， 但是， 当 679 即从 -. -/ 0 开始， 氰化物的消 8($的添加浓度大时， 耗量也急剧增大。 % 结语 # / % 加入氧化剂后， 矿浆中的溶解氧量均有所增 加。 678($、 +)()、 &’&:(" 在加入 ) ; 内溶氧量明显高 于 &’() 和 4’()； 但 &’() 和 4’() 分解缓慢， 能较长时 间保持较高浓度的溶氧量， $; 后的保持恒定时，4’() 和 &’() 的溶氧量稍高于 678($、 并按 +)() 和 &’&:("，