龍鋼多級(jí)生灰消化系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐

寧春明  翟玉兵  王文紅

（陜鋼集團(tuán)龍鋼公司 煉鐵廠）

摘要：本文主要介紹龍鋼公司265㎡燒結(jié)機(jī)通過多級(jí)生灰消化器應(yīng)用，改善了混合料粒度組成，提高了燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量，同時(shí)燒結(jié)礦中“白點(diǎn)”消失，對(duì)燒結(jié)過程強(qiáng)化起到了較大的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：龍鋼；消化系統(tǒng)；生灰；燒結(jié)

1  前言

生石灰添加到燒結(jié)混合料中要進(jìn)行加水充分消化，才能達(dá)到理想的使用效果，生石灰消化效果不僅影響燒結(jié)產(chǎn)量也影響燒結(jié)礦的質(zhì)量。在混合料混勻，制粒的過程中，消化充分的熟石灰能夠提高混合機(jī)的制粒效果。經(jīng)過充分消化對(duì)混合料的溫度提升有促進(jìn)作用，充分消化的生灰對(duì)燒結(jié)礦堿度調(diào)整有較大的指導(dǎo)作用。

生灰在加水消化后形成粒度非常細(xì)的消石灰膠粒，比表面積大幅增加，對(duì)混合料造粒有較大幫助，提高混合料的透氣性，同時(shí)含有Ca（OH）₂的混合料小粒具有較高的濕容量，能夠提高燒結(jié)過程的熱平衡穩(wěn)定性，抵抗混合料小粒高溫后的粒度破壞，充分消化的生灰均勻分布在混合料的整個(gè)周圍，有效提升混合料的礦化性能，有利于液相的生成，達(dá)到提高燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的目的。

2  現(xiàn)狀分析

龍鋼采取的生灰消化主要是通過混合機(jī)中加水同時(shí)潤(rùn)濕混合料與生灰，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行消化制粒，消化時(shí)間較短，不能充分消化，同時(shí)在一混、二混進(jìn)出口形成白色狀煙塵，除塵過程不易解決，對(duì)生產(chǎn)的穩(wěn)定性也造成困擾，較低的生灰消化效果，對(duì)混合料制粒，提高混合料溫度均得不到充分發(fā)揮，由于不能充分消化，造成的小球摻雜未消化的生灰，運(yùn)轉(zhuǎn)物料過程中間繼續(xù)消化，使造成的小球破裂，粉末量增加，未消化的生灰在燒結(jié)礦中形成游離態(tài)CaO，吸收空氣中的水分后體積膨脹粉化，對(duì)燒結(jié)礦成礦率不利，入爐率降低，影響爐況順行，燒結(jié)礦化驗(yàn)結(jié)果也會(huì)造成偏差，對(duì)生產(chǎn)過程缺乏指導(dǎo)性。

龍鋼也是在燒結(jié)過程中不斷摸索經(jīng)驗(yàn)，2009年采用過生灰消化器的使用，達(dá)不到理想的效果，設(shè)備不斷出現(xiàn)故障，生灰消化器經(jīng)常糊堵，給員工勞動(dòng)量及生產(chǎn)過程帶來很大的負(fù)面影響，2020年通過與多個(gè)鋼廠對(duì)標(biāo)學(xué)習(xí)，潛心研究生灰對(duì)生產(chǎn)過程的影響，生灰的充分消化對(duì)生產(chǎn)過程至關(guān)重要，必須投入生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用。

龍鋼煉鐵廠結(jié)合自身原料條件與生產(chǎn)狀況，經(jīng)過多方論證與探討，于2021年3月在265㎡燒結(jié)機(jī)首先投用博兆環(huán)保的多級(jí)生灰消化系統(tǒng)，經(jīng)過生灰倉(cāng)的改造與多級(jí)生灰消化器有效銜接，投入使用后效果明顯，生產(chǎn)過程持續(xù)向好，產(chǎn)量大幅增加。達(dá)到了預(yù)期效果。

3  消化系統(tǒng)使用效果

龍鋼在265㎡燒結(jié)機(jī)投入使用的為干粉消化系統(tǒng)，消化率在 90%以上，水分可控制在10%。也可以根據(jù)配料工藝的需求調(diào)整生石灰消化率，在生石灰消化率達(dá)到 90%以上的情況下，大大發(fā)揮了 Ca(OH)₂ 的粘性作用，在同等物料配比的情況下成球率提高了2%--5%，大大改善了燒結(jié)礦的冶煉性能，提高產(chǎn)量，并且對(duì)成品的質(zhì)量提供重要的保障。由于消化率的提高，混合過程中堿度分布比較均勻，改善了高爐的冶煉性能指標(biāo)。干粉消化系統(tǒng)配套使用生石灰消化除塵裝置，能夠有效地將生石灰消化過程中產(chǎn)生的熱蒸汽和粉塵完全的進(jìn)行處理凈化，保證了現(xiàn)場(chǎng)無粉塵污染，無蒸汽排放。同時(shí)這套生灰消化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn) PLC 自動(dòng)控制，根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求進(jìn)行調(diào)整，減輕了現(xiàn)場(chǎng)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保護(hù)了現(xiàn)場(chǎng)工人的身體健康，提高生產(chǎn)作業(yè)率。使用前后對(duì)比如圖1

圖1 使用前后對(duì)比

圖2消化后生灰配加量與生產(chǎn)參數(shù)變化對(duì)比

效果對(duì)比：

1、 生灰提前消化，混合料制粒時(shí)間延長(zhǎng)，混合料粒度＜3mm比例降低3%-7%，透氣性變好，配料上料量增加30噸/小時(shí)。

圖3 生灰配加量與混合料粒度變化

 2、 隨著消化后的生灰量增加，主管溫度與負(fù)壓跟隨變化，主管溫度呈現(xiàn)上升趨，負(fù)壓壓現(xiàn)降低趨勢(shì)

圖4 生灰配加量與廢氣溫度、負(fù)壓變化

 3、 燒結(jié)機(jī)產(chǎn)能日產(chǎn)增加400-450噸，利用系數(shù)提高0.6。

4、 產(chǎn)能提升后燒結(jié)礦電耗降低1.5千瓦時(shí)/噸。

5、 由于生石灰提前消化流失部分熱量，混合料溫度降低7℃左右，通多提升一混水溫和二混蒸汽量可以彌補(bǔ)部分熱量，確?；旌狭蠝囟?0℃以上。

4   多級(jí)生灰消化系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理介紹

圖5 生灰消化系統(tǒng)外觀

4.1  設(shè)備運(yùn)行方式

此消化系統(tǒng)采用的是三級(jí)消化，一級(jí)為水進(jìn)入一級(jí)倉(cāng)配水消化，二級(jí)為攪拌倉(cāng)，通過一級(jí)配水后繼續(xù)攪拌消化，三級(jí)為熟石灰倉(cāng)，消化完成度在90%左右，通過繼續(xù)攪拌送入螺旋出料。

4.2  消化系統(tǒng)主要部件組成

它包括環(huán)保消化器系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)，加水系統(tǒng)，水循環(huán)系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)以及風(fēng)機(jī)管道，電器控制系統(tǒng)，配電柜組成。

4.3  能夠控制生石灰在消化器內(nèi)的消化反應(yīng)時(shí)間

通過多種調(diào)整方式可以達(dá)到 8～15 分鐘的反應(yīng)時(shí)間要求，使生石灰充分消化。

4.4  消化器具有良好的保溫性能

生石灰反應(yīng)過程中產(chǎn)生的大量熱量在消化器內(nèi)部轉(zhuǎn)換利用，提升內(nèi)部溫度，一般情況下生石灰 2-3 分鐘達(dá)到60度左右，有利于生石灰的充分消化。

4.5  入料過程精準(zhǔn)控制

經(jīng)過螺旋推進(jìn)器，把所需物料送入一級(jí)消化倉(cāng)內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)：阻止生石灰與水接觸瞬間產(chǎn)生的大量熱蒸汽和粉塵逆  

4.6  科學(xué)節(jié)能配水流程

針對(duì)生石灰的活性度有差別，我們?cè)谙瘋}(cāng)內(nèi)設(shè)有熱電阻，根據(jù)熱電阻監(jiān)測(cè)的溫度來調(diào)節(jié)下水量，達(dá)到科學(xué)配水。一級(jí)配水消化倉(cāng)是生石灰預(yù)消化階段。經(jīng)過生石灰與水的合理配比，在一級(jí)消化后，進(jìn)入二級(jí)消化反應(yīng)過程。此時(shí)，二級(jí)消化倉(cāng)體內(nèi)的生石灰釋放的熱量是提高消化速度的最佳時(shí)機(jī)。再次進(jìn)入三級(jí)消化器將未完成石灰消化完成。通過整個(gè)消化工藝流程的大約 15-25 分鐘反應(yīng)消化。最終真正達(dá)到由氧化鈣（CaO)變成氫氧化鈣 Ca(OH)2干粉。干粉消化器的下料口安裝在混合料皮帶的上方，消化后的熟石灰的溫度保證在 95 度左右，可以提高混合料溫度。將消化后的氫氧化鈣Ca(OH)2直接落到物料皮帶與其他物料進(jìn)行混勻。

圖6  265㎡消化系統(tǒng)平面布置圖

4.6  多級(jí)消化，徹底解決生灰消化后產(chǎn)生的糊堵管道和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)保問題

由于生石灰微粒粘性非常高、沉淀固結(jié)快、溶液澄清的慢、腐蝕性強(qiáng)，使用普通除塵設(shè)備根本無法正常運(yùn)行，會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)管道內(nèi)壁和除塵器本體及風(fēng)機(jī)葉輪的現(xiàn)象，除塵系統(tǒng) 2～3 個(gè)月基本糊堵報(bào)廢，故針對(duì)生石灰粉塵需要采用特殊的除塵技術(shù)手段。造成該污染的主要原因：其一，生石灰在消化器內(nèi)加水消化反應(yīng)過程中產(chǎn)生大量的蒸汽和粉塵；其二，原有的消化器對(duì)生石灰消化不充分，導(dǎo)致落到皮帶上的含有大量水分的石灰繼續(xù)反應(yīng)，從而在皮帶運(yùn)輸過程中繼續(xù)釋放出大量的蒸汽和粉塵。因此，需要解決以上問題，將原有消化器替換為能夠?qū)⑸页浞窒墒焓腋煞鄣亩嗉?jí)干粉消化系統(tǒng)，這樣得到干粉熟石灰，落到皮帶上不再有蒸汽粉塵釋放污染。

另外，配套使用高效環(huán)保除塵裝置，經(jīng)過除塵系統(tǒng)的高溫分離技術(shù)，對(duì)產(chǎn)生的高溫外溢粉塵的有效回收利用，減少不可控因素的浪費(fèi)，最大限度地提高原料利用率。將氧化鈣有效的轉(zhuǎn)化為氫氧化鈣，轉(zhuǎn)化率可達(dá)到 90%以上。真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效，不再出現(xiàn)漫天灰塵的環(huán)境污染等嚴(yán)重問題。排放到空氣中的部分水蒸汽（Ca(OH)2≤10mg/M2），除塵效果達(dá)到了國(guó)家最新規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，減少現(xiàn)場(chǎng)污染、設(shè)備腐蝕，最終實(shí)現(xiàn)燒結(jié)配料室石灰消化段的清潔生產(chǎn)。

5  生灰消化系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程

5.1   265生灰消化系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)介紹

生灰消化系統(tǒng)采用了一鍵式啟動(dòng)，完全與主系統(tǒng)進(jìn)行連鎖控制，完美解決了系統(tǒng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致的次生問題，同時(shí)我們將主系統(tǒng)與生灰消化系統(tǒng)分開應(yīng)用，當(dāng)生灰消化系統(tǒng)出現(xiàn)故障，完全不影響主系統(tǒng)運(yùn)行。一鍵啟動(dòng)后物料通過現(xiàn)有的大料倉(cāng)經(jīng)過稱重皮帶和螺旋輸送到斗提機(jī)。然后從制作的大管道落入消化器設(shè)備里面進(jìn)行消化和加水。從三級(jí)消化后的熟石灰在通過螺旋輸送到混合料皮帶里面。265在配料室外部建設(shè)了一個(gè)設(shè)備平臺(tái)，將設(shè)備放置到平臺(tái)上，螺旋下來的料可以直接落入皮帶上。

5.2  存在問題及后期改進(jìn)方向

目前生灰消化器運(yùn)轉(zhuǎn)后對(duì)生灰的消化程度與加水量是通過人為觀察進(jìn)行的，對(duì)配水量的多少?zèng)]有智能化控制，如果對(duì)生灰消化程度智能檢測(cè)與配水進(jìn)行連鎖控制，生灰消化器性能將會(huì)得到進(jìn)一步提升。

6   結(jié)語(yǔ)

龍鋼265㎡燒結(jié)生灰消化器的投用填補(bǔ)了龍鋼沒有生灰消化的空白，對(duì)生產(chǎn)形成較大的促進(jìn)作用，通過大膽改造實(shí)踐，成功實(shí)現(xiàn)了生灰消化系統(tǒng)的投用，成本得到較大幅度降低，產(chǎn)質(zhì)量提高明顯，后期我們將繼續(xù)推廣至400㎡和450㎡燒結(jié)機(jī)。