CN105645792B - 一种套筒石灰窑使用高炉煤气焙烧石灰的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于石灰窑焙烧的技术领域，尤其涉及一种解决套筒石灰窑无法使用低热值煤气焙烧活性石灰的方法，具体为一种套管石灰窑使用高炉煤气焙烧石灰的方法。本方法通过将喷射器中用于喷射的驱动空气使用低热值高炉煤气进行替代，即具有引射作用又解决了低热值煤气燃烧温度不满足石灰焙烧要求和由于驱动空气带来的助燃风过剩的情况，使套筒窑更节能。并对其他参数进行优化配置，此方法能够有效的利用低热值的高炉煤气在套筒窑中进行石灰焙烧，即能够保证石灰质量又能达到降低石灰生产成本的目的。

Description

一种套筒石灰窑使用高炉煤气焙烧石灰的方法
技术领域
本发明属于石灰窑焙烧的技术领域，尤其涉及一种解决套筒石灰窑无法使用低热值煤气焙烧活性石灰的方法，具体为一种套管石灰窑使用高炉煤气焙烧石灰的方法。
背景技术
随着套筒式石灰竖窑在钢铁和化工行业应用的不断推广，其生产过程的全负压操作和生产过程简便已经得到广大石灰生产单位的认可。其使用的燃料热值要求在7740千焦左右的转炉煤气或混合煤气，如热值太低即使降低产量也无法生产出合格产品。可是，现在由于钢铁行业循环经济的不断发展，对于热值在6500千焦以上的煤气都有很好的方法进行利用，从而造成热值在3500千焦左右的高炉煤气相对过剩，出现放散较大的情况，因此其价格也相对较低。
南京中圣园机电公司开发的一种使用低热值煤气的技术其技术核心是将煤气热值由7740千焦左右降低到7000千焦，降低幅度较小，且其采用的是参数优化的方法，燃烧原理并未改变。
中国宝冶炉窑公司开发的一种使用低热值煤气的技术其技术核心是解决高炉煤气的持续燃烧问题，也未能够在原理上进行突破。
基于以上原因，套筒式石灰竖窑怎样能够利用高炉煤气进行石灰焙烧，对套筒窑实现低成本生产意义非常重大。
套筒石灰窑一般为上下两排烧嘴，上下排烧嘴煤气大约按照1:2的比例分配，通过烧嘴喷射出煤气和助燃空气后分别在上下燃烧室中燃烧后，产生温度在1000-1200℃的高温烟气，高温烟气在抽引风机和喷射器的作用下在料层中运动，进行石灰焙烧。
在套筒石灰窑生产中并流焙烧段的产生是保证石灰高活性的关键工艺，现阶段都是使用压力在3万帕左右的温度在270-350℃的驱动空气9在喷射器中进行喷射后带动850-900℃高温气体进行流动实现并流煅烧，从而实现高温气体与石灰同向运行，见图1，达到恒温焙烧的目的，继而生产出高活性石灰，利于炼钢生产中脱硫、脱磷，进而缩短炼钢时间和降低炼钢消耗。
套筒窑下燃烧室中参与燃烧的气体较多，主要有：烧嘴提供的助燃空气7、喷射器引射来的石灰冷却空气4、喷射器中的驱动空气9、并流段的烟气3，而燃料只有烧嘴提供的混合煤气10，见图1，以日产500吨石灰的套筒窑为例，其正常生产达到满负荷后下排燃烧室每小时需要热值在7740千焦左右的煤气约0.8万立方米，而助燃空气分别为：石灰冷却空气1.2万立方米，驱动空气0.7万立方米，烧嘴提供的助燃空气0.4万立方米，因此下排参与燃烧的空气量达到2.3万立方米，由于转炉煤气主要成分是一氧化碳占比为60%~70% ，一氧化碳理论空气需求量为2.381计算，下燃烧室的空气过剩近0.7万，宜造成较大的能源浪费，而且由于喷射器中的驱动空气直接决定并流煅烧用的循环气体的量，如需要进一步提高石灰产量和质量就需要加大驱动空气量，从而使空气过剩较多，进而更加无法满足合理的燃烧条件，造成更大的能源浪费，因此，这个问题是现在套筒窑石灰煅烧工艺和燃烧节能控制相矛盾之处，无法通过优化参数进行解决。
发明内容
为了能够利用低热值高炉煤气焙烧石灰，进而达到降低石灰生产成本的目的，本发明提供了一种使用高炉煤气在套筒石灰窑中进行焙烧石灰的方法，此方法能够有效的利用低热值的高炉煤气在套筒窑中进行石灰焙烧，即能够保证石灰质量又能达到降低石灰生产成本的目的。
本发明所采取的技术方案是：
一种套管石灰窑使用高炉煤气焙烧石灰的方法，将喷射器中采用低热值高炉煤气进行喷射作为驱动，低热值高炉煤气密度为：1.29-1.30 kg/Nm3；低热值高炉煤气在喷射入下燃烧室后与助燃空气燃烧后再与下燃烧室中烧嘴使用的高炉煤气燃烧产生的热进行叠加，下燃烧室温度达到1150-1250℃，满足下燃烧室的温度控制要求，对于下燃烧室，控制下燃烧室内燃烧后的废气氧含量范围为5%-15%；上燃烧室中将助燃空气、低热值高炉煤气的体积比的范围控制在1.0-1.1 ：1。
本发明的特点还有：
上燃烧室中控制将助燃空气、低热值高炉煤气的体积比控制在1.05:1。
对于下燃烧室，控制燃烧室内燃烧后的废气氧含量为5%。
在喷射器使用低热值高炉煤气后，调节烧嘴助燃空气的流量。
对于喷射器的混合室部分为渐扩形，渐扩角度为3-5°，以适应煤气喷出喷射口后部分燃烧或温度升高后气体膨胀。
为加强混合和提高引射能力喷射管喷头截面采用梅花式。
由于解决了助燃空气严重过剩的问题，生产中可使驱动低热值高炉煤气用量多于原驱动空气，进一步提高引射能力，加强循环气体量，从而提高石灰活性。
本发明的有益效果为：
1.本方法通过将喷射器中用于喷射的驱动空气使用低热值高炉煤气进行替代，即具有引射作用又解决了低热值煤气燃烧温度不满足石灰焙烧要求和由于驱动空气带来的助燃风过剩的情况，使套筒窑更节能。
2. 低热值高炉煤气在标准状态或同等温度情况下比空气的密度高、质量大，低热值高炉煤气密度为：1.29-1.30 kg/Nm3；空气密度为1.29 kg/Nm3；因此在压力相同的情况下还能提高1%-2%的引射能力，进而达到加强循环气体，提高石灰质量的作用。
3.上燃烧室在使用高炉煤气作燃料前是欠氧燃烧状态，煤气过剩系数为1.1；在使用高炉煤气后通过改变空、煤比实现煤气的完全燃烧，将空、煤比的范围控制在1.0-1.1 ：1，优选为1.05:1。
4.下燃烧室在使用低热值高炉煤气作燃料前是过氧燃烧状态，空气过剩达到30%左右。在喷射器使用低热值高炉煤气后，通过调节烧嘴助燃空气的流量，控制下燃烧室内燃烧后的废气氧含量低于15% （其含氧量范围为5%-15%，优选为5%），而且下燃烧室温度大于1200℃，而且能够达到无焰燃烧的条件，实现无焰燃烧后更进一步降低煤气消耗，降低石灰生产成本。
5.由于使用低热值高炉煤气替代驱动空气设计负荷生产的情况下废气量减少近8000m3/h ，进而废气风机容量选型时可减小，可降低投资，运行后降低电耗。
6．由于废气量减少可提高套筒窑的热效率，在保证废气温度不变的情况下降低废气带走的热量，进而减少煤气消耗，降低石灰成本。
总之，本发明的方法从根本上提供了一种套管石灰窑使用高炉煤气焙烧石灰的方法，其从原理上进行了改变，并对其他参数进行优化配置，该新方法能够有效的利用低热值的高炉煤气在套筒窑中进行石灰焙烧，即能够保证石灰质量又能达到降低石灰生产成本的目的。
附图说明
图1为现有技术焙烧工艺的示意图；
图2为本发明焙烧技术的工艺示意图；
图3为喷射器混合室结构示意图；
图4为喷射管喷头结构示意图。
其中，1-上燃烧室，2-下燃烧室，3-并流段的烟气，4-石灰冷却空气，5-低热值高炉煤气，6-喷射器，7-助燃空气，8-喷射管喷头，9-驱动空气，10-混合煤气。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
实施例1
以日产500吨石灰的套筒窑为例，吨石灰需消耗热量4100KJ。在改用低热值高炉煤气后其主要燃烧参数设置为：
上排烧嘴的煤气流量控制在9000m3/h；助燃空气流量控制在9450 m3/h；
下排烧嘴的煤气流量控制在6600m3/h；助燃空气流量控制在6900m3/h；
喷射器喷射煤气流量控制在11400 m3/h；石灰冷却空气的流量控制在12000 m3/h；
上燃烧室温度可达到1100℃；下燃烧室温度可达到1200℃；完全满足套筒窑满产的要求。
具体操作为：结合附图1-4，可以看到，
将喷射器中采用低热值高炉煤气5进行喷射作为驱动，低热值高炉煤气密度为：1.29-1.30kg/Nm3；低热值高炉煤气在喷射入下燃烧室2后与助燃空气7燃烧后再与下燃烧室2中烧嘴使用的低热值高炉煤气燃烧产生的热进行叠加，下燃烧室2温度达到1200℃，满足下燃烧室的温度控制要求，对于下燃烧室，控制下燃烧室内燃烧后的废气氧含量范围为5%-15%，在喷射器使用低热值高炉煤气后，调节烧嘴助燃空气7的流量；上燃烧室1中将空、煤比的范围控制在1.0-1.1 ：1，优选采用1.05:1。
对于混合喷射器6混合室部分为渐扩形，渐扩角度为5°，以适应煤气喷出喷射口后部分燃烧或温度升高后气体膨胀。
为加强混合和提高引射能力喷射管喷头8截面采用梅花式。

Claims (6)

1.一种套管石灰窑使用高炉煤气焙烧石灰的方法，将喷射器中采用低热值高炉煤气进行喷射作为驱动，低热值高炉煤气密度为：1.29-1.30kg/Nm3；低热值高炉煤气在喷射入下燃烧室后与助燃空气燃烧后再与燃烧室中烧嘴使用的高炉煤气燃烧产生的热进行叠加，下燃烧室温度达到1150-1250℃，满足下燃烧室的温度控制要求，对于下燃烧室，控制下燃烧室内燃烧后的废气氧含量范围为5%-15%；上燃烧室中将助燃空气、低热值高炉煤气的体积比的范围控制在1.0-1.1 ：1。
2.根据权利要求1所述的套管石灰窑使用高炉煤气焙烧石灰的方法，其特征在于，上燃烧室中控制将助燃空气、低热值高炉煤气的体积比控制在1.05:1。
3.根据权利要求1所述的套管石灰窑使用高炉煤气焙烧石灰的方法，其特征在于，对于下燃烧室，控制燃烧室内燃烧后的废气氧含量为5%。
4.根据权利要求1所述的套管石灰窑使用高炉煤气焙烧石灰的方法，其特征在于，在喷射器使用低热值高炉煤气后，调节烧嘴助燃空气的流量。
5.根据权利要求1所述的套管石灰窑使用高炉煤气焙烧石灰的方法，其特征在于，对于喷射器的混合室部分为渐扩形，渐扩角度为3-5°。
6.根据权利要求5所述的套管石灰窑使用高炉煤气焙烧石灰的方法，其特征在于，对于喷射器的喷射管喷头截面采用梅花式。
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