高炉焦炉混合煤气煅烧生产石灰

高炉焦炉混合煤气煅烧生产石灰

蔡可兵

蔡可兵

安钢集团冶金炉料有限责任公司河南省455141

摘要：为提高石灰竖窑的产量，将采用高炉煤气煅烧生产石灰的竖窑改为采用煤气热值较高的高炉和焦炉混合煤气煅烧生产石灰，文章对高炉焦炉混合煤气煅烧生产石灰进行了详细的叙述，内容仅供参考。

关键词：高炉焦炉；混合煤气；煅烧生产石灰

引言

某冶金集团石灰石矿有5座150t/d竖窑，2座600t/d回转窑，2009年投入使用6座300t/d煅烧石灰的竖窑，随着集团公司的不断发展，新一烧的投入使用，烧结、炼钢、热轧等分厂对石灰的需求量日益增加，为满足用灰需求，就必须在现已有基础上对石灰竖窑的煅烧提出改进，提高产量。

现有的竖窑所使用的燃料全是高炉煤气，其热值是800～1000kJ/m3，若在高炉不顺、煤气不稳，波动频繁时，300t竖窑的日产量必会受到影响，不能满足使用量，甚至在煤气最低限度时还会影响石灰的品质。经理论分析，在此提出将石灰竖窑的煤气燃料由纯高炉煤气煅烧改为高炉煤气和焦炉煤气混配在一起的混合煤气（以下简称混合煤气）用来煅烧石灰竖窑的建议。

1、焦炉煤气与高炉煤气混合制甲烷的可行性

过去钢铁联合企业焦炉煤气主要用于发电、还原炼铁、生产甲醇，近年来，由于国内的甲醇市场、钢铁市场饱和，甲醇、炼铁项目利润率降低。而天然气需求正以每年约12%以上高度增长，成为全球增长最迅猛的稀缺清洁资源。

焦炉煤气与高炉煤气混合制液化天然气项目不仅解决了单纯焦炉煤气制天然气氢气过剩和焦炉煤气浪费问题。通过高炉煤气补碳，最大限度提高了甲烷的产率，降低了环境污染，并产生良好的经济效益。这对整个焦化行业转型升级具有重要意义，也是继炼焦煤气制甲醇后的又一个资源综合利用的重点工艺。

2、竖窑的燃料种类和流程简介

焙烧石灰用的燃料分为气体燃料、液体燃料和固体燃料3种。其中气体燃料包括：焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气及混合煤气等。

2.1竖窑的燃料种类

2.1.1焦炉煤气

它是在焦炉煤气时炼焦过程中产生的，其主要成分是H2，约占50%～58%，次之是CH4，约占22%～25%，另外还含有少量的CO（5%～8%）、CO2（1.5%～3.0%）、N2（3%～7%）和O2（<0.5%）等。焦炉煤气是无色有臭味的气体，含氢较多，燃烧速度快，火焰较短，其中可燃成分较高（约90%左右），因含有CO和少量的H2S而有毒。其着火温度为600～650℃，发热值高16720～18810kJ/m3。焦炉煤气如果净化不好，将含有较多的焦油和萘，就会堵塞管道和管件，不利于使用和操作。

2.1.2高炉煤气

高炉煤气是在炼铁过程中产生的，其主要成分是CO，高炉煤气中含有CO为25%～30%、H2为2%～4%、N2为55%～58%、CO2为13%～16%以及少量的CH4等。

高炉煤气是无色无味的有毒气体，理论燃烧温度为1400～1500℃，发热值约为3768～4187kJ/m3。高炉煤气多用于竖窑焙烧石灰，但是因为理论燃烧温度较低，窑的利用系数也较低，有的竖窑用高炉煤气和空气双预热的方法来提高窑温，进而提高竖窑的利用效率，操作方便，效果较好。

2.1.3转炉煤气

转炉煤气是再炼钢过程中产生的，其主要成分CO约为45%～65%左右，其次是CO2和N2，CO2约为15%～25%，N2约为24%～38%，另外还有少量的H2<2%、O2约为0.4%～0.8%等。发热值约为6280～7536kJ/m3，实际使用时操作相对复杂，要求比较高。

2.1.4混合煤气

混合煤气就是由两种或者两种以上的煤气混配在一起而成的煤气，它主要是为了满足用户对煤气的特定热值的需求而采用的高热值煤气与低热值煤气调配而成。

2.2石灰竖窑的设备构造和工艺流程

某冶金集团石灰石矿300t竖窑的构造主要是由原料称量输送设备（输送皮带、电振给料机和电子称量斗）、加料设备（卷扬机和双斗提升机）、窑体、出料设备（托板、上下闸板、电振出料机和成品输送皮带）、煤气燃烧设备（煤气烧嘴）、煤气预热设备（煤气预热器）、鼓风设备（罗茨鼓风机）、排烟及废气净化设备（离心式引风机和脉冲式布袋除尘器）、电气、仪表控制装置等组成。石灰石矿300t竖窑的工艺流程中包含上料系统、煅烧过程、出料系统。

煅烧过程主要分为三带：预热带、煅烧带、冷却带。煅烧带所用的高炉煤气经过煤气加压站加压后送至窑前，由煅烧带下半部的专用煤气烧嘴送入窑内。煅烧所用的空气则通过2台独立设置的罗茨鼓风机供给，其中燃烧所用的一次助燃空气经过烧嘴进入窑内，二次助燃空气即冷却空气则从窑的底部供给。煤气和空气在竖窑内混合燃烧，产生的热量使物料充分分解，在引风机的作用下，窑顶处于负压状态，废气上升将预热带的原料进行预热，然后通过预热器预热将空气和煤气预热，热交换后经过带有冷却器的脉冲式布袋除尘器除尘后，最终由排烟机排至大气中。在煅烧带烧出的石灰随着物料的下移，经冷却风慢慢冷却，使出灰温度控制在100℃以下。在煅烧过程中，三个阶段应保持稳定，以确保竖窑的顺行。

出料系统是由竖窑底部的出料设备完成成品石灰输出的。成品石灰通过液压托板出料机卸入集料漏斗，在通过液压卸料的上下闸板卸入卸料料斗，最后由电振卸料机连续卸到成品输送皮带上。成品经过筛分后，筛上料进入6#～7#块灰仓，筛下料分别进入1#～4#环锤破碎仓，经环锤破碎成小于3mm粉后经过板链式提升机及刮板输灰机进入1#～5#粉灰仓储存，如图1所示。

结束语

烧结工序能耗的降低应从影响工序能耗的重要因素入手，找出能源的利用和存在的不足，采取有效对策付诸实施。在控制焦粉粒度方面，要加强与来料加工部门的协作，不断改善焦粉入厂质量，满足工艺要求。针对台车与台车之间漏风上存在的薄弱环节，瞄准国内先进的节能技术和经验，减少与国外漏风率的差距；下一步，引进抽风系统漏风率检测装置，为控制漏风提供依据数据依据。在控制燃料粒度和使用比例方面，要结合自身原料特点，综合考虑焦粉和白煤的粒度要求，尤其在使用大量杨迪粉等赤铁矿粉时，尽量减少煤粉<0.5mm的粒度。通过各项节能措施的逐一落实，固体燃耗由2010年吨矿燃料消耗从53.6kg/t，降低到2013年的52.08kg/t；电耗由45.42kWh/t降低到2013年的43.88kWh/t；吨矿煤气单耗由8.33m3/t降低到13年的5.32m3/t。

参考文献：

[1]杨世农，梁迪超.铁矿石烧结生产节能技术[M].北京：中国金属学会、冶金部能源办，2015，（28）.

[2]俸怀明，黄英，鞠永福，等.烧结生产操作技术长沙[M].成都：冶金工业部西南冶金情报中心，2015：37-77，124-126.

[3]孙文东.烧结管理概论[M].北京：冶金工业出版社，2015：59-69.

[4]周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2015：19-41.