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2014石灰回转窑技术发展报告

时间:2020-05-08 22:51

  2014石灰回转窑技术发展报告_总结/汇报_实用文档。2014石灰回转窑技术发展报告

  2014 年度石灰回转窑技术发展报告 张凯博 杨耕桃 闫炳宽 1.概况: 活性石灰广泛应用于钢铁、电石、氧化铝、金属镁、造纸、化工、 有色矿山等诸多行业。回转窑做为活性石灰生产的主要窑型之一,技 术最成熟,推广应用最广泛,其技术的发展与推广与应用领域的市场 发展息息相关,钢铁、电石行业对活性石灰的需求占总需求量的 80~90%,因此我们对钢铁、电石行业的发展状况及市场情况应该有 一定的认识和了解。 在中国经济增速放缓这一背景下, 与宏观经济关联度极高的钢铁 行业也在各种因素的影响下,呈现出新的、趋势性发展特点。需求方 面,去年下半年以来,由于投资增速下降,基建和房地产行业增长规 模明显收缩,我国钢铁等大宗原材料行业的需求增速逐步下滑,从此 前 10%以上的高速增长,转变为 5%左右的中速增长,这意味着钢铁 行业已经开始进入阶段性的峰值平台区域。 因此, 预计至少五年以内, 钢铁行业整体需求增速将放缓至 1%~3%的低速增长,甚至不排除个 别时段的负增长,这势必成为我国新常态经济下钢铁需求的新特点。 在供应方面,虽然过去几年,需求增速与粗钢产量的增速没有同步下 降,但却导致了钢铁供需失衡的情况有所加剧。从今年开始,我国粗 钢产量的增速已经由去年的 7.6%左右,下滑到目前的 3%左右。这既 反映出供应增长正在逐步回调至与需求增长大体相适应的合理区间, 也反映出去年开始的钢铁行业固定资产投资增速明显下降的事实。 因此,从供应方面看,中国钢铁行业已经不具备粗钢产量持续大幅增 长的动力和条件。未来,粗钢产量呈现低速增长,甚至个别年份的负 增长,或将成为钢铁行业供应面的新特点。 年份 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 产量 12850 15163 18237 22234 28291 35310 42266 48966 50049 56784 62665 68388 71650 79904 83000 增量 424 2313 3074 3997 6057 7019 6956 6700 1083 6735 5881 5723 3262 8254 3096 增长率 3.41% 18.00% 20.27% 21.92% 27.24% 24.81% 19.70% 15.85% 2.21% 13.46% 10.36% 9.13% 4.77% 11.52% 3.87% 电石行业产能过剩矛盾仍将不断加剧, 终端消费乏力局面短期内 并不会出现大的改观。今年以来涉及电石这一传统典型“两高”产品 的国家产业政策也再次加码。综合各方面因素考量可以判断,电石整 体行情或依旧疲软,持续低谷震荡走势。今年以来,电石行业产能过 剩矛盾进一步加剧加深。据预测,2014 年至少还有将近 500 多万吨 电石新增产能投产,产能总体基数将突破 4000 万吨,但消费量不足 3000 万吨,全国电石开工率只能下降到不足 60%。而目前仍有在建 拟建项目产能达到 3000 万吨。据了解,造成电石产能高速扩张的主 要原因是中小型电石生产企业。 资源和能源价格是电石成本和企业竞 争力的决定性因素,但中小企业很难获得煤炭资源配置,也不会被允 许建设自备电厂,所以这些企业都拼命扩大规模,以换取资源能源保 障。煤炭丰富的地区纷纷规划建设大型电石生产项目。只要电石价格 稍有提升机会,企业会随时提高开工率,供应面也将放量,打压市场 回暖。此外,下半年还有多个大型新建项目和中小企业扩建项目相继 投产,也会使本来就严重过剩的电石市场雪上加霜,这是导致未来电 石市场维持低位震荡的重要原因。2013 年我国电石法 PVC 产量约 1250 万吨,消费电石 1800 万吨,占电石总消费量的 81%以上。房地 产整体不景气形势尘埃落定,疲软的房价或面临进一步下跌风险,产 品消费量还可能下滑。从全局来看,下半年电石市场利空大于利好, 价格难以出现大的好转,仍会是围绕成本线窄幅波动,电石行业生存 艰难局面还将延续。2014 年乃至更长时间,电石市场很难走出低谷。 一方面国家产业政策约束进一步加强, 另一方面电石企业高成本低售 价下的盈利前景依然黯淡,电石市场“内外夹击”状况愈加堪忧。 电石历年产量 年份 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 产量(万吨) 340 346 425 538 668 894 1177 1482 1412 1542 1462 1737 产能(万吨) 增幅(%) 0 1.8 22.8 26.6 24.2 33.8 31.7 25.9 -4.7 9.2 -5.2 18.8 开工率% 70.8 69.2 75.9 76.9 66.8 59.6 64.7 74.1 68.9 64.6 59.7 66.8 480 500 560 700 1000 1500 1819 2000 2050 2387 2450 2600 2012 2013 2014 1869 2234 2400 2900 3230 4000 7.6 19.5 7.4 64.4 69.2 60.0 2014 年度预计我国粗钢产量为 8.1 亿吨,烧结矿产量约 9 亿吨, 按照 2013 年转炉、电炉炼钢平均石灰消耗量为 47.8kg/t,烧结矿石灰 消耗量为 66.5kg/t。 以及烟气脱硫和水处理用石灰约 70 万吨。 则 2014 年预计冶金石灰消耗总量为 9860 万吨。2014 年冶金石灰产能估计将 突破 1.1 亿吨。由于部分钢铁企业试用以石灰石替代部分石灰用于炼 钢, 虽然这种作法违背冶炼精料方针, 在能源效率方面亦无竞争优势, 但炼钢成本上有所降低。由于这个原因,炼钢用石灰已呈负增长,因 此在今后 5~10 年内石灰产能的增加, 主要是满足钢铁企业烧结用石 灰的需要。 我国为钢铁工业以及电石行业服务的石灰焙烧窑炉,包括回转 窑、三种先进竖窑、国产气烧竖窑和焦炭竖窑,其中回转窑是目前国 内技术最成熟,推广范围最广泛的先进石灰窑型,产品质量达到国际 先进水平(活性度 330ml 以上) ,冶金石灰产能达到 2600 万吨,为冶 金石灰总产能的四分之一。石灰回转窑适宜于大型化,现在已开发完 成 600t/d 至 1200t/d 石灰回转窑系列产品,在国内建成投产的石灰回 转窑~350 座,平均产能为每座年产 20 万吨。我国自主开发的石灰 回转窑产品已经实现出口。国内钢铁企业、电石化工企业所建石灰回 转窑基本为 600t/d、800t/d 和 1000t/d 规模,近几年建成的石灰回转 窑以投资省,运行较为经济的 800t/d 石灰回转窑生产线 年石灰回转窑简况及主要考核技术指标 2.1 2014 年受市场刚性需求的推动,钢铁生产总量和电石生产总量仍 在增长, 电石增长幅度较大。 2014 年全国共建石灰回转窑 25 座左右, 且 600t/d 及 800t/d 居多,其中 600t/d 回转窑 11 座,800t/d 回转窑 10 座,1000t/d 回转窑 4 座,形成生产能力 600 万吨/年。 2.2 为使国内自主开发的石灰回转窑生产线能顺利达标达产,为 生产企业创造较好的经济效益, 应规范石灰回转窑的主要考核技术指 标。 2.2.1 大中型石灰回转窑主要考核技术指标如下: 规模:600t/d~1200t/d 活性石灰生产线 产能:设计产量为保证产量的 110% 原料:CaO=52~54%优质洁净石灰石或白云石, 粒度:12~50mm,粒度匹比:1:2 或 1:3 燃料: a.气体燃料:天燃气、焦炉煤气或混合煤气,混合煤气低位发热 值 为 : 600t/d ≥ 3200 × 4.18KJ/Nm , 800t/d ≥ 3500 × 4.18KJ/Nm 1000t/d~1500t/d≥3800×4.18KJ/Nm 3 3 3, 挥发分: 20~ b.煤粉: 低位发热值 (5800~6300) ×4.18KJ/Nm , 30%, 硫分: S=0.4% (用于石灰硫含量≤0.025%的低硫石灰) ; S=0.5~ 0.6%,(用于普通冶金石灰),灰分:≤12%,灰分初熔点≥1300℃, 细度:R0.09 筛余 8~12% 单位产品热耗: (1200~1100)×4.18KJ/㎏ CaO 3 单位产品电耗: (40~45)KW·h/tCaO 石灰活性度≥330ml 出预热器废气温度:≤260℃ 出冷却器石灰温度≤80℃+环境温度 2.2.2 1000t/d 石灰回转窑示范工程调试达标主要技术经济指标(实 测数据) 活性石灰产量:1040t/d 石灰石原料:CaO=52~54%,粒度:15~45mm 优质洁净。 燃料:煤粉及转炉煤气,混合后热值≥3800KJ 煤粉:低位发热值 6300×4.18KJ/㎏,挥发分:25%,灰分:13% 灰分初熔点 1360℃,硫:0.5%,细度:R0.09 筛余 12% 转炉煤气:低位发热值 1750×4.18KJ/Nm 单位产品热耗:1036×4.18KJ/㎏ CaO 单位产品电耗:40.8KW·h/tCaO (不含煤粉制备) 产品活性度:395ml 出预热器烟气温度:261℃(平均) 出冷却器石灰温度:76.3℃+环境温度 3.2014 年石灰回转窑技术创新及优化. 石灰回转窑是目前国内最成熟的先进石灰窑型,通过引进技术和 进口设备的消化吸收,不但掌握了国外先进技术,并具有了自主开发 能力,已开发完成 800t/d、1200t/d 和 1500t/d 大型石灰回转窑系列产 品,其中 800t/d 石灰回转窑系统生产线 在国外先进技术基础上,通过现场安装、调试达标,建立活性石 灰试验室进行研究,可根据原料品位确定产品质量指标和烧成工艺; 可以采用多种燃料;气体燃料、 、固体燃料(煤粉、石油焦) ,固体、 气体混烧及采用高温预热技术或空气燃烧技术, 以充分利用低热值气 体燃料;根据原料、燃料的不同,参考国外公司技术改进,优化主机 设备结构和主要技术参数; 增加预热器单位预热面积和提高预热均匀 性,保证预分解率达到 20%以上。在规范操作规程条件下,1000t/d 石灰回转窑生产线t/d 以上,出预热器废气温度由 250℃降到 220℃以下,其性能达到国际先进水平。 3.2 优化石灰回转窑耐火材料设计选材和创新砌筑方案 石灰回转窑使用的耐火材料,一般采用浇注料和耐火砖。用于转 运溜槽和窑尾部份的浇注料, 主要承受石灰石冲击磨损和高温气流的 冲刷,所以选取热震稳定性好,抗冲击和抗磨性好的耐材,其抗压强 度为 100MPa~110MPa,使用寿命一年以上。二是耐火砖,主要用于预 热带,过渡带和烧成带,预热带和过渡带可采用高铝复合砖,这种耐 火砖有较好的强度和隔热性,使用寿命可达 1.5 年;烧成带可采用特 种磷酸盐复合砖,这种耐火砖隔热效果较好,可使窑皮温度在 260℃ 以下,使用寿命一年左右;创新研制的预制块与浇注料组成的新型砌 筑形式只要选材合理,保证预制块质量,不但窑皮温度可降至 250℃ 以下,使用寿命可达 2~3 年。 3.3 石灰回转窑系统余热利用 石灰回转窑生产属高能耗、高排放行业,余热回收利用,实现节 能减排日益受到石灰生产企业的重视。 利用回转窑排放的 220~280℃ 的废气余热,通过换热器产生热水用于采暖和洗浴,已在部份石灰企 业得到应用;对于烟气量大于 10 万 Nm /h 的石灰回转窑,利用废气 余热进行余热发电也取得初步成效。利用国家科技支撑计划课题成 果,采用 ORC(有机工质)技术,根据 1000t/d 石灰回转窑生产线 万 Nm /h,在建的示范余热发电站,可 实现余热发电 1000KW,投资控制在 1.5 万元/KW·h 以下,可使用户 取得较好的经济效益。 4.石灰回转窑技术特点和存在的主要问题 4.1 石灰回转窑系统设备技术特点 4.1.1 石灰回转窑属敞开式煅烧,是唯一能直接观察到石灰煅烧状况 的窑型,物料在窑内逆流均匀滚动前进,因此受热均匀。带预热器的 短回转窑能够实现薄料快烧,或低温慢烧工艺,可以煅烧出高质量石 灰。同时因为是敞开式煅烧,燃料中的硫不易附着,可以燃烧出低硫 (石灰硫含量≤0.025%)石灰。且可以煅烧小粒级石灰石,能充分利 用优质石灰石原料。回转窑煅烧的石灰质量均匀,残余 CO2 ≤2%,活 性度达到 330ml 以上。 4.1.2 竖式预热器。现在国内一般采用 KVS 多边型预热器,内部结 构分两种,一种为低压梁结构,低压梁能使其下部石灰石料仓内形成 一个空间,热气体进入这个空间沿低压梁流入石灰石料仓下部,直接 效果是增加气体入口面积,提高预热效果和减少边壁效应,同时可减 3 3 少压损约 30%;另一种结构为半隔墙式,隔墙除将预热器有效容积分 成多个独立的小仓外, 隔墙下部也可形空洞起到重新分配热气体和减 低压损的作用,但对降低边壁效应不如低压梁好。 4.1.3 燃烧系统中的燃烧器,现在均采用多通道燃烧器,分三通道、 四通道或五通道燃烧器,用于气体、固体燃料和气固混合燃料。石灰 回转窑没有专用燃烧器,一般是采用水泥行业用的燃煤燃烧器,通过 与燃烧器制造厂共同研制,基本能满足石灰回转窑的要求。对燃烧器 的要求是:一次风与燃料混合效果好,火焰稳定,可改变火焰形状, 操作方便。对于多种燃料混烧,应采用四通道或五通道燃烧器,但实 践证明, 燃烧器通道越多, 火焰刚度就越差。 对于高热值的优质燃料, 并不是通道越多越好,太钢 1000t/d 石灰回转窑燃烧器,采用的是双 通道燃煤燃烧器,效果很好。 4.2 石灰回转窑存在的主要问题 4.2.1 石灰回转窑承制或承包问题 现在国内大、中型石灰企业,在建或拟建的石灰回转窑生产线t/d。由于参与石灰回转窑承制或承包单 位技术水平参差不齐,有的根本没有自己的技术,所以石灰回转窑系 统设备基本处于以不变应万变的状态,不管用户什么样的原料、燃料 及地理条件,就能按用户要求的产量购买图纸进行承包制造,再加上 无现场调试经验和能力,造成工程无法达标或生产。另外,国内自主 开发的 750t/d~800t/d 石灰回转窑设备, 虽然已建成投产 50 余座, 从 实际生产和有关报导可知尚存在诸多问题, 各研制单位在不断进行优 化。 4.2.2 石灰企业对原料、燃料的认知 石灰企业对石灰回转窑用原料、燃料的特殊性认识不足,特别是 一些转行到石灰行业或民营石灰企业,因石灰石矿山选择不当,或为 降低生产成本采用品位低、杂质高或石灰石抗压强度低(<100MPa) , 或不控制石灰石最小和最大粒度,造成石灰质量差、粉料多,使工程 迟迟不能达标达产,甚至不能正常生产。一些企业采用的燃料热值达 不到煅烧石灰的要求,特别为多用转炉和高炉煤气,而采用低热值混 合煤气,使设备能力大幅降低。 4.2.3 生产操作规范问题 国内石灰回转窑没有制定可行的操作规范, 多数石灰企业缺乏熟 练的操作人员,加之工程的自动化程度底,达不到自动检测和调节水 平,不能随产量自动调节操作工艺参数,而使设备处于良好的运行状 态。有的石灰企业没有建立完善的操作制度、生产随意性大,因而造 成既没有发挥出设备能力,也给企业造成较大的经济损失。 4.2.4 石灰回转窑生产中的几个误区 石灰回转窑生产有其特殊性, 除对原料、 燃料有较严格的要求外, 下面几个认识上的误区也直接影响设备能力的发挥,产品质量优劣。 这几个误区是: a 燃料热值没有严格要求; b 燃烧系统燃烧器通道越多越好; c 煤的挥发分越多越好; d 煤粉粒度越细越好; e 烧结石灰可以不追求质量,特别是活性度。 5.石灰回转窑新技术发展及应用前景 5.1 开发高预分解率煅烧技术和高效预热器技术 开发完成的高预分解率煅烧技术, 能提高石灰石在预热器中的预 分解率,由原最大 30%提高到 50%以上,以降低产品热耗,减少设备 占地面积和可以利用低热值燃料,其目标为:在预热器烟气排放温度 和阻力基本不变条件下, 产品热耗由 4815KJ/㎏降到 3977KJ/㎏以下, 接近石灰竖窑水平;与传统相比,回转窑规格约小 30%,占地面积约 , 该技术不但能用于新建石灰生产线, 也可用于老石灰 减少 200M 以。 生产线%。 参考美卓对预热器技术改进原理,开发高效预热器,使其预热面 积增大 10%~15%;新式隔墙结构使烟气分布更均匀,提高了预热效 果;调整各仓排烟口面积,降低排烟阻力和系统电耗。该技术用于高 海拔地区,或低热值燃料,能有效保证产品产量和质量。 5.2 开发用于不同部位高性能耐火材料和新型窑衬结构 转运溜槽和窑尾部位的耐火材料,受石灰石的冲击、磨损和高温 气流冲刷,寿命较短。开发的热震性好,抗冲击和耐磨性好的耐火浇 注料,抗压强>100MPa,使用寿命一年以上;采用预制块与浇注料组 成的新型窑衬结构,能使煅烧带窑皮温度在 250℃以下,寿命超过三 年; 回转窑预热带采用带物料的预制块, 起到翻料, 扬料和推料作用, 除能提高预热效果也可解决单独物料块易磨损和脱落问题。 建议组织 2 调研、总结和推广。 5.3 加强石灰回转窑系统余热利用技术的研发和推广 石灰回转窑生产线℃左右废气余热利用已取得一定成 效,实现了废气余热产生热水用于取暖和洗浴。利用废气余热产生蒸 汽用于汽轮机组发电,对于废气量大于 10Nm /h 的生产线已有技术方 案;利用国家科技支撑计划技术成果,采用 ORC(有机工质)技术在 建的 1000t/d 石灰生产线余热发电示范工程年内可建成运行,发电量 980KW,投资<1.5 万元/KW.h,将为企业创造可观的经济效益。建 议在行业内推广。 5.4 加强石灰煅烧分析试验研究 石灰煅烧分析试验研究,是检验原料、燃料,保证产品质量和确 定煅烧工艺参数的重要的设计程序之一,可确定用户原料、燃料可否 适宜煅烧石灰,能确定最佳煅烧工艺参数,能确保产品质量,能预测 石灰的粉化率,对顺利达标达产和用户长期稳定生产至关重要。建议 各活性石灰研制单位加强石灰的煅烧分析试验研究工作。 6. 2015 年石灰回转窑技术发展前景预测 由于钢铁、电石、氧化铝行业产能已经过剩,再大规模建设的可 能性较小,但这些行业的产业结构调整,产品升级,节能技术改造, 将给石灰行业带来机遇。由于石灰回转窑技术成熟,产品质量好,能 烧小粒级石灰石, 燃料适应性强, 可多种燃料混烧, 并且适宜大型化, 特别是电石行业向大型化发展,2015 年还会有较好的发展前景。另 外水泥行业因产能过剩或需淘汰低产能设备,有的水泥企业拟将 3 2500t/d 的Φ4×60m 回转窑; 5000t/d 的Φ4.8×72m 回转窑改造成石灰 生产线,生产用于冶金石灰、建筑石灰或钙化物产品,也给石灰回转 窑的发展带来机会。 石灰回转窑技术发展,除新技术开发应用外,主要是余热利用技 术研究,其内容为: (1)对中、小型石灰回转窑生产线,研发高效烟道式换热器, 将废气余热转化为热水,用于取暖和洗浴; (2)对于废气量 10Nm /h 以上的石灰生产线,利用其废气余热 产生的低参数蒸汽,可用于汽轮发电机组发电;也可以汽轮机拖动窑 尾排烟机,经过测算 12~13Nm /h,250℃的废气余热产生的蒸汽可以 拖动 850KW 的排烟机; (3)开发超低温(<200℃)废气余热发电技术,利用 ORC(有 机工质)技术,1000t/d 石灰生产线)进行窑筒体表面散热利用的可行性研究,将这部份热量收 集利用意义很大,可以解决办公室、职工宿舍的取暖和职工洗浴,且 投资少、见效快。 以上几方面的研发应用,预测效益可观,并将在业内产生较大影 响。 3 3 2014 年 11 月

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