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1、前言
    鞍山焦化耐火材料設(shè)計(jì)研究總院是我國(guó)冶金石灰專業(yè)設(shè)計(jì)研究院，主持參加了國(guó)內(nèi)各種石灰窯爐、石灰生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)研究工作，向石灰行業(yè)推薦了國(guó)外先進(jìn)石灰生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，主持引進(jìn)工程的總體設(shè)計(jì)和引進(jìn)技術(shù)設(shè)備的消化工作。國(guó)內(nèi)引進(jìn)的三種石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)（武鋼引進(jìn)的德國(guó)克勞斯·瑪菲公司回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)、寶鋼一期引進(jìn)的日本三菱公司回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)、寶鋼三期引進(jìn)的美國(guó)KVS公司回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)）均由該院主持設(shè)計(jì)。在引進(jìn)的同時(shí)，該院結(jié)合多年的回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)設(shè)計(jì)和石灰生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)的JN2000系列石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)技術(shù)和裝備，在水鋼、沙鋼、新興鑄管、武漢固久等石灰工程中采用，達(dá)到了良好效果。本文重點(diǎn)介紹.fN2000系列石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)過(guò)程，以及主要應(yīng)用實(shí)例。
2、JN2000系列石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)過(guò)程
    回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)是鞍山焦化耐火材料設(shè)計(jì)研究總院的主要設(shè)計(jì)項(xiàng)目，先后共設(shè)計(jì)了50多條回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)用于煅燒耐火原料和石灰，這些回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)中最高煅燒溫度可穩(wěn)定在1900℃以上。近年來(lái)中國(guó)鋼鐵工業(yè)經(jīng)過(guò)品種的調(diào)整，逐步走向了規(guī)模化的高速發(fā)展期，要求快速提高冶金石灰的產(chǎn)量和質(zhì)量，需要能大規(guī)模生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石灰的生產(chǎn)裝置。憑借豐富的回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)國(guó)內(nèi)外石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)技術(shù)狀態(tài)的熟悉，首先確定開(kāi)發(fā)帶預(yù)熱器和冷卻器的回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)。在對(duì)預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)、冷卻器、燃燒系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合比較后，確定了JN2000系列石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)的設(shè)計(jì)方案。
2.1預(yù)熱器
    預(yù)熱器是利用回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)廢氣預(yù)熱入窯物料的裝置，我國(guó)目前石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)采用的預(yù)熱器主要有爐算式預(yù)熱器和豎式預(yù)熱器。爐算式預(yù)熱器以寶鋼一、二期為代表，由回轉(zhuǎn)箅子和固定爐殼構(gòu)成，用隔墻分成多室，構(gòu)造復(fù)雜，耗鋼量大（耐熱鋼多），維護(hù)工作量大，一般不再推廣。豎式預(yù)熱器有兩種形式，一是武鋼為代表的老式豎式預(yù)熱器。這種預(yù)熱器為圓形結(jié)構(gòu)，我國(guó)在上世紀(jì)七十年代末引進(jìn)。預(yù)熱室由耐火材料砌筑成一個(gè)個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單元，磚型比較復(fù)雜。預(yù)熱器內(nèi)經(jīng)常會(huì)因預(yù)熱物料含有低熔點(diǎn)雜質(zhì)而出現(xiàn)結(jié)瘤堵塞現(xiàn)象，尤其是燒煤粉時(shí)，堵塞現(xiàn)象更嚴(yán)重，整體技術(shù)已稍顯落后；二是寶鋼三期為代表的新型豎式預(yù)熱器。這種預(yù)熱器是寶鋼上世紀(jì)九十年代末從美國(guó)引進(jìn)。配日產(chǎn)500噸以上回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)的預(yù)熱器為多邊形結(jié)構(gòu)，配日產(chǎn)500噸以下回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)的預(yù)熱器為方形結(jié)構(gòu)。這種預(yù)熱器特點(diǎn)是：①預(yù)熱器內(nèi)設(shè)有低阻力梁，可以有效降低煙氣在預(yù)熱器內(nèi)的阻力損失，減少排煙機(jī)的功率消耗；②是預(yù)熱器頂部料倉(cāng)通過(guò)溜料管將物料送入預(yù)熱器內(nèi)，無(wú)單獨(dú)給料鎖氣裝置，靠溜料管料封，預(yù)熱器內(nèi)物料由液壓推料裝置控制下料量：③是預(yù)熱器內(nèi)內(nèi)襯耐火材料基本上采用澆注料，砌筑方便：④是窯尾煙氣由中心分散進(jìn)入預(yù)熱室，在預(yù)熱室頂部匯集后排出，不會(huì)出現(xiàn)煙道堵塞現(xiàn)象；⑤預(yù)熱效果好，石灰石經(jīng)預(yù)熱器后約有30%得到分解，排出預(yù)熱器煙氣溫度一般在250℃以下。
    在引進(jìn)不同形式規(guī)格的預(yù)熱器的基礎(chǔ)上不斷總結(jié)各種預(yù)熱器的優(yōu)缺點(diǎn)，特別是寶鋼三期引進(jìn)低阻力豎式預(yù)熱器的技術(shù)特點(diǎn)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)研制出了適用于我國(guó)制造工藝、制造材質(zhì)和原料特點(diǎn)的預(yù)熱裝置。JN2000系列石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)中預(yù)熱裝置主要開(kāi)發(fā)了適應(yīng)不同生產(chǎn)規(guī)模的代表當(dāng)今先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的低阻力豎式預(yù)熱器，并根據(jù)不同規(guī)模預(yù)熱器選用最合理的形狀結(jié)構(gòu)，日產(chǎn)400噸以下規(guī)模采用方形預(yù)熱器，日產(chǎn)500噸以上規(guī)模采用多邊形預(yù)熱器。這些設(shè)備已陸續(xù)在國(guó)內(nèi)部分生產(chǎn)廠家得到應(yīng)用。
2.2回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)
    寶鋼和武鋼活性石灰生產(chǎn)線引進(jìn)的三種不同型號(hào)的回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)中，寶鋼一二期為∮3.6m／∮3. 8m×70m三檔支撐回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)，寶鋼三期為∮3.96m×59. 44m兩檔支撐回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)，武鋼回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)的規(guī)格為∮4.2m×44m兩檔支撐回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)。
    根據(jù)三種不同規(guī)格的回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)在國(guó)內(nèi)多年來(lái)的使用效果和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)的規(guī)格、配置進(jìn)行了一系列優(yōu)化。JN2000系列石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)中傳動(dòng)全部采用變頻電機(jī)調(diào)速，擋輪采用液壓擋輪，窯頭窯尾密封采用簡(jiǎn)單可靠的彈簧片式密封等。日產(chǎn)500噸石灰以上規(guī)格的回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)采用兩檔支撐大跨距回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)，減少了回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)重量，降低了回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)造價(jià)。設(shè)計(jì)實(shí)踐證明：兩檔支撐大跨距回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)由于省去一組托輪以及與之匹配的輪帶，相應(yīng)設(shè)備重量減輕11.5%，基礎(chǔ)受力減少14%，傳動(dòng)動(dòng)力減少10%，而且，安裝調(diào)整相當(dāng)方便。
2.3冷卻器
    寶鋼和武鋼石灰生產(chǎn)線引進(jìn)的三種不同型號(hào)的冷卻器從冷卻效果看都不錯(cuò)。但武鋼引進(jìn)的豎式冷卻器采用中心塔形風(fēng)帽送風(fēng)，排料采用圓盤(pán)出灰機(jī)，鎖氣采用星型卸灰機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)部件多，造價(jià)較高：寶鋼一二期引進(jìn)的推動(dòng)算式冷卻器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高溫部分箅板用耐熱鋼，造價(jià)很高；而寶鋼三期引進(jìn)的KVS型豎式冷卻器結(jié)構(gòu)采用截面為方形的豎直結(jié)構(gòu)，冷卻風(fēng)通過(guò)分風(fēng)裝置從四個(gè)區(qū)域和中心風(fēng)帽對(duì)物料進(jìn)行冷卻，冷卻效果好，且每個(gè)區(qū)域?qū)��?yīng)一個(gè)料封管和一臺(tái)電振出料機(jī)，根據(jù)每個(gè)區(qū)域出料溫度情況可以單獨(dú)進(jìn)行控制。同寶鋼一期引進(jìn)的推動(dòng)箅式冷卻機(jī)和武鋼引進(jìn)的豎式冷卻器比，KVS型豎式冷卻器具備冷卻效果好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、設(shè)備重量輕，且使用的高溫合金材質(zhì)少、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。
    JN2000系列石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)中冷卻器在寶鋼三期引進(jìn)的KVS型豎式冷卻器的基礎(chǔ)上對(duì)關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)及材質(zhì)的選型進(jìn)行了改進(jìn)，并針對(duì)不同產(chǎn)量規(guī)模形成了系列化產(chǎn)品。
2.4燃燒系統(tǒng)
    國(guó)內(nèi)引進(jìn)的三種不同規(guī)格的回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)燃燒裝置也不盡相同，但都使用氣體燃料。JN2000系列石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)系列中燃燒裝置除設(shè)計(jì)了以煤氣或天然氣為燃料的燃燒裝置外，還針對(duì)我國(guó)煤燃料價(jià)格低廉的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了煤粉燃燒裝置系列。這些燃燒裝置采用目前先進(jìn)的多通道結(jié)構(gòu)，使燃燒效果更佳，火焰的形狀、長(zhǎng)短便子調(diào)控。燃燒系統(tǒng)還配備完善的火焰監(jiān)測(cè)、點(diǎn)火、安全等裝置。
2.5煙氣凈化系統(tǒng)
    JN2000系列石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)采用的預(yù)熱器效果好，煙氣出口溫度在230～250℃，煙氣凈化系統(tǒng)主要采用布袋式除塵器或靜電除塵器，并配有摻冷風(fēng)保護(hù)裝置。布袋式除塵器采用離線式，即布袋除塵器的某一部分可以離線進(jìn)行布袋的更換或進(jìn)行其它檢修，其余部分正常工作而不至于影響生產(chǎn)。
2.6控制系統(tǒng)
    JN2000系列石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)系統(tǒng)采用PLC控制自動(dòng)操作的方式，也可以采用機(jī)旁手動(dòng)操作的方式；按生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行集中監(jiān)視和控制，主要設(shè)備采用雙路電源供電，對(duì)主要生產(chǎn)工藝實(shí)行三電一體化的控制。控制的基本功能主要有：
    a)對(duì)主要用電設(shè)備工藝過(guò)程的狀態(tài)進(jìn)行模擬描述。
    b)用PLC完成熱工參數(shù)的控制和調(diào)節(jié)，并在CRT上顯示過(guò)程變量、設(shè)定值及控制輸出值等模擬量。
  c)用標(biāo)準(zhǔn)梯形圖完成邏輯控制功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電設(shè)備的聯(lián)鎖和順序控制。
    d)遠(yuǎn)距離監(jiān)視用電設(shè)備的輕、重故障，并進(jìn)行故障報(bào)警。
    e)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中所用的操作參數(shù)如溫度、壓力、流量、液位或料位、加料量或加料周期時(shí)間等各種報(bào)表、報(bào)警和操作命令等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并自動(dòng)打印。
3、應(yīng)用實(shí)例
3.1沙鋼石灰工程
    江蘇沙鋼集團(tuán)活性石灰工程采用JN2000系列石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)中日產(chǎn)600噸生產(chǎn)線。整個(gè)工程設(shè)計(jì)4條回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)，全部投產(chǎn)后可年產(chǎn)活性石灰近80萬(wàn)噸。目前已有兩條回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)投入生產(chǎn)，34回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)也將投產(chǎn)。回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)規(guī)格為+4. Om×60m，豎式預(yù)熱器采用新型節(jié)能12推頭多邊形預(yù)熱器，冷卻器采用豎式冷卻器，燃料采用焦?fàn)t煤氣，除塵裝置采用離線式布袋除塵器。已經(jīng)投入生產(chǎn)的兩條回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，日產(chǎn)量穩(wěn)定在600～650t，可達(dá)700t以上，熱耗在5000kj/kg以下，活性度380～420ml。
3.2新興鑄管石灰工程
    河北新興鑄管石灰工程采用JN2000系列石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)系列中日產(chǎn)600噸生產(chǎn)線。回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)規(guī)格為+4. Om×56m，采用新型節(jié)能12推頭多邊形預(yù)熱器、冷卻器采用豎式冷卻器。燃料采用熱值較低的煤氣（焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣混合），熱值約2500kj／m3，能耗和窯尾溫度因采用低熱值煤氣有所提高，考慮到預(yù)熱器后煙氣溫度稍高，煙氣凈化裝置采用電除塵器。實(shí)際運(yùn)行中，采用二級(jí)石灰石，產(chǎn)量達(dá)600t/d以上，產(chǎn)品活性度350ml以上，取得滿意效果。這為同類型生產(chǎn)線采用低熱值煤氣為燃料作出了有益嘗試。
3.3武漢固久石灰工程
    武漢固久科技有限公司石灰工程采用JN2000系列石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)系列中日產(chǎn)300噸生產(chǎn)線中的預(yù)熱、冷卻設(shè)備。預(yù)熱器采用新型節(jié)能6推頭方形豎式預(yù)熱器。回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)則采用一條原來(lái)用于生產(chǎn)水泥的舊回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)，規(guī)格為∮2. 8m×55m，燃料采用價(jià)格相對(duì)便宜的煤粉，除塵裝置采用布袋除塵器，工程2003年投入生產(chǎn)表明設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，日產(chǎn)活性石灰最高達(dá)350噸，石灰活性度達(dá)到380～420ml，產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量都超過(guò)了設(shè)計(jì)要求。
4結(jié)語(yǔ)
    鞍山焦化耐火材料設(shè)計(jì)研究總院通過(guò)對(duì)我國(guó)近二十年來(lái)引進(jìn)的石灰回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)技術(shù)和設(shè)備的研究與探索，已經(jīng)完全掌握石灰煅燒工藝技術(shù)和設(shè)備開(kāi)發(fā)制造技術(shù)，并應(yīng)用于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家，取得了良好的效果。下一步針對(duì)石灰生產(chǎn)線超大型化的需求，結(jié)合目前正在為寶鋼日產(chǎn)1000噸5#回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)設(shè)計(jì)工作的契機(jī)，盡快使這一規(guī)模生產(chǎn)線定型化。其次，我國(guó)現(xiàn)有的小型水泥回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)閑置很多，可以通過(guò)武漢固久科技有限公司對(duì)其加以改造利用的模式，對(duì)現(xiàn)有的閑置的小型回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)充分加以利用。再者，鋼廠的低熱值煤氣有富余．增加這部分煤氣用量有利于鋼廠的煤氣平衡，新興鑄管的方式是可取的辦法。