以煤代焦燒制石灰的節(jié)能實(shí)踐.docx

1、以煤代焦燒制石灰的節(jié)熊實(shí)踐劉永軼，田躍飛（中國鋁業(yè)貴州分公司氧化鋁廠，貴州膏陽550058）【摘9本文介紹了某軾化鋁廠在石灰燒制工序的以煤代焦試驗(yàn)，針對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的石灰爐頂溫高、底部灰溫高以及石灰生燒、偏燒嚴(yán)重，質(zhì)U嚴(yán)重下滑的技術(shù)難題，對(duì)煤塊震動(dòng)給料設(shè)備、爐頂密封、布料器以及爐底通風(fēng)進(jìn)行了改造，確定了以原煤塊為燃料的冶金豎式石灰爐燒制石灰的冶金工藝制度和操作制度，成功解決r以煤代焦試驗(yàn)中出現(xiàn)的技術(shù)難題，在生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用。關(guān)鍵詢節(jié)能；以煤代焦；石灰爐；原煤塊；焦炭中圖分類號(hào)TK16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A文章境號(hào)1008-5122（2006）02-0019-04Energysavingpractice

2、onusingcoalinsteadofcokeinlimeburnedprocessLIUYong-yi,TIANYue-feiAbstract:ThisarticlepresentedtheexperimentofanaluminaRefinerywhichusedcoalinstedofcokeinthelimeburnedprocess,therearesometechnicalproblemsinthisprocess,suchashighertemperatureonthetopofthelimefurnace,highertemperatureofashatbottomofthe

3、furnaceaswellasburnedunevenlime,unburned&overburnedandseriousworsenquality.Itwasconfirmedthatmetallurgyprocessregulationsandoperationrulesusedverticalfurnacebymeansofusedcoalinsteadofcokethroughmodifyingsomeequipmentsuchasvibrantfeederforcoalblock*sealingthefurnacetop,distributorandimproveventil

4、ationofbottomfurnace.Thiswaywhichusedcoalbycokecansuccessfullysolvesomeproblemsinthisprocess,andbeusedpopularityinAluminaProduction.Keywords:energysaving;coalInsteadofcoke;limefurnace;rawcoalblock;coke0前言有色行業(yè)在整個(gè)國民生產(chǎn)中是能源消耗大戶，而氧化鋁生產(chǎn)又是有色行業(yè)中能源消耗較大的行業(yè)。某廠冶金豎式石灰爐的石灰燒制是氧化鋁生產(chǎn)中一個(gè)主要耗能工序，使用焦炭為燃料，而焦炭行業(yè)是對(duì)環(huán)境污染最為嚴(yán)重

5、的行業(yè)之一。在原煤塊燒制焦炭的過程中，原煤塊內(nèi)大重的硫、揮發(fā)分等有害物排到大氣中，同時(shí)大屋的熱量在燒制過程中也沒有任何利用而損失掉。焦炭價(jià)格頁，每噸焦炭價(jià)格是收稿日期2005-07-25作者簡介劉永軼（1973-）,男，貴州隋陽人，氧化鋁廠工藝主管匚程師，貴州分公司石灰爐以煤代焦攻關(guān)項(xiàng)目主要攻關(guān)成員之一。原煤塊的3倍左右。若用原煤塊代替焦炭直接用于石灰的燒制，可以減少煤炭燒制焦炭工序，避免煤轉(zhuǎn)焦生產(chǎn)過程中的熱拍:損失和物料損失，節(jié)約能源消耗。而旦冶金豎式石灰爐的散熱損失小，爐頂爐氣、爐底石灰和灰分都用于氧化鋁生產(chǎn)，不但原煤的燃燒熱扯可以得到充分利用，而且將污染環(huán)境的廢氣廢渣都有效利用來生產(chǎn)氧化

6、鋁，減少了對(duì)環(huán)境的污染。1石灰燒制概況目前，某廠石灰生產(chǎn)有1*4,共4臺(tái)石灰爐，均為冶金石灰豎爐。豎式石灰爐自上而下分為預(yù)熱帶、焙燒帶和冷卻帶3部分（如圖1）,混合好的石灰石和燃料（原煤塊/焦炭），由吊石小車送至爐頂，通過均料斗和布料系統(tǒng)進(jìn)入爐體的預(yù)熱帶，隨著底部石灰出料，物料逐步向加熱帶下移,燃料被加熱至燃點(diǎn)開始燃燒，石灰石在燃燒帶被加熱到分解溫度進(jìn)行分解。石灰石在燃燒帶內(nèi)必須停留足夠時(shí)間，否則進(jìn)入冷卻帶后由于分解溫度不夠而造成欠燒或生燒的情況。石灰爐的助燃空氣由鼓風(fēng)機(jī)從爐底部送入，并逐漸向上移動(dòng)，依次經(jīng)過爐體的冷卻帶、焙燒帶和預(yù)熱帶，最后從爐頂通過爐氣管道進(jìn)入爐壓機(jī)，送到炭分槽作炭分用。在

7、冷卻帶，向下移動(dòng)的熱石灰和煤燃燒后灰分與冷空氣進(jìn)行熱最交換，將石灰冷卻到要求的溫度排除爐體，送到氧化鋁生產(chǎn)的配料工序進(jìn)行配料。ffll豎式石灰爐流程示意圖2以煤代焦的工業(yè)試驗(yàn)及技術(shù)改進(jìn)2.190年代初以煤代焦的節(jié)能探索試驗(yàn)石灰燒制的以煤代焦工作早在90年代初就使用1*石灰爐進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)。試驗(yàn)從1990年8月31日開始至91年8月5日結(jié)束，共分4個(gè)階段。第1階段：1990年8月31日1990年10月16日和1990年12月25日-1991年1月6日，原煤塊與焦炭按25%：75%的比例混合使用。第2階段；1991年1月7日1991年4月1日，原煤塊與焦炭按50%：50%的比例混合使用。第3階段；

8、1991年4月2日-1991年7月31日，原煤塊與焦炭按75%：25%的比例混合使用。第4階段：1991年8月1日1991年8月5日，全部采用原煤塊作為燃料。在這4個(gè)階段的試驗(yàn)過程中，隨著原煤塊比例的上升，石灰爐的運(yùn)行狀況越來越惡化，爐內(nèi)結(jié)痛越來越頻繁，爐頂溫度和爐底灰溫越來越高，燒制的石灰質(zhì)掀也越來越差。在全部采用煤塊作為燃料后，由于爐頂發(fā)生變形問題，運(yùn)行5天就停止了試驗(yàn)。2.2工業(yè)試驗(yàn)2003年又進(jìn)行了不同焦、煤比例的以煤代焦實(shí)驗(yàn)，積累了一定經(jīng)驗(yàn)。在以煤代焦試驗(yàn)前，對(duì)3*石灰爐進(jìn)行了多次改造，在做好充分的準(zhǔn)備后，從2004年5月25日起進(jìn)行以煤代焦試驗(yàn)，試驗(yàn)開始便采取100%的原煤塊代替焦

9、炭，到8月一次取得成功。隨后又在4#石灰爐進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，到2005年1月也一次取得成功。3結(jié)果與討論3.1試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題在用煤塊代替焦炭作為燃料后，爐況變得難以控制，起伏波動(dòng)大。石灰爐出現(xiàn)頂溫達(dá)400V和灰溫達(dá)180r的惡劣爐況，同時(shí)石灰中有約20%石灰石完全生燒的質(zhì)量:嚴(yán)重下滑事故。主要情況如下：(1) 石灰爐內(nèi)的燃燒情況波動(dòng)大，火層不均，頂溫難以控制。石灰爐的正常頂溫要求200X3，用煤作為燃料后，引起爐內(nèi)預(yù)熱帶、燃燒帶、冷卻帶分層不均，分層界線不在一層，造成石灰爐頂溫在2503501的高溫波動(dòng)，有時(shí)高達(dá)4001。不但燃料燃燒放出的熱雖未被有效利用，通過爐氣帶出而損失，同時(shí)嚴(yán)重影響石灰爐

10、爐頂設(shè)備的安全運(yùn)行。(2) 石灰爐的灰溫嚴(yán)重超高。石灰爐的正常灰溫要求70r，由煤塊粒度和燃燒火力不均勻，燃料燃燒時(shí)間不同，爐內(nèi)火層拉長，灰溫在130150r的高溫波動(dòng)，在較高時(shí)達(dá)到1801。如此高的溫度，嚴(yán)重影響石灰爐爐底設(shè)備的安全運(yùn)行，高溫石灰同時(shí)將熱屈:帶出而損失。(3) 石灰偏燒、生燒嚴(yán)重，石灰質(zhì)址不符合要求。由于煤塊在爐內(nèi)的燃燒火力難以控制均勻，爐內(nèi)燃燒層拉於后進(jìn)入預(yù)熱層和冷卻層，不但造成爐頂溫度和爐底灰溫嚴(yán)重超高，而且熱最不能被充分利用于石灰的加熱反應(yīng)，部分地方出現(xiàn)反應(yīng)溫度過高或溫度不足的情況,從而發(fā)生石灰偏燒和生燒的現(xiàn)狀,石灰分解率嚴(yán)重下滑，分解率從88%左右下滑到70%左右，如

11、表1。(4) 石灰爐內(nèi)的痛塊增多，清痛頻繁，勞動(dòng)強(qiáng)度大，影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。3.2對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)問題的技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新為解決試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，對(duì)試驗(yàn)時(shí)石灰爐的表1質(zhì)量波動(dòng)期間一組石灰的質(zhì)量數(shù)據(jù)%日期有效鈣全鈣分僻率2004-05-2861.3677.2079.482004-05-3157.5677.5074.272004-060244.1670.2062.912004-06-0339.4671.2055.422004-060435.1169.6050.452004-06-0768.6079.7086.072004-060960.8279.6076.41平均52.4475.0069.92各運(yùn)行參數(shù)進(jìn)

12、行連續(xù)監(jiān)控分析，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行物料平衡和熱平衡計(jì)算，研究分析了問題的根源，及時(shí)扭轉(zhuǎn)了石灰爐惡化的燒制條件，保證了生產(chǎn)的正常運(yùn)行，取得了以煤代焦的成功，主要的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)有：(1) 提高煤塊粒度，改造煤塊震動(dòng)給料設(shè)備，提高混合均勻度。煤塊的硬度遠(yuǎn)小于焦炭，從原煤堆場(chǎng)通過抓料和皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)，與石灰石混合后送到石灰爐爐頂內(nèi)，整個(gè)過程中由于煤塊與石塊間相互碰砸，最終在石灰爐內(nèi)燃燒的煤塊粒度過小，甚至還有部分粉料。同時(shí),原焦炭給料設(shè)備給料物質(zhì)特性發(fā)生變化，煤塊下料和石灰石下料不同步，給料混合不均。在將煤塊粒度從原來的25-35mm提高到3555mm的同時(shí)，減小震動(dòng)給料的卜.料斜度，增加震動(dòng)給料時(shí)間，保

13、證了燃料最終燃燒時(shí)的塊度，提高了混合度。(2) 提高爐頂密封度，減少爐頂漏風(fēng)。石灰爐在運(yùn)行中爐氣被爐壓機(jī)抽走，爐頂壓力很小甚至為負(fù)壓,空氣從爐頂密封不好的進(jìn)料口進(jìn)入，由于被砸碎的煤粉易著火燃燒，空氣進(jìn)入后氧分增加，煤粉提前燃燒，火層上移,造成爐頂溫度過高。對(duì)爐頂漏風(fēng)的地方進(jìn)行改造，頂部進(jìn)料口改為密封良好的活動(dòng)翻板，料下完后就自動(dòng)關(guān)閉,堵住漏風(fēng)點(diǎn)。漏風(fēng)問題解決后，在控制上采取微正壓操作，爐頂氧分降低，有效控制了火層上移問題。(3) 改造爐底的鼓風(fēng)系統(tǒng)，提高爐底鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)量的穩(wěn)定性和鼓入空氣的均勾分布性。在運(yùn)行中由于鼓風(fēng)電機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)配置偏小，在運(yùn)行中運(yùn)行不穩(wěn)定,鼓風(fēng)量波動(dòng)大，我廠將電機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)換大

14、，同時(shí)對(duì)爐底的進(jìn)風(fēng)管進(jìn)行改造，增加風(fēng)管周圍出風(fēng)口；改造爐頂布料器，提高布料均勻性，提高爐料斷面通風(fēng)的均勻性。通過以上改造措施，空汽在爐內(nèi)分布的均勻性提高，煤塊在爐內(nèi)的燃燒均勻性得到提高。(4) 根據(jù)不同爐況確定與原用焦炭不同的空氣過剩系數(shù)?？諝膺^剩系數(shù)是指燃料燃燒實(shí)際使用空氣15與燃料完全燃燒理論需要的空氣量之比。在使用焦炭作為燃料的生產(chǎn)中，某廠石灰豎爐采用空氣過剩系數(shù)為1.12,爐況良好。但改用煤塊作為燃料后，爐內(nèi)各層溫度起伏波動(dòng)大、變化快，難以調(diào)節(jié)控制。對(duì)煤快和焦炭作分析對(duì)比，如表2。*2煤塊和焦炭特性對(duì)比表項(xiàng)目水份/冬灰份/%揮發(fā)份/%團(tuán)定炭/%含痍/%發(fā)熱值/Jg1附水/%物理特性焦炭

15、0.4514.271.4483.850.6228172.82.94粒度25-35mm,塊度均勾，不易破報(bào)煤塊1.6917.955.5274.472.1128046.43.21粒度3555mm,易破碎，塊度大小不均從表中可以看出，煤與焦炭在化學(xué)成份含量和物理特性上都存在不同，煤塊中固定碳含址比焦炭低，而揮發(fā)份、灰份、硫等雜質(zhì)比焦炭高，加上煤塊易破損、大小不均的物理特性，在原空氣過剩系數(shù)的情況下粉料和低熔點(diǎn)雜質(zhì)在爐頂部就開始快速燃燒或進(jìn)行揮發(fā)，造成石灰爐火層拉長,燃燒不集中。根據(jù)石灰石反應(yīng)CaCO3=CaO+CC%,AGr=AH-TASt,ST在1123K(850c)時(shí)石灰石才開始反應(yīng)，但要得到工

16、業(yè)生產(chǎn)需要的反應(yīng)速度，需要的溫度將大大高于該溫度。由于燃燒不集中造成爐內(nèi)的溫度不夠，石灰分解緩慢甚至不能分解。在生產(chǎn)控制中.只有在滿足煤塊充分燃燒需要空氣鼠的同時(shí)，盡屋減少空氣過剩系數(shù)，才能將石灰石加熱到足夠的反應(yīng)溫度。根據(jù)理論計(jì)算和實(shí)際摸索，最終將空氣過剩系數(shù)確定在1.08的情況下整個(gè)爐況較為穩(wěn)定。(5) 根據(jù)不同爐況確定與原用焦炭不同的煤比。煤比是指配煤雖與石灰石的重量比。對(duì)石灰燒制來說，調(diào)配的煤比越高則放出的熱氐越多，越能滿足石灰石反應(yīng)需要的溫度和熱械。但從降低頂溫、灰溫來說，在滿足石灰燒制要求的前提下煤比越低頂溫和灰溫也就越低。采用煤塊為燃料后，由于雜質(zhì)成份和物理特性的影響，火層比過去

17、要長，波動(dòng)幅度比過去大，若繼續(xù)要求爐頂溫度小F200C和灰溫小于60則實(shí)際控制上只能保證一頭，另一頭反而更高。因此，將控制從以單獨(dú)控制灰溫或頂溫的方式轉(zhuǎn)化為兩頭兼顧的操作方式，合理將頂溫控制和灰溫控制調(diào)整到小于220t和小于80V,根據(jù)熱平衡計(jì)算和石灰爐的實(shí)際熱利用情況，最終將煤比確定在8.809.00,滿足了石灰燒制和頂溫、灰溫控制的要求。(6) 在爐況惡化期間，結(jié)合鼓風(fēng)量的調(diào)整和煤比調(diào)整，改變沿用多年的出灰方式，增加出灰次數(shù)，減少出灰時(shí)間。將出灰間隔由30min降低為15min,出灰時(shí)間由6min降低為3min。逐步消除了燃燒帶拉長后出現(xiàn)的錯(cuò)層現(xiàn)象，使燃料集中在燃燒層燃燒，為石灰分解反應(yīng)提

18、供足夠的溫度和熱髭C(7) 根據(jù)各爐特點(diǎn)調(diào)節(jié)爐氣閥門，保持爐頂壓力在100200Pa正壓的控制，防止頂壓過高或過低，避免負(fù)壓操作。3.3試驗(yàn)結(jié)果通過對(duì)冶金豎式石灰爐使用煤塊為燃料的設(shè)備改進(jìn)和工藝創(chuàng)新，確定了適合某廠豎式石灰爐以原煤塊為燃料的石灰燒制工藝制度和操作制度，成功解決了以煤代焦試驗(yàn)中出現(xiàn)的石灰生燒、偏燒嚴(yán)重，質(zhì)量嚴(yán)重下滑以及石灰爐頂溫高、底部灰溫高的技術(shù)難題，成功將石灰爐的灰溫控制在60-80V,頂溫控制在1502201，石灰分解率達(dá)到87%以上的要求(2004年7月12月石灰分解率如表3),取得了原煤塊直接用冶金豎式石灰爐燒制石灰的重大技術(shù)突破，試驗(yàn)取得成功。表3石灰分解率表8月成功以來，一直使用原煤塊為燃料，并推廣到其它各爐全部使用原煤塊。F1期石灰分解率/%2004-0787.832004-0887.632004-0987.902004-1087.242004-1189.572004-1289.524推廣應(yīng)用及效益分析某廠從2004年5月開始試驗(yàn)以煤代焦工作至4.1社會(huì)效益在國家