龍鋼多級生灰消化系統應用實踐

寧春明  翟玉兵  王文紅

（陜鋼集團龍鋼公司 煉鐵廠）

摘要：本文主要介紹龍鋼公司265㎡燒結機通過多級生灰消化器應用，改善了混合料粒度組成，提高了燒結礦產質量，同時燒結礦中“白點”消失，對燒結過程強化起到了較大的推動作用。

關鍵詞：龍鋼；消化系統；生灰；燒結

1  前言

生石灰添加到燒結混合料中要進行加水充分消化，才能達到理想的使用效果，生石灰消化效果不僅影響燒結產量也影響燒結礦的質量。在混合料混勻，制粒的過程中，消化充分的熟石灰能夠提高混合機的制粒效果。經過充分消化對混合料的溫度提升有促進作用，充分消化的生灰對燒結礦堿度調整有較大的指導作用。

生灰在加水消化后形成粒度非常細的消石灰膠粒，比表面積大幅增加，對混合料造粒有較大幫助，提高混合料的透氣性，同時含有Ca（OH）₂的混合料小粒具有較高的濕容量，能夠提高燒結過程的熱平衡穩定性，抵抗混合料小粒高溫后的粒度破壞，充分消化的生灰均勻分布在混合料的整個周圍，有效提升混合料的礦化性能，有利于液相的生成，達到提高燒結礦產質量的目的。

2  現狀分析

龍鋼采取的生灰消化主要是通過混合機中加水同時潤濕混合料與生灰，在運轉過程中進行消化制粒，消化時間較短，不能充分消化，同時在一混、二混進出口形成白色狀煙塵，除塵過程不易解決，對生產的穩定性也造成困擾，較低的生灰消化效果，對混合料制粒，提高混合料溫度均得不到充分發揮，由于不能充分消化，造成的小球摻雜未消化的生灰，運轉物料過程中間繼續消化，使造成的小球破裂，粉末量增加，未消化的生灰在燒結礦中形成游離態CaO，吸收空氣中的水分后體積膨脹粉化，對燒結礦成礦率不利，入爐率降低，影響爐況順行，燒結礦化驗結果也會造成偏差，對生產過程缺乏指導性。

龍鋼也是在燒結過程中不斷摸索經驗，2009年采用過生灰消化器的使用，達不到理想的效果，設備不斷出現故障，生灰消化器經常糊堵，給員工勞動量及生產過程帶來很大的負面影響，2020年通過與多個鋼廠對標學習，潛心研究生灰對生產過程的影響，生灰的充分消化對生產過程至關重要，必須投入生產實踐應用。

龍鋼煉鐵廠結合自身原料條件與生產狀況，經過多方論證與探討，于2021年3月在265㎡燒結機首先投用博兆環保的多級生灰消化系統，經過生灰倉的改造與多級生灰消化器有效銜接，投入使用后效果明顯，生產過程持續向好，產量大幅增加。達到了預期效果。

3  消化系統使用效果

龍鋼在265㎡燒結機投入使用的為干粉消化系統，消化率在 90%以上，水分可控制在10%。也可以根據配料工藝的需求調整生石灰消化率，在生石灰消化率達到 90%以上的情況下，大大發揮了 Ca(OH)₂ 的粘性作用，在同等物料配比的情況下成球率提高了2%--5%，大大改善了燒結礦的冶煉性能，提高產量，并且對成品的質量提供重要的保障。由于消化率的提高，混合過程中堿度分布比較均勻，改善了高爐的冶煉性能指標。干粉消化系統配套使用生石灰消化除塵裝置，能夠有效地將生石灰消化過程中產生的熱蒸汽和粉塵完全的進行處理凈化，保證了現場無粉塵污染，無蒸汽排放。同時這套生灰消化系統能夠實現 PLC 自動控制，根據生產工藝的要求進行調整，減輕了現場工人的勞動強度，保護了現場工人的身體健康，提高生產作業率。使用前后對比如圖1

圖1 使用前后對比

圖2消化后生灰配加量與生產參數變化對比

效果對比：

1、 生灰提前消化，混合料制粒時間延長，混合料粒度＜3mm比例降低3%-7%，透氣性變好，配料上料量增加30噸/小時。

圖3 生灰配加量與混合料粒度變化

 2、 隨著消化后的生灰量增加，主管溫度與負壓跟隨變化，主管溫度呈現上升趨，負壓壓現降低趨勢

圖4 生灰配加量與廢氣溫度、負壓變化

 3、 燒結機產能日產增加400-450噸，利用系數提高0.6。

4、 產能提升后燒結礦電耗降低1.5千瓦時/噸。

5、 由于生石灰提前消化流失部分熱量，混合料溫度降低7℃左右，通多提升一混水溫和二混蒸汽量可以彌補部分熱量，確保混合料溫度60℃以上。

4   多級生灰消化系統運行機理介紹

圖5 生灰消化系統外觀

4.1  設備運行方式

此消化系統采用的是三級消化，一級為水進入一級倉配水消化，二級為攪拌倉，通過一級配水后繼續攪拌消化，三級為熟石灰倉，消化完成度在90%左右，通過繼續攪拌送入螺旋出料。

4.2  消化系統主要部件組成

它包括環保消化器系統，除塵系統，加水系統，水循環系統，風機以及風機管道，電器控制系統，配電柜組成。

4.3  能夠控制生石灰在消化器內的消化反應時間

通過多種調整方式可以達到 8～15 分鐘的反應時間要求，使生石灰充分消化。

4.4  消化器具有良好的保溫性能

生石灰反應過程中產生的大量熱量在消化器內部轉換利用，提升內部溫度，一般情況下生石灰 2-3 分鐘達到60度左右，有利于生石灰的充分消化。

4.5  入料過程精準控制

經過螺旋推進器，把所需物料送入一級消化倉內。優點：阻止生石灰與水接觸瞬間產生的大量熱蒸汽和粉塵逆  

4.6  科學節能配水流程

針對生石灰的活性度有差別，我們在消化倉內設有熱電阻，根據熱電阻監測的溫度來調節下水量，達到科學配水。一級配水消化倉是生石灰預消化階段。經過生石灰與水的合理配比，在一級消化后，進入二級消化反應過程。此時，二級消化倉體內的生石灰釋放的熱量是提高消化速度的最佳時機。再次進入三級消化器將未完成石灰消化完成。通過整個消化工藝流程的大約 15-25 分鐘反應消化。最終真正達到由氧化鈣（CaO)變成氫氧化鈣 Ca(OH)2干粉。干粉消化器的下料口安裝在混合料皮帶的上方，消化后的熟石灰的溫度保證在 95 度左右，可以提高混合料溫度。將消化后的氫氧化鈣Ca(OH)2直接落到物料皮帶與其他物料進行混勻。

圖6  265㎡消化系統平面布置圖

4.6  多級消化，徹底解決生灰消化后產生的糊堵管道和現場環保問題

由于生石灰微粒粘性非常高、沉淀固結快、溶液澄清的慢、腐蝕性強，使用普通除塵設備根本無法正常運行，會出現粘結管道內壁和除塵器本體及風機葉輪的現象，除塵系統 2～3 個月基本糊堵報廢，故針對生石灰粉塵需要采用特殊的除塵技術手段。造成該污染的主要原因：其一，生石灰在消化器內加水消化反應過程中產生大量的蒸汽和粉塵；其二，原有的消化器對生石灰消化不充分，導致落到皮帶上的含有大量水分的石灰繼續反應，從而在皮帶運輸過程中繼續釋放出大量的蒸汽和粉塵。因此，需要解決以上問題，將原有消化器替換為能夠將生石灰充分消化成熟石灰干粉的多級干粉消化系統，這樣得到干粉熟石灰，落到皮帶上不再有蒸汽粉塵釋放污染。

另外，配套使用高效環保除塵裝置，經過除塵系統的高溫分離技術，對產生的高溫外溢粉塵的有效回收利用，減少不可控因素的浪費，最大限度地提高原料利用率。將氧化鈣有效的轉化為氫氧化鈣，轉化率可達到 90%以上。真正實現節能增效，不再出現漫天灰塵的環境污染等嚴重問題。排放到空氣中的部分水蒸汽（Ca(OH)2≤10mg/M2），除塵效果達到了國家最新規定標準，減少現場污染、設備腐蝕，最終實現燒結配料室石灰消化段的清潔生產。

5  生灰消化系統運轉過程

5.1   265生灰消化系統運轉介紹

生灰消化系統采用了一鍵式啟動，完全與主系統進行連鎖控制，完美解決了系統出現故障導致的次生問題，同時我們將主系統與生灰消化系統分開應用，當生灰消化系統出現故障，完全不影響主系統運行。一鍵啟動后物料通過現有的大料倉經過稱重皮帶和螺旋輸送到斗提機。然后從制作的大管道落入消化器設備里面進行消化和加水。從三級消化后的熟石灰在通過螺旋輸送到混合料皮帶里面。265在配料室外部建設了一個設備平臺，將設備放置到平臺上，螺旋下來的料可以直接落入皮帶上。

5.2  存在問題及后期改進方向

目前生灰消化器運轉后對生灰的消化程度與加水量是通過人為觀察進行的，對配水量的多少沒有智能化控制，如果對生灰消化程度智能檢測與配水進行連鎖控制，生灰消化器性能將會得到進一步提升。

6   結語

龍鋼265㎡燒結生灰消化器的投用填補了龍鋼沒有生灰消化的空白，對生產形成較大的促進作用，通過大膽改造實踐，成功實現了生灰消化系統的投用，成本得到較大幅度降低，產質量提高明顯，后期我們將繼續推廣至400㎡和450㎡燒結機。