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1、前言
    鞍山焦化耐火材料設計研究總院是我國冶金石灰專業(yè)設計研究院，主持參加了國內各種石灰窯爐、石灰生產設備的設計研究工作，向石灰行業(yè)推薦了國外先進石灰生產技術和設備，主持引進工程的總體設計和引進技術設備的消化工作。國內引進的三種石灰回轉窯烘干機（武鋼引進的德國克勞斯·瑪菲公司回轉窯烘干機、寶鋼一期引進的日本三菱公司回轉窯烘干機、寶鋼三期引進的美國KVS公司回轉窯烘干機）均由該院主持設計。在引進的同時，該院結合多年的回轉窯烘干機設計和石灰生產實際經(jīng)驗，開發(fā)的JN2000系列石灰回轉窯烘干機技術和裝備，在水鋼、沙鋼、新興鑄管、武漢固久等石灰工程中采用，達到了良好效果。本文重點介紹.fN2000系列石灰回轉窯烘干機技術的開發(fā)過程，以及主要應用實例。
2、JN2000系列石灰回轉窯烘干機技術的開發(fā)過程
    回轉窯烘干機是鞍山焦化耐火材料設計研究總院的主要設計項目，先后共設計了50多條回轉窯烘干機用于煅燒耐火原料和石灰，這些回轉窯烘干機中最高煅燒溫度可穩(wěn)定在1900℃以上。近年來中國鋼鐵工業(yè)經(jīng)過品種的調整，逐步走向了規(guī)�；�的高速發(fā)展期，要求快速提高冶金石灰的產量和質量，需要能大規(guī)模生產優(yōu)質石灰的生產裝置。憑借豐富的回轉窯烘干機設計經(jīng)驗和對國內外石灰回轉窯烘干機技術狀態(tài)的熟悉，首先確定開發(fā)帶預熱器和冷卻器的回轉窯烘干機。在對預熱器、回轉窯烘干機、冷卻器、燃燒系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、控制系統(tǒng)進行綜合比較后，確定了JN2000系列石灰回轉窯烘干機的設計方案。
2.1預熱器
    預熱器是利用回轉窯烘干機廢氣預熱入窯物料的裝置，我國目前石灰回轉窯烘干機采用的預熱器主要有爐算式預熱器和豎式預熱器。爐算式預熱器以寶鋼一、二期為代表，由回轉箅子和固定爐殼構成，用隔墻分成多室，構造復雜，耗鋼量大（耐熱鋼多），維護工作量大，一般不再推廣。豎式預熱器有兩種形式，一是武鋼為代表的老式豎式預熱器。這種預熱器為圓形結構，我國在上世紀七十年代末引進。預熱室由耐火材料砌筑成一個個相對獨立的單元，磚型比較復雜。預熱器內經(jīng)常會因預熱物料含有低熔點雜質而出現(xiàn)結瘤堵塞現(xiàn)象，尤其是燒煤粉時，堵塞現(xiàn)象更嚴重，整體技術已稍顯落后；二是寶鋼三期為代表的新型豎式預熱器。這種預熱器是寶鋼上世紀九十年代末從美國引進。配日產500噸以上回轉窯烘干機的預熱器為多邊形結構，配日產500噸以下回轉窯烘干機的預熱器為方形結構。這種預熱器特點是：①預熱器內設有低阻力梁，可以有效降低煙氣在預熱器內的阻力損失，減少排煙機的功率消耗；②是預熱器頂部料倉通過溜料管將物料送入預熱器內，無單獨給料鎖氣裝置，靠溜料管料封，預熱器內物料由液壓推料裝置控制下料量：③是預熱器內內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入預熱室，在預熱室頂部匯集后排出，不會出現(xiàn)煙道堵塞現(xiàn)象；⑤預熱效果好，石灰石經(jīng)預熱器后約有30%得到分解，排出預熱器煙氣溫度一般在250℃以下。
    在引進不同形式規(guī)格的預熱器的基礎上不斷總結各種預熱器的優(yōu)缺點，特別是寶鋼三期引進低阻力豎式預熱器的技術特點及生產經(jīng)驗，開發(fā)研制出了適用于我國制造工藝、制造材質和原料特點的預熱裝置。JN2000系列石灰回轉窯烘干機中預熱裝置主要開發(fā)了適應不同生產規(guī)模的代表當今先進生產技術的低阻力豎式預熱器，并根據(jù)不同規(guī)模預熱器選用最合理的形狀結構，日產400噸以下規(guī)模采用方形預熱器，日產500噸以上規(guī)模采用多邊形預熱器。這些設備已陸續(xù)在國內部分生產廠家得到應用。
2.2回轉窯烘干機
    寶鋼和武鋼活性石灰生產線引進的三種不同型號的回轉窯烘干機中，寶鋼一二期為∮3.6m／∮3. 8m×70m三檔支撐回轉窯烘干機，寶鋼三期為∮3.96m×59. 44m兩檔支撐回轉窯烘干機，武鋼回轉窯烘干機的規(guī)格為∮4.2m×44m兩檔支撐回轉窯烘干機。
    根據(jù)三種不同規(guī)格的回轉窯烘干機在國內多年來的使用效果和生產經(jīng)驗，對回轉窯烘干機的規(guī)格、配置進行了一系列優(yōu)化。JN2000系列石灰回轉窯烘干機中傳動全部采用變頻電機調速，擋輪采用液壓擋輪，窯頭窯尾密封采用簡單可靠的彈簧片式密封等。日產500噸石灰以上規(guī)格的回轉窯烘干機采用兩檔支撐大跨距回轉窯烘干機，減少了回轉窯烘干機重量，降低了回轉窯烘干機造價。設計實踐證明：兩檔支撐大跨距回轉窯烘干機由于省去一組托輪以及與之匹配的輪帶，相應設備重量減輕11.5%，基礎受力減少14%，傳動動力減少10%，而且，安裝調整相當方便。
2.3冷卻器
    寶鋼和武鋼石灰生產線引進的三種不同型號的冷卻器從冷卻效果看都不錯。但武鋼引進的豎式冷卻器采用中心塔形風帽送風，排料采用圓盤出灰機，鎖氣采用星型卸灰機，結構復雜，運動部件多，造價較高：寶鋼一二期引進的推動算式冷卻器結構復雜，高溫部分箅板用耐熱鋼，造價很高；而寶鋼三期引進的KVS型豎式冷卻器結構采用截面為方形的豎直結構，冷卻風通過分風裝置從四個區(qū)域和中心風帽對物料進行冷卻，冷卻效果好，且每個區(qū)域對應一個料封管和一臺電振出料機，根據(jù)每個區(qū)域出料溫度情況可以單獨進行控制。同寶鋼一期引進的推動箅式冷卻機和武鋼引進的豎式冷卻器比，KVS型豎式冷卻器具備冷卻效果好、結構簡單、無運動部件、設備重量輕，且使用的高溫合金材質少、造價低等優(yōu)點。
    JN2000系列石灰回轉窯烘干機中冷卻器在寶鋼三期引進的KVS型豎式冷卻器的基礎上對關鍵部位結構及材質的選型進行了改進，并針對不同產量規(guī)模形成了系列化產品。
2.4燃燒系統(tǒng)
    國內引進的三種不同規(guī)格的回轉窯烘干機燃燒裝置也不盡相同，但都使用氣體燃料。JN2000系列石灰回轉窯烘干機系列中燃燒裝置除設計了以煤氣或天然氣為燃料的燃燒裝置外，還針對我國煤燃料價格低廉的特點設計了煤粉燃燒裝置系列。這些燃燒裝置采用目前先進的多通道結構，使燃燒效果更佳，火焰的形狀、長短便子調控。燃燒系統(tǒng)還配備完善的火焰監(jiān)測、點火、安全等裝置。
2.5煙氣凈化系統(tǒng)
    JN2000系列石灰回轉窯烘干機采用的預熱器效果好，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，并配有摻冷風保護裝置。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行布袋的更換或進行其它檢修，其余部分正常工作而不至于影響生產。
2.6控制系統(tǒng)
    JN2000系列石灰回轉窯烘干機系統(tǒng)采用PLC控制自動操作的方式，也可以采用機旁手動操作的方式；按生產工藝流程進行集中監(jiān)視和控制，主要設備采用雙路電源供電，對主要生產工藝實行三電一體化的控制�？刂频幕�本功能主要有：
    a)對主要用電設備工藝過程的狀態(tài)進行模擬描述。
    b)用PLC完成熱工參數(shù)的控制和調節(jié)，并在CRT上顯示過程變量、設定值及控制輸出值等模擬量。
  c)用標準梯形圖完成邏輯控制功能，實現(xiàn)對用電設備的聯(lián)鎖和順序控制。
    d)遠距離監(jiān)視用電設備的輕、重故障，并進行故障報警。
    e)對生產過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間等各種報表、報警和操作命令等數(shù)據(jù)進行記錄，并自動打印。
3、應用實例
3.1沙鋼石灰工程
    江蘇沙鋼集團活性石灰工程采用JN2000系列石灰回轉窯烘干機中日產600噸生產線。整個工程設計4條回轉窯烘干機，全部投產后可年產活性石灰近80萬噸。目前已有兩條回轉窯烘干機投入生產，34回轉窯烘干機也將投產�；剞D窯烘干機規(guī)格為+4. Om×60m，豎式預熱器采用新型節(jié)能12推頭多邊形預熱器，冷卻器采用豎式冷卻器，燃料采用焦爐煤氣，除塵裝置采用離線式布袋除塵器。已經(jīng)投入生產的兩條回轉窯烘干機產品產量和質量都達到了設計要求，日產量穩(wěn)定在600～650t，可達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系列石灰回轉窯烘干機系列中日產600噸生產線�；剞D窯烘干機規(guī)格為+4. Om×56m，采用新型節(jié)能12推頭多邊形預熱器、冷卻器采用豎式冷卻器。燃料采用熱值較低的煤氣（焦爐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，考慮到預熱器后煙氣溫度稍高，煙氣凈化裝置采用電除塵器。實際運行中，采用二級石灰石，產量達600t/d以上，產品活性度350ml以上，取得滿意效果。這為同類型生產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系列石灰回轉窯烘干機系列中日產300噸生產線中的預熱、冷卻設備。預熱器采用新型節(jié)能6推頭方形豎式預熱器。回轉窯烘干機則采用一條原來用于生產水泥的舊回轉窯烘干機，規(guī)格為∮2. 8m×55m，燃料采用價格相對便宜的煤粉，除塵裝置采用布袋除塵器，工程2003年投入生產表明設備運轉可靠，日產活性石灰最高達350噸，石灰活性度達到380～420ml，產品產量和質量都超過了設計要求。
4結語
    鞍山焦化耐火材料設計研究總院通過對我國近二十年來引進的石灰回轉窯烘干機技術和設備的研究與探索，已經(jīng)完全掌握石灰煅燒工藝技術和設備開發(fā)制造技術，并應用于國內生產廠家，取得了良好的效果。下一步針對石灰生產線超大型化的需求，結合目前正在為寶鋼日產1000噸5#回轉窯烘干機設計工作的契機，盡快使這一規(guī)模生產線定型化。其次，我國現(xiàn)有的小型水泥回轉窯烘干機閑置很多，可以通過武漢固久科技有限公司對其加以改造利用的模式，對現(xiàn)有的閑置的小型回轉窯烘干機充分加以利用。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。