中国是世界上石灰岩矿资源丰富的国家之一,石灰深加工产业的历史悠久。主要生产是氧化钙、灰钙粉、氢氧化钙、二氧化碳等产品。石灰用途广泛,一是建筑材料上的应用:灰钙粉用于腻子粉,石灰乳和石灰砂浆,石灰土(灰土)和三合土,灰砂砖(加气砖)和硅酸盐制品。二是工业上的使用,脱硫、工业污水处理等。三是农业和养殖业的使用:改变土壤的酸碱度,消毒杀菌杀虫等。四是用于医药、牙膏等。
几十年来,我国的冶金石灰行业获得了长足的发展,主要炉型如下:
(1)回转窑
水泥回转窑是国内技术最成熟、推广范围最广的先进石灰窑。目前,我国自主研发的六回程带竖式预热分解炉和竖式冷却器的石灰回转窑已经在干法水泥熟料生产中广泛采用了。现在回转窑已经不做分解反应,而做烧成反应。分解反应由六回程带竖式预热分解炉完成。竖式预热分解炉中,可添加生活垃圾、工业垃圾作为燃料,是垃圾热电厂主要竞争对手。
图一:回转窑左侧面为预热炉,是分解石灰石和处理生产生活垃圾的主要设备。
(2)双膛竖窑
双膛竖窑作为世界上先进的石灰窑炉之一,其最大特点在于并流蓄热焙烧原理,它具有石灰生产行业所公认的最小热消耗。双膛竖窑适用的燃料有煤粉、转炉煤气、混合煤气、电石炉煤气、天然气,以及煤粉和煤气混烧。
图二:双膛窑
(3)混料竖窑
混料窑在国内当前流行的主要由三种:机械化竖窑、节能窑、马氏窑。
机械化竖窑是在年瑞典索尔维纯碱的主要设备石灰窑基础上发展而来,是最成熟的设备,一百多年无大技术改进。主要燃料为无烟煤或者焦炭,从窑顶上料,窑底出料。烟气从下部向上,与石流逆流,它需要控制焦石比在5.8%到7.2%,正常在6.6%。吨灰热耗为89公斤标准煤,要求生烧在7-12%左右,不允许过烧;大型石灰窑一台窑一天生产能力在-吨。
节能窑是建材行业在土窑基础上,合理优化窑形结构,增加配料设施,供风排气装置后开发的节能型石灰窑。燃料采用无烟碎煤。吨灰热耗为公斤标准煤;马氏窑的窑形为花瓶型,产能为t/d,燃料为无烟块煤。
一、回转窑
回转窑出口经过旋风除尘,布袋除尘等温度一般为℃以上,针对回转窑采用低温脱硝方案。主要烟气治理工艺流程为除尘-低温SCR催化脱硝。
低温SCR脱硝技术主要由还原剂存储罐、还原剂计量喷射模块、氨水蒸发器、喷氨格栅、PLC控制系统、催化反应器等部分组成。氨水/尿素溶液的储存于储罐中,在多级泵、压缩空气的作用下送到喷枪,喷入蒸发器,然后通过喷氨格栅混合至烟道中,与烟气中的NOx充分混合。当烟气经过催化剂时,NOx发生SCR,脱硝反应变成N2与H2O,此项目已经成功应用多条窑炉改造。
二、竖窑
竖窑的出口排烟一般为80-℃,不在脱硝催化剂的反应区间,烟气治理采取的工艺流程为烟气加热升温-布袋除尘-低温脱硝-风机-烟囱或布袋除尘-烟气换热-烟气加热升温-低温脱硝-烟气换热-风机-烟囱,因此需要对烟气进行升温℃以上,可选用天然气、煤粉作为燃料,针对竖窑采用低温脱硝方案,SCR脱硝选择用低温温催化剂,适用温度-℃。将SCR装置布置在对应温度位置。还原剂采用浓度20%的氨水溶液,氨水溶液经过输送泵和压缩空气加压,通过溶液喷射器雾化喷入加热器出口,氨水溶液蒸发气化形成氨气(NH3)和水(H2O),通过高温管道混合,与烟气中的NOx充分混合,通过SCR脱硝反应器时NOx与氨气(NH3)发生催化还原反应,将NOx还原为无害的N2和H2O。根据相关需求可以增加GGH换热器来减少运行成本费用,降低企业运行投资成本。
采用智能清渣系统、炉窑智能运行系统等技术,窑体保温采用耐火及隔热等多种复合材料,使窑体表面温度保持在30℃左右,防止窑体热量散失,产生节能效果;产品对于石灰石原料适应性强,可煅烧各种粒径石料,且可连续煅烧,充分利用石灰石资源。同时该窑型配套超低温烟气脱硝处理装置,能够实现烟气在℃催化剂起活,解决窑炉行业烟气脱硝二次加热能源浪费问题。
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