1x500石灰窑方案

1×500t/d双梁式石灰窑工程

技术方案

2015年6月25日

目录

1 概述 (03)

2工艺流程 (08)

3 技术经济指标 (09)

4 各系统工艺方案 (10)

5窑体结构组成 (13)

6 供配电三电系统 (14)

7土建工程 (20)

8 总图运输 (22)

9 环境保护及综合利用 (23)

10工程设计 (25)

11 建设周期表………………………………………………………………………………… .26

1概述

1.1 双梁式石灰窑主要技术特点

该窑型为单筒竖窑结构。相对于其它窑型，简单、耐火材料无异型砖,施工方便，砌筑简单。燃烧采用梁式烧嘴系统,石灰产品质量稳定，活性度高，适用于多种燃料，设备简单，操作弹性大，占地面积小，投资相对与其它窑型较低，被用户益为“无故障”窑型。

◆生产规模120-600t/d圆型窑或准矩型窑。

◆窑操作弹性大，从60-100%任意调节短时可达110%，均能实现稳定生产。

◆适用多种燃料如焦炉煤气、转炉煤气、天然气、煤粉、混合气、高炉煤气（热值≥750 kcal/m3）或固液、固气混合燃料。

◆热耗低，热能利用合理，二次空气通过冷却石灰预热，一次空气通过预热器预热进入燃烧梁，燃料完全燃烧，热值充分利用，能耗950-1150 kcal/kg。

◆竖窑采用全负压操作。

◆采用低热值燃料，空气、煤气双预热；采用高热值燃料，只预热空气。

◆窑体结构特点：

1）窑体呈准矩形，窑体设置上下两层燃烧梁和周边烧嘴，窑体上部设置上吸气梁, 吸气梁以上部分为储备石灰石区域, 上吸气梁至上层燃烧梁之间为预热区，利用高温煅烧后的窑气预热石灰石至煅烧的温度,上层燃烧梁至下层燃烧梁之间区域为煅烧区，石灰石均匀煅烧成活性石灰，此区域根据石灰

质量、产量要求加以调节。

2）下层燃烧梁至出灰口之间为冷却带，二次空气（冷却空气）从底部入窑将石灰冷却至80-120℃左右出窑，被加热二次空气则向上进入煅烧区。

3）当一定量石灰石通过窑顶受料装置进入储备区，均匀分配于窑截面上，窑顶受料装置有两道加料门自动密闭阻止空气在加料时进入窑内，因而不影响窑内工艺参数的稳定。石灰石加入窑内缓慢经四个区域往下移动，煅烧分解成产品—活性石灰。

4）采用两层燃烧梁是该窑的技术诀窍和核心部分，燃烧梁采用导热油夹套冷却，梁内通过若干个燃料给料管，管端设置特殊烧嘴，从燃烧梁两侧（下部）均匀分布到窑截面上与梁端引入一次空气和底部引进二次空气均匀混合燃烧。

5）窑上层设一层上吸气梁，其下侧设有多个分布均匀的开口，窑气通过上吸气梁的开口抽出，保证窑内整个截面的负压分布均匀，使该窑保持最佳燃烧效果和最低燃料消耗，在窑体的冷却带设置窑下冷却器，对煅烧完成的石灰进行冷却，达到正常的出灰温度。

6）该窑型的窑体除横贯一层上吸气梁、二层燃烧梁、下吸气梁、窑下冷却器和出灰机构外无其他内件，耐火材料表面垂直规整无异型，因而该窑结构简单，钢结构和耐材用量小，维修量小，操作费用低，热能耗、电耗比较低。

7）炉窑操作配置PLC或全手动控制操作系统。

◆双梁式竖窑的煅烧原理:

双梁式竖窑的煅烧特点是根据窑的产量即截面积大小，将燃烧梁均匀分布在窑的截面上，使梁式烧嘴均匀的布置在整个截面上，保证每一个点温度

都十分均匀。窑的产量越大窑得截面积越大从而燃烧梁的数量越多，这样就保证了大截面窑体的温度均匀。

1. 2 原料

本工程采用石灰石原料要求30～60㎜，其中大于60mm和小于30mm 的总和量不大于5%，石灰石由汽车运输进厂后储存在原料厂内，经筛分后的石灰石直接送至窑前受料仓，年用量将近33万吨。

1. 3 燃料

本工程石灰竖窑采用兰炭尾气作为燃料，具体要求如下：

热值大于1800Kcal/Nm3

粉尘含量小于50mg/Nm3

焦油含量小于30mg/Nm3

燃气压力 14-20Kpa

额定流量 12700Nm3/h

1.4 产品方案

一期建设1座500t/d双梁式竖窑，其主要产品为活性石灰，设计产能为16.5万t/年。在保证原料燃料质量、热值等正常稳定操作的条件下，可保证16.5万t/a产能。

性能保证值：

产能16.5万t/a

活性度≥320ml（二级及以上石灰石）

生过烧率≤10% （二级及以上石灰石）

1.5 氮气及压缩空气

氮气

压力≥0.6MPa

温度常温

露点≤-40℃

纯度≥99.5%

保护气用量300 Nm3/h

1. 6 设备冷却水

甲方提供设备冷却用水（主要是风机、油泵及环境用水）

冷却水（循环水）

入口压力0.2~0.4MPa

入口温度：不超过36℃（冬季高于15℃）

水质：脱盐水

循环流量：~5m3/ h(循环量，非消耗量)

1.7 电源

电源供电（导热油系统设保安电源）

低压380V/220V±5%

频率50±5Hz

交流三相四线制，中心接地

1.8 能源介质节点

1）、设备冷却水、氮气提供到石灰窑界区外1米（各自只提供一个节点），

具体坐标点及标高由乙方提出。

2）、石灰窑设置低压配电室，甲方负责电源（380v/220v±5%）引至乙方进线柜上桩头，保安电源节点为联络柜上桩头。

2工艺流程

工艺流程图

3 技术经济指标

竖窑主要技术经济指标

注：外部条件要求稳定可靠

4 各系统工艺方案

4.1原料筛分单元

考虑运输过程中多次倒运，也会增加粉料量，会有部分小于10mm粉料和杂质。为此本工程设计有石灰石入窑前原料先经过筛分处理，保证入窑粒度在30-60mm之间，以初步保证煅烧质量。

石灰石由铲车送入2受料坑，料仓容积储料约100t（受料仓位于地下，原料可由翻斗车直接送至受料仓），能储存4小时的用量；受料仓电机振动给料机落料点处设有除尘装置，以保持环境清洁。

石灰石由振动给料机送到输送皮带，再运送到筛分楼。在筛分楼处设有高效单层振动筛，原料在此处进行筛分。筛上料（>40mm）进入窑前料仓（存储量可供石灰窑4小时使用），筛下料（＜40mm）进入渣料储斗，由破碎机破碎到3mm以下。在筛分楼设有除尘装置，以保持环境清洁。

4.2上料系统

①上料系统：原料仓下部的振动机启动，当窑顶料位计指示窑内缺料时，振动筛给料向小车内装料，延时30～90 秒（可调）后停止装料，延时2-5秒，卷扬机自动启动，由卷扬机牵引料车沿斜桥轨道上升，料车到达窑顶后通过窑顶布料器（为双密三段式，以防止卸料时窑外空气进入窑内）将原料装入窑内。

②上料系统设备

由料车、卷扬机、窑顶布料器及料位检测装置等组成

4.3燃烧系统

物料进入窑内均匀下落，依次经过储料带、预热带、煅烧带、并流煅烧

带及冷却带转化为成品活性石灰进入出灰储运工序。

在储料带设置有1层4根上吸气梁，上吸气梁横贯于窑截面上，设置有均匀布置的吸气口，以保证整个截面的负压分布均匀，使该窑整个断面的气流分布均匀保持最佳燃烧效果和最低燃料消耗顺畅，更有效防止了窑壁效应。

在竖窑煅烧带，燃烧系统采用上下两层梁式烧嘴，即煅烧带部位，布置两层燃烧梁，上5下4错位布置；每个烧嘴都有自己的燃烧范围，根据窑的断面均匀分布在整个截面，这样窑的整个截面积温度均匀，从而保证了石灰的生过烧率和活性度，根据工艺要求设置周边烧嘴（每窑12个），更有效加速了石灰石的分解速度和分解完全，原料在此均匀煅烧转化成活性石灰。

石灰石在煅烧带经过1100～1250℃的高温煅烧后进入并流带，高温氛围中形成了一段中性区域进行充分均质，使石灰品质得到提高。

在冷却带，高温助燃风机通过3根下吸气梁从出灰口吸入冷风，通过换热器与助燃空气进行热交换，助燃空气预热温度达到200度左右，同时窑底废气温度冷却到180度以下通过窑下引风机排入窑下除尘系统。燃烧产生的废气经上吸气梁排出窑外，通过换热器与助燃空气进行热交换，助燃空气预热温度达到230度左右，同时窑底废气温度冷却到180度以下进入除尘器除尘后经主引风机，由烟囱排放。

4.4导热油系统

在整个系统中，导热油系统是石灰窑的一个关键组成部分，它担负着对上、下燃烧梁及下吸气梁的冷却任务，以保证设备的安全正常使用。

导热油系统的主要设备有储油罐、电动加油泵、散热器、过滤器、离心油泵组、膨胀罐。导热油系统使用的介质油是导热油（标号为HD320）。

导热油系统工作流程：电动加油泵将导热油从储油罐（容量4000L）注

入循环系统。启动循环油泵流量，导热油顺着进油管进入上、下燃烧梁，将

设备冷却下来，顺着回油管回到散热器（散热器上装有3套轴流风机，风量58841m3/h，风压360Pa，油温<160℃时，3台轴流风机全停；油温>160℃时，启动1台轴流风机；油温>170℃时，启动2台轴流风机；油温>180℃时，启

动3台轴流风机），温度降下来以后进入过滤器，从过滤器再回到循环油泵。

导热油系统可以进行自动控制。系统装有热电阻温度计、流量传感器、压力传感器等自动监控设备，确保导热油系统工作正常。

4.4出灰储运系统

煅烧好的成品灰通过窑底均匀布置的8个出灰斗卸料，在每个出灰斗下

面设有电磁振动给料机，在电磁振动给料机下面设有自动称量装置，此处为

连锁控制，能够对每个出灰口的出灰量进行调节，以保证在整个窑截面上出

灰均匀，防止出现偏窑现象。从称量装置出来的灰直接进入储料斗（储存1

小时的量），储料斗中的料通过电机振动给料机（给料能力100t/h，耐高温150℃）卸到窑下皮带。

4.5空气和废气系统

助燃风机将外边的空气鼓送到换热器,在换热器里与炉窑内排出的热废

气在换热器里与冷空气热交换后再将预热后的空气送到炉前管道，分配给

燃烧梁的各个空气管进行助燃，而废气经换热器与空气热交换冷却后将温

度冷却到180度以下，通过除尘器除尘后经引风机将废气排除。

5 窑体结构组成

5.1竖窑窑壳结构

竖窑窑壳选用钢结构

功能：

◆保证竖窑窑衬砌体牢固可靠;

◆保证窑体的密封性；

◆支撑窑体上的各种载荷；

◆保证燃烧过程的正常进行；

竖窑结构合理与否直接影响到石灰的质量、产量和使用寿命。窑壳选用12mm钢板焊成，为确保钢窑壳强度可靠和密封性，在横向焊缝处增加一圈12mm厚的箍筋板，内壁增加一圈12mm厚的水平隔板，为消除四角处内应力，在四角内壁焊了纵向角形筋板，这样设计就保证在煅烧过程窑温上升砌筑材料膨胀、石料分解生成的气体向外膨胀时，窑体不会胀裂和开焊。

为了施工和使用检修方便，在不同高度设两个人孔，若干个检修门。

5.2竖窑窑衬

窑衬的作用是形成窑型，维持窑温，保护窑壳等装备不受高温作用，砌筑炉衬的耐火材料应具有耐高温，高强度及防化学腐蚀，抵抗上升气流冲刷的能力，并且有隔热作用。

窑衬厚度约680mm：工作层使用65%高铝砖，隔热层使用55%高铝砖和黏土砖，保温层是轻质黏土砖、硅钙板及一层硅酸铝纤维毡组成。

5.3竖窑窑盖

窑盖是窑体顶部的支撑部件和密封设施，它承受窑顶加料设备的载荷并密封窑气，承受高温作用，所以窑盖应具有一定的强度、耐热能力及保温能力。

钢结构窑盖由钢板和不锈钢铆固件、加以耐热纤维毡和钢网组成。该结构窑盖制作安装方便，密封性也好。

5.4竖窑窑底装置

每座竖窑窑底有8个出灰口，每个出灰口下安有钢板外壳内砌耐火材料的漏斗，在漏斗下吊挂有电磁振动给料机，在四个电磁振动给料机出料口处设有电子秤量装置，下安装一个石灰储料斗，将四个电磁振动给料机震动下来的石灰储存起来，在石灰储料斗下吊挂一个振动给料机再把储料斗内的石灰振动到出灰平皮带上，经窑下皮带机输送至成品仓，再进行破碎。

6.供配电三电系统

6.1概述

6.1.1 三电系统包括电气（PLC控制）、仪表、电讯三个系统的有关设施。

6.1.2拟建设的石灰石竖窑由原料配送、石灰石竖窑、成品控制组成。

6.1.3 供电方式

一路380V,50Hz主电源至乙方低压受电柜上桩头;另一路保安电源至乙方低压联络柜上桩头。

6.2传动及其控制

6.2.1传动及控制方案

随着现代交流调速技术的成熟，交流调速系统已经广泛应用于各类生产

过程中。本工程的主引风机、助燃风机、冷却风机、卷扬机电机、计量螺旋采用阿尔法低压变频控制。

其它功率大于55kW的电机选用西安西普软启动方式。

无调速要求的一般传动系统采用普通交流电机的MCC控制系统。

6.3电气控制室

根据本工程主要生产设备及辅助设施的分布位置，设置：

主电气控制室。

各电气室的相对湿度要求不大于85%，无接露。

各电气室的温度要求一般为10 – 35℃，其中PLC室的温度要求为15 –25℃。

6.4检测仪表

6.4.1检测仪表的选择

流量装置根据现场和工艺要求选用适合流量计；其它检测仪器选用有许可证的产品；调节阀采用电动系列。

6.5三电控制系统

计算机控制说明

控制概述：

该系统总共控制点位包括数字量和模拟量，通过计算机编程，实现PLC 自动控制。

该系统主要设备设置现场控制箱，开关是可转换的，分三个位置，“自动”、“0”和“手动”，转换到“自动”位置设备受计算机控制；转换到“0”设备停止运行，此时在计算机或者现场都不能启动设备，该功能用于处理设备故障或者现场人员发现紧急异常情况停车；转换到“手动”位置，可以通过转换开关上的启动或者停止按钮在现场操作设备，作用是设备调试、检修后试车或者异常情下的操作。

电动机驱动的设备设“运行”和“停止”显示在计算机画面上，在系统允许范围以外的启动或者停止，发出报警信号。

现场的阀门有“开”和“关”两个位置的，在计算机画面上显示其正确的位置，这种信号是由现场操作箱的远程接口发送到PLC的。

系统带负载的重要电器设备设置“过载”报警，重要设备电动机电流参数进入计算机画面，并且在软件设计上设定电流数值显示，同时设定响应的上限报警值，一旦运行数据超过设定值计算机会发出报警信号，画面上显示红色闪烁的报警喇叭和“某某设备过载”，同时将信号输出到控制室内的声光报警仪，发出声光报警，提示操作人员，检查设备，处理完毕后，在计算机

上点击该设备的复位按钮，消除报警，恢复设备正常运行。

仪表信号实时跟踪，比如，热电偶、流量计、压差计、压力表、风机开口度调节仪、尾气阀门开口度调节仪等，计算机画面上能够显示各个仪表的运行数据，并且在趋势画面上能够显示不少于240小时的历史运行曲线，超过240小时的历史数据可以自动删除，但必须保留不少于240小时的最新记录。

计算机控制画面主要包括以下几个画面：

1、石灰窑主画面。

2、上料系统画面。

3、出灰系统画面。

4、导热油系统画面。

5、石灰窑上梁窑温画面。

6、石灰窑下梁窑温画面。

7、助燃风、废气、除尘器画面。。

所有设备分三种控制：

第一是现场手动控制，无论系统在什么状态下，只要是“手动”模式都可以实现现场人工操作设备，而此时该系统的其他设备仍然处于自动控制状态，自动控制的连锁仍然受控。系统运行的情况在计算机控制画面上显该系统某设备处在“手动”位置，运行状态是开动或者停止，其余设备运行状态正常。

第二种控制是在计算机画面上通过鼠标点击设备的操作窗口内的启动或者停止按钮实现计算机上的手动操作，操作的方法是，系统的所有设备现场转换开关全部在“自动”位置，将系统的控制方式转化到“计算机手动窗口”操作，此时可以用鼠标点击该系统的某台设备运行或者停止按钮，此状态下电器连锁和系统连锁仍然起作用。

第三种方式是计算机自动控制，在该状态下，系统的设备处于“自动”

模式，在计算机画面上点击某系统运行，则响应系统的设备按照程序设定的运行方式自动运行。比如，在计算机上将画面转换到上料系统，此时计算机上显示出上料系统的画面，操作人员首先确认系统的每一台设备是否处在原始位置，系统有无报警，如果确认系统正常，则可以用鼠标点击系统运行窗口内的系统自动启动按钮，此时系统就进入自动运行状态，根据料位指示运行或者停止系统内设备的运行。

系统报警说明：如果设备或者信号，没有按照设定的程序运行，或者电器设备发生故障，则在计算机画面上出现相应的报警信号，如“某某设备过流”、“某某设备停止”、“某某设备运行不到位”、“某某阀门没有打开或者关闭”等等，提示操作人员，系统或者某设备发生故障，相应的系统停止运行，维修人员排除故障后，可以在计算机画面上点击消除报警，系统恢复正常运行。

6.5.1系统配置

石灰石竖窑控制系统：采用上位机+PLC +一次检测元件构成程序检测与控制系统。窑控制系统采用手动控制与集中控制的控制方式，简便、可靠和经济。手动控制在现场，集中控制在控制室。

竖窑控制PLC系统上位机采用工控机2台，下位机采用和利时的FM或西门子系列，采用工业以太网通讯，下设多个从站，采用PROFIFBUS-DP 方式通讯。

上位机主要功能：

系统参数设定：包括用户权限、工艺参数、系统参数、报警参数等

打印输出：报警信息、生产日报、工艺曲线等

通信：将工艺参数的设定值传给下位机，并采集下位机信息，用于报表和显示。

6.5.2电源配置

计算机及PLC系统由UPS供电，断电后保证供电15-30分钟。

6.5.3控制柜、电缆及信号线、控制线的选择与敷设

（1）电气控制柜选用GGD改型

（2）PLC柜选用KG235、座在10#槽钢上。

（3）动力线、信号线、控制线独立走各自的桥架，至被检测控制设备附近均采用桥架敷设方式，靠近检测点或控制点处，穿水煤气管，到接点穿软金属管连接。

6.5.4防雷接地系统

A.低压电源系采用TN-S接地系统，PE线与N线严格分开；信号回路接地和屏蔽接地汇接到总接地，实现等电位联接，与电源接地装置合用接地装置与大地大地连接，接地电阻不大于4欧姆；本安仪表接地独立设置，且与电气接地相距5米以上，接地电阻不大于1欧姆。

B.等电位连接：将各现场仪表盘、箱，电缆桥架、各种金属管线以最短的线路相互连接构成统一的导电系统，接到公共接地体上。

C.合理布线：电力线和信号线及PLC控制线分槽布置，且保持适当的距离。

D. 接地系统地下部分甲方自理（土建施工时做）。

6.5.5工业电视系统

在石灰窑生产过程中，为了保证产品质量、生产之间相互配合，提高生产效率，确保设备和人身安全，设置工业电视系统。

根据工艺要求，本工程在原料配送、卸料装置、出灰装置等设置固定摄像点。

A. 受料坑（1台）供震动给料机及皮带作业用摄像机1台。

B. 出灰装置（1台）供4个电磁震动机卸灰及窑下平皮带作业用摄像机

1台/座。

C. 窑顶（2台）料钟气缸及料车上料作业用2台/窑。

D. 窑体（4台）燃烧梁操作平台作业用4台/窑。

上述共计设置摄像机8台。在主控室用多画面监视器（计算机）进行监视，并设有500G硬盘录像机，对每个监控点的情况进行录像。