学位论文基于石灰套筒窑的工作原理及操作说明.docx
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学位论文基于石灰套筒窑的工作原理及操作说明
摘 要
钢铁工业，电石工业，氧化铝工业，耐火材料等工业都是石灰消耗大户，近两年这几个行业都是高速发展的行业。
每年的产量基本都是以20%以上的速度增长。
可它们需要的主要材料（辅助材料）石灰确没有相应增长，所以造成了石灰的紧张，从而剌激了社会土石灰窑的大量上马，土烧窑的遍地开花又造成了对环境的严重污染，在这种情况下，国家和地方政府相继出台了一糸列整治土烧窑的政策和法规，但很难实现预期效果，原因是有需求的剌激。
因此要想沏底治理土烧窑的污染，必须推行现代新技术石灰窑来解决需求的问题。
所谓现代新技术石灰窑就是具有环保、节能功能和机械化、自动化程度较高的现代化石灰窑。
它因采用了现代技术，所以它能充分利用廉价能源，特别能利用原来对环境有污染的气体作主要能源，变废为宝。
这样不但对环境能达到保护，而且它生产的石灰，不但质量好而且成本低。
对利用这一新技术的企业，经济效益会有明显增加。
这就是推广新技术石灰窑的现实意义。
本次设计主要的目的是：
1.综合过去所学的理论知识,提高联系实际和综合分析的能力.
2.训练和提高设计的基本技能.如计算、应用设计资料、标准和规范等.
3.培养学生综合运用所学基础课、技术基础和专业课的知识，分析和解决工程技术问题的工作能力。
4.巩固、深化和扩大学生所学基本理论、基本知识和基本技能。
5.培养学生的创新能力和团队精神，树立良好的学术思想和工作作风。
关键词钢铁,石灰套筒窑,石灰石,新套筒窑
Abstract
Ironandsteelindustry,calciumcarbideindustry,aluminaindustry,refractoriesandotherindustriallimeconsumptionlarge,nearlytwoyearstheindustryisrapiddevelopmentofindustry.Annualoutputismorethan20%ofthebasicgrowth.Buttheyneedtobethemainmaterialof（supplementarymaterial）nolimeincreasescorrespondingly,socausedthelimeoftension,therebystimulatingthesocialsoil,limekilnofthehorse,earthkilnblossomingandcausedseriouspollutiontotheenvironment,inthiscase,thestateandlocalgovernmentshaveissuedasisoilcolumnregulationpoliciesandregulationsofthekiln,butitishardtoachievethedesiredeffect,reasonisthatthereisdemandstimulus.Sowanttobrewbottomkilncontrolsoilpollution,limekilnmustintroducemodernnewtechnologytosolvetheproblemofdemand.Theso-calledmodernnewtechnologylimekilnishasthefunctionofenvironmentalprotection,energysavingandmechanization,automationdegreehighermodernlimekiln.Itbyusingthemoderntechnology,soitcanmakefulluseofcheapenergy,specificallytousetheoriginaltotheenvironmentpollutionisthegasmainenergy,waste.Suchnotonlycanprotecttotheenvironment,anditsproductionoflime,notonlyofgoodqualityandlowcost.Tousethisnewtechnologyenterprise,economicbenefitshaveincreasedsignificantly.
Thisisthepromotionofnewtechnologyoflimekiln.Themainpurposeofthisdesignis:
1.Integratedlearningtheoryknowledge,improvewithpracticeandtheabilityofcomprehensiveanalysis.
2.Basicskillstrainingandimprovethedesign.Suchasthecalculationandapplicationdesigndata,standardsandspecifications,etc.
3.Tocultivatestudents'comprehensiveuseknowledgelearnedbasiccourse,thetechnicalbasisandspecializedcourse,theworkoftheabilitytoanalyzeandsolveengineeringproblems.
4.Consolidate,deepenandexpandthestudentslearnedthebasictheory,basicknowledgeandbasicskills.
5.Developthestudents'innovationabilityandtheteamspirit,setsupthegoodacademicthoughtsandworkingstyle.
Keywordsteel,oflimesleevekiln,limestone,newsleevekiln
目录
摘 要I
AbstractII
引言IV
1结构原理-5-
1.1套筒窑窑体结构说明及主要组成系统-5-
1.1.1套筒窑窑体的结构说明-5-
1.1.2套筒窑的主要组成系统-6-
1.2套筒窑系统工艺图.-7-
1.2.1套筒窑的工艺要求-8-
2操作及工作运行规程-11-
2.1烘炉和投产操作-11-
2.2点火操作-13-
2.3窑的控制和操作-14-
2.4套筒窑的操作-16-
2.5开窑与停窑的操作规程-18-
3安全规程-20-
3.1司窑操作工和主控室操作工安全操作规程-20-
3.2石灰石上料工安全规程-20-
3.3出灰输送和筛分储运工安规-21-
3.4外运工安规-21-
4常见问题和故障处理-22-
4.1生烧原因及处理-22-
4.2拱桥的坍塌与磨损-22-
4.3窑衬砖的损坏和脱落-23-
4.4杂石灰石质和粒度对产品质量的影响-23-
4.5石灰的欠烧或过烧-23-
4.6循环气体温度波动较大-23-
4.7燃烧系统工作不正常-23-
4.8换热器的问题-23-
4.9窑内物料粘结-23-
4.10煤气热值仪故障-24-
4.11烟气温度过高-24-
结论-25-
致谢-26-
参考文献-27-
引言
一、新技术石灰窑种类
按燃料分有混烧窑，即烧固体燃料，焦炭、焦粉、煤等。
和气烧窑。
气烧窑包括烧高炉煤气，焦炉煤气，电石尾气，发生炉煤气，天然气等。
按窑形分，有竖窑、回转窑、套筒窑、西德维马斯特窑、麦尔兹窑（瑞士）、弗卡斯窑（意大利）等。
同时又有正压操作窑和负压操作窑之分。
林州现代科技中心研制设计了300立方以下的混烧窑和140立方以下的气烧窑，特别是高炉煤气和焦炉煤气燃烧的XD型节能环保石灰窑。
攻克了焦炉煤气热值高，火焰短的燃烧难题，可以使剩余焦炉煤气得到充分利用。
由原来的焦炉煤气“点天灯”，污染环境变为了为企业创造效益的宝贵能源。
对中小钢铁企业、焦化企业、电石企业、和耐火材料工业都是非常好的节能、环保、增效的有效途径。
二、石灰窑的基本结构和主要附属设备
石灰窑主要由窑体、上料装置、布料装置、燃烧装置、卸灰装置、电器、仪表控制装置、除尘装置等组成。
不同形式的石灰窑，它的结构形式和煅烧形式有所区别，工艺流程基本相同，但设备价值有很大区别。
当然使用效果肯定也是有差别的。
三、烧石灰的基本原理和热工工艺
石灰石主要成分是碳酸钙，而石灰成分主要是氧化钙。
烧制石灰的基本原理就是借助高温，把石灰石中碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳的生石灰。
它的反应式为
CaCO2=CaO+CO2—42.5kcal
它的工艺过程为，石灰石和燃料装入石灰窑（若气体燃料经管道和燃烧器送入）预热后到850度开始分解，到1200度完成煅烧，再经冷却后，卸出窑外。
即完成生石灰产品的生产。
不同的窑形有不同的预热、煅烧、冷却和卸灰方式。
但有几点工艺原则是相同的即：
原料质量高，石灰质量好；燃料热值高，数量消耗少；石灰石粒度和煅烧时间成正比；生石灰活性度和煅烧时间，煅烧温度成反比。
四、石灰窑的基本结构和主要附属设备
石灰窑主要由窑体、上料装置、布料装置、燃烧装置、卸灰装置、电器、仪表控制装置、除尘装置等组成。
不同形式的石灰窑，它的结构形式和煅烧形式有所区别，工艺流程基本相同，但设备价值有很大区别。
当然使用效果肯定也是有差别的。
1结构原理
1.1套筒窑窑体结构说明及主要组成系统
1.1.1套筒窑窑体的结构说明
套筒窑是钢铁企业必不可少的生产工具之一，它主要是在炼铁、炼钢生产过程中提供所需的主要组成原料（石灰）。
石灰窑主要由窑体、上料装置、布料装置、燃烧装置、卸灰装置、电器、仪表控制装置、除尘装置等组成。
不同形式的石灰窑，它的结构形式和煅烧形式有所区别，工艺流程基本相同，但设备价值有很大区别，当然使用效果肯定也是有差别的，下面就是关于套筒窑的整体结构。
图1.1贝肯巴赫套筒窑
统等组成。
石灰石经称量料斗、单斗提升机、窑顶装料设备加入窑内进行煅烧，锻烧好的活性石灰经窑底石灰仓下的电振给料机卸入胶带输送机送往成品贮料仓经筛分后储存。
3）成品系统：
成品系统由运输、产品分级设施及成品仓组成。
出窑石灰经胶带输送机送至仓顶筛分楼，然后进入振动筛，筛分成0～5mm、5～50mm两个粒级并分别贮入成品仓。
4）液压站系统：
液压站系统分为窑底液压站和窑顶液压站，一起放置于窑下鼓风机室。
a窑底液压站：
向出灰机、窑底料仓出灰闸门和、称量漏斗出灰闸门及烟气三通阀门提供液压动力电机功率：
2x22.5kW电加热器功率：
5kW
b窑顶液压站：
向旋转布料器、料盅和中间仓闸门提供液压动力电机功率：
2x22.5kW加热器功率：
5kW
c液压站控制：
如果液位检测器显示油位过低，则将信号送至控制室，报警提示处理故障。
如果达到超低油位，立即报警并停机。
5）公用辅助设施：
本技术方案公用辅助设施仅窑区域，包括通风除尘、燃气、供电、供排水、热力、检化验设施等。
通风除尘包括套筒窑废气除尘、成品石灰筛分及物料转运点除尘。
燃气要求管道送到石灰车间，然后送往套筒窑燃烧系统，到达套筒窑煤气环管的压力为15kPa.
1.2套筒窑系统工艺图
从原料到成品一系列的工艺流程、每一步流程都需要大量的工作量。
首先在矿石堆场用挖机把原料（石灰石）送入地下受料仓，然后通过皮带传送等一系列的流程把原料送入石灰套筒窑体内，在经过一系列的流程最终得到产品。
具体工艺流程如下图所示。
2操作及工作运行规程
2.1烘炉和投产操作
石灰石炉料的造桥和堵塞的危险。
在各桥项部的固定防护装置，使用2～3层草包捆扎，点火升温时可以自行烧毁，在窑逐层用石灰石填满之前，人工在卸料台上放置小颗粒的石灰石，以防损坏窑底钢结构。
在此之后，窑要用干净和干燥的粒度在lO－15mm的石灰石填充。
一旦小颗粒石灰石料线达到了下部桥，出料推杆就以每10分钟一个冲程操作来移动料柱．在上过桥已经被石灰石遮盖之后，窑内进一步用40－80mm规格的石灰石来填满。
当窑顶探尺出现高料位后，出料推杆就以每40秒一个冲程操作来移动料柱．直至小颗粒石灰石完全被置换出来。
窑的加热升温，首先是所有的下部烧嘴用最低量的燃气点火。
助燃空气可以按烧嘴的空气比λ=0.2－0.3相应调节。
也可以按（仅是开始时）大约1．5-2．2来调节，所采用的适用程序由制造方工程师决定。
窑加热升温期间关于升温的意见，必须根据耐火材料制造商提供升温曲线（升温曲线见附表），采用热电偶测温，对于下部燃烧室不应超过约10－15℃/每小时，如果下部燃烧室的温度升得太快（尽管是尽可能最小的燃气量），可以增加助燃空气量，直到温升又恢复正常（约15℃／h）。
在下部燃烧室温度稳定升高约3到4小时的一段时间后，那么燃气量做些增加。
或是在可能的情况下减少助燃空气量，但不能低于极限燃烧“空气比”，在加热升温期间，竖窑内的石灰石料必须连续向下运动，否则可能会引起堵塞。
（若有15分钟石灰石没有出料，需处理）只要石灰窑开始卸出石灰石，那么石灰石的日卸料量至少必须达到竖窑石灰产量额定量的50～60％，只要有部分煅烧的石灰石卸出，那么给入窑内的石灰石产量必须增加到与常规石灰石输入量的70％
石灰冷却空气的抽入量必须要与加热升温期结束时最新获得的竖窑产量相一致。
由于加热升温期间的初期废气仍然是冷的，因此废气蝶阀和石灰冷却空气蝶阀必须以废气风机电机不过载的形式调节。
因此要特别注意风机电流的指数，窑项内的负压必须高于压力测量装置所允许的最小值，否则就不能启动驱动风机和烧嘴。
上部烧嘴首先以可能的最少量燃气点火，并用高富余量的助燃空气，在温度达到大约1000℃时转换成空气不足燃烧，通过关小“下内筒冷却空气环管放散阀”蝶阀，则助燃空气量就增加，必须注意以下三点的最高允许温度值，上内筒放散温度、上部过桥金属导管温度、下部内圆筒体预热空气引出处的温度。
在上部烧嘴点火之后升温的约2小时时间内，上部燃烧室的升温必须仔细观察。
如果温度升得太快，那么就要减少燃气量，或是增加助燃空气量。
如此相反，如果上部燃烧室的温度降低了，那么就是空气比选择得太大，助燃空气量必须通过降低烧嘴的空气比来降低，在加热升温期间，只要竖窑废气出口处的温度低于200℃，那么“换热器废气出口”
要保持关闭。
与此同时，集中在换热器中的冷凝水要通过灰尘闸板排掉。
在此之后，灰尘闸板必须立即关闭以避免环境空气的渗入!
只要废气温度达到足够高，在任何情况下“换热器废气出口”的蝶阀都要打开，否则的话，换热器内部的管子可能会因冷凝由于灰尘沉积而堵塞。
由于上部燃烧室因给入的空气过多加热升温缓慢，并由于下部烧嘴的助燃空气量太多以及由于石灰冷却空气量太多，致使废气温度升得太高，如果出现这种情况，那么输入的空气量就应相应减少。
如果竖窑停炉较长一段时间后，燃烧室的温度已经降到900℃。
以下，那么加热升温必须是缓慢的，而且只能依照耐火材料供货商的介绍进行。
这可能指的是温度的增加必须以不超过15℃／小时为标准以避免耐火砖衬里的损坏，在竖窑加热升温期间，烧嘴面板必须要检查以确保其紧密配合。
注意：
加固螺钉必须固定得不太紧，否则的话，烧嘴面板可能会从耐火砖衬中弯曲出来，会变得很热而损坏!
烧嘴板的隔热包装必须有规律地进行检查，检查他们适用的条件和正确的密封。
如果环境空气进入将增加竖窑的热量消耗，将导致上部燃烧室的温度升高，这是因为上部烧嘴是在空气量不足的情况下操作的，在竖窑加热升温之前，所有固定在外部钢制壳上靠近下部耐火衬里的所有锚固螺栓必须要有足够的松开度，以致不会因加热升温时窑壳向外运动而扯开。
通常在运行大约100小时的时间后，风机和鼓风机必须要检查。
套筒窑的热工参数主要是温度和个部分气体的流量，参数控制按下表。
部位名称最大值正常值
燃烧室温度1350℃1100－1330℃
循环气体温度960℃800－940℃
出料平台温度150℃80－130℃
下内筒气体排出温度400℃300－380℃
换热器废气入口温度800℃650－750℃
喷射空气预热温度510℃350－500℃
废气引风机入口温度330℃150－200℃
冷却空气环管预热温度200℃200℃
最高允许温度值的状态必须在任何情况下都不能超过，不注意观察可能会造成竖窑钢结构、内部骨料和耐火砖衬里的损坏。
最小的石灰竖窑产量大约是常规额定产量的70％，以近拟值算，所允许的最小石灰竖窑产量主要取决于竖窑内部物料流的特性。
这种状况取决于物料的颗粒结构，而很大程度上取决于粘附杂质可能会引起物料粘结。
特别是在竖窑以最低产量生产时，特别要通过窑顶探尺连续监控料位指示仪仔细观察窑内物料的连续下移情况，如果窑内物料流动产生了很大的不规则性，那么石灰的卸料速度就要立刻增加。
3安全规程
3.1司窑操作工和主控室操作工安全操作规程
主控岗位：
1、严格遵守公司、分厂、工序各项规章制度，服从安排。
2、严格按照技术规程和岗位安全操作规程操作。
3、认真检查本岗位的上位机、仪表、线路、视频监控是否正常，发现问题，立即通知有关人员处理。
4、确认全系统自动运行正常后，根据作业站指令组织正常生产。
5、注意观察各工艺参数指标的反馈情况，出现波动立即通知人员到现在检查，及时传达有关指令，保持与各岗位之间的联系，并做好原始记录。
6、对传动设备进行远程操作时必须等到现场人员确认后方能启动。
7、非操作人员严禁操作，严禁岗位无人操作
8、上下楼梯、走路注意地板湿滑、小心滑倒。
司窑岗位：
1、严格遵守公司、分厂、工序各项规章制度，按照技术规程和岗位操作规程操作。
2、上班前四小时内不准喝酒，正确穿戴好劳保用品，严格遵守劳动纪律。
3、注意检查煤气管道，煤气平台，发现煤气泄漏应及时处理，检查和处理时，严格遵守煤气使用安全操作规程。
4、发现本岗位设备漏油必须立即清除，以免着火或滑倒。
5、工作中，上炉必须携带ＣＯ报警仪．生产许可的情况下，应站在上风口
6、正常情况下，不能带负荷启动电机，启动前检查设备跟主控人员说明情况，确认后方能启动，并严格执行风机设备的使用说明。
7、下雨天，上下楼梯要扶手，注意地板湿滑小心滑倒。
8、清灰时烧嘴保持负压，注意戴好手套，小心烫伤。
9、观察火焰时必须戴好防护眼镜，小心高温灼伤。
10、巡检传动设备时候衣袖要卷起，禁止触摸在运行的传动部件。
11、设备、电机检修时必须通知电气值班人员切断电源，电气箱打“手动”操作。
12、地面巡检时必须戴好安全帽，注意窑上落石、杂物掉下。
3.2石灰石上料工安全规程
1、上岗前劳保穿戴齐全，安全帽必须系带。
2、检查外进石灰石或联系铲车供料时，注意车辆，防止车辆伤害或损坏现场设施。
3、下地坑作业必须事先与主控室联系，等小车下到底部，在控制室操作停止上料系统运行后，将现场开关全部打到零位后方能作业。
4常见问题和故障处理
4.1生烧原因及处理
1.粒度太大：
石灰石煅烧的速度取决于石灰的料度与石灰石表面所接触的温度。
但在一定温度下，则石灰石的煅烧速度取决于石灰石的粒度。
料度越大，煅烧速度越慢。
这里由于石灰的导热系数小于石灰煅烧的进行，石灰层的厚度逐渐增加，热量越难进入石块内部，煅烧速度也慢。
所以大块石灰石往往存在夹心，生烧石灰首先就是这个原因。
普通竖窑粒度应控制在40-80mm为好，窑容大的可放宽到50-150mm，为节约石灰石成本也可专门用小石料林州市现代石灰窑研究所近年设计了碎石煤粉石灰窑专门烧小粒径的石灰也不错。
2.燃料比例小或燃料热值低。
混烧窑用燃料的配比与窑的技术性能有关林州现代石灰窑研究所研讨设计的节能环保混烧石灰窑窑型由于窑形设计较科学相对煤比较低，混烧窑用煤一般要求热值在5500大卡以上。
粒度要有一定的控制。
用末煤要适当加水。
3.供风不合理，石灰窑内的石料是靠燃料燃烧加温煅烧的，而燃料是依靠氧气（空气）燃烧的，任何燃料的燃烧必须具备三个条件包括燃料、氧气、火缺一不可而且是风大火大风匀火匀除燃料有一定比例的量以外就是供风的合理性了，在窑内断面上有的局部风量大有的风量小，风大的地方烧好了可风小的地方自然就出现生烧。
林州市现代科技石灰窑研究所对供风设计特别重视，为使供风合理，除供风要在一定的高度外还特别研究制造了可以在窑内能够均匀给风的概率风帽，它可使风均匀鼓在整个窑的断面上使燃料得于均匀燃烧。
4.过烧，生石灰质量的好坏，一是要看其中氧化钙、氧化镁的含量多寡，二是要看生石灰的生过烧率，生烧就是其中部分石灰石没有完全分解，过烧则是石灰石煅烧过渡，使生石灰致密，也称过火石灰或死烧石灰。
这一部分生石灰活性低，难于在后面的生产中分化，普通石灰石，正常的燃烧温度为l000一1200℃，过烧灰通常是燃烧温度过高、时间长，表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色烧成了黑色，块容增大，自然是过烧。
过烧的处理当然首先是考虑燃料的配比是否过大，应调整到合理配料当然配煤量要充分考虑煤的质量，同时也要调整供风与之适应。
4.2拱桥的坍塌与磨损
原因
（1）耐材结构与机械强度低，拱角磨损或位移使拱桥稳定性差;耐火砖强度差，拱砖易断裂，浇注料脱落。
（2）燃烧室负压过大，火焰拉长，拱桥温度过高。
（3）循环通道不顺畅或驱动空气压力低，形成以下燃烧室为中心的高温区。
（4）燃料热值的波动或附属主要设备故障，造成窑内温度的强烈变化。
（5）拱桥的结构形式。
措施：
优化窑衬的材质和耐材的质量，加强施工管理；保持窑内温度的稳定；定期清理相关通道；选择合适的拱桥结构形式。
4.3窑衬砖的损坏和脱落
原因
（1）上内套筒和窑壳上部浇注料，耐火砖的脱落。
（2）烧成带中部内套筒和窑壳衬砖（镁砖）冲刷严重。
（3）下内套筒的6个支柱周围耐火砖脱落。
措施：
在上内套筒和窑壳上部的耐火砖中增加锚固件；选择合适的耐材材质；支柱周围耐火砖改浇注料整体浇注。
4.4杂石灰石质和粒度对产品质量的影响
原因
（1）石灰石的杂质较多，产生低熔融结瘤物，影响窑透气性。
（2）筛分效果不好，粒级不能保证，石灰石粒度过大或过小，温度分布不均匀。
措施：
加强石灰石的管理；选择合适的筛分设备。
4.5石灰的欠烧或过烧
原因
（1）石灰石杂质过多和粒度比未达到要求。
（2）煤气热值的波动。
（3）循环气体温度变化较大，影响下部并流煅烧。
措施：
加强石灰石的管理；在煤气热值稳定的情况下，自
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