一种煅烧石灰石粉生产低硫低氯石灰粉的装置及生产方法

技术领域

本发明涉及石灰石粉生产炼钢领域，具体是一种煅烧石灰石粉生产低硫低氯石灰粉的装置及生产方法。

背景技术

炼钢石灰作为转炉炼钢的重要熔剂，在现代转炉炼钢过程中发挥着重要的作用，炼钢石灰主要用作造渣材料，去除钢水中有害元素P、S，可以提高钢水质量。高活性的炼钢石灰，可以显著缩短炼钢转炉初期渣化时间，降低吨钢石灰消耗，从而降低炼钢成本。随着对钢水质量要求的提高及炼钢生产降本增效的要求，对炼钢石灰的质量就提出了更为精细的管控要求。

目前我国对生产炼钢石灰对石灰石的要求较高，一般要求CaO>52.0％，SiO

因此，目前生产炼钢石灰面临着一些列问题：

第一，氯、硫、钠、钾等元素在现有生产炼钢石灰的立窑、回转窑等工艺上，无法排出；

第二，氯、硫、钠、钾等元素进入炼钢石灰产品，造成炼钢石灰品质下降，导致炼钢成本增加；

第三，悬浮预热烧石灰，石灰石的分解率偏低，氧化钙含量不高，其原因是燃料燃烧开始较为剧烈，但后期氧气浓度下降，燃烧较弱，影响石灰石分解。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种煅烧石灰石粉生产低硫低氯石灰粉的装置及生产方法，以便降低成品炼钢石灰中的氯、硫、钠、钾等元素的含量，生产优质的炼钢石灰。

本发明是这样实现的，一种煅烧石灰石粉生产低硫低氯石灰粉的装置，包括进料装置、多级预热旋风筒、分解炉、多级冷却旋风筒、燃料进气装置，多级冷却旋风筒的一级冷却风筒出风口分为两路气流管道，第一气流管道通入分解炉的底部，第二气流管道通入分解炉的上部，燃料进气装置的燃料管道通入分解炉的下部，分解炉的物料进口位于分解炉的中部并与多级预热旋风筒的倒数第二级预热旋风筒下料口相连，分解炉的带料气流出口位于分解炉的顶部并与多级预热旋风筒的末级预热旋风筒进口相连，使分解炉内部按照气流方向依次被分为高温缺氧燃烧区域、石灰石第一分解区域、石灰石第二分解区域，第一气流管道和燃料管道通入高温缺氧燃烧区域，第二气流管道通入石灰石第二分解区域，分解炉的物料进口位于石灰石第一分解区域，在分解炉上、位于分解炉的物料进口与燃料管道之间设置第一旁路放风管道，第一旁路放风管道位于高温缺氧燃烧区域和石灰石第一分解区域的交界处；

多级预热旋风筒的末级预热旋风筒的下料口与多级冷却旋风筒的一级冷却风筒进料口相连，分解后生成的氧化钙依次进入多级冷却旋风筒与从空气入口管道进入的空气换热后排出，空气入口管道连接在末级冷却旋风筒的进口风管上，进料装置的石灰石入口管道位于一级预热旋风筒与二级预热旋风筒之间的风管上。

在三级预热旋风筒的出口与一级预热旋风筒的下料管汇合之前的烟气管道上设置有第二旁路放风管道。

采用上述煅烧石灰石粉生产低硫低氯石灰粉的装置的生产方法，物料的工艺流程：利用多级预热旋风筒对从石灰石粉入口管道进入的石灰石粉进行预热，然后石灰石粉进入石灰石第一分解区域，与高温缺氧燃烧区域的高温烟气汇合碳酸钙发生分解，然后在石灰石第二分解区域，燃料进一步与通过第二气流管道喂入的高温空气发生燃烧，碳酸钙进一步分解完全，随后进入末级预热旋风筒，分解后生成的氧化钙在此处被搜集，依次进入一级冷却旋风筒、二级冷却旋风筒，三级冷却旋风筒与从空气入口管道进入的空气换热，最后在末级冷却旋风筒排出；

气体的工艺流程：空气从空气入口管道进入，依次经过多级冷却旋风筒与碳酸钙分解的氧化钙进行换热后，一级冷却旋风筒出口的高温空气被分成两部分，一部分直接进入高温缺氧燃烧区域与从燃料管道进入的燃料混合发生燃烧生成温度更高的烟气，而后在石灰石第一分解区域与石灰石粉混合，石灰石粉受热分解，而后通过第二气流管道的高温空气与烟气混合，进一步将碳酸钙分解完全，随后进入末级旋风筒，并依次流经倒数第二级预热旋风筒直至一级预热旋风筒排出系统。

所述高温缺氧燃烧区域的温度控制在900-1200℃。

所述第二旁路放风管道设定在600-850℃的区域。

原料石灰石粉中氯离子摩尔百分比大于等于钾离子和钠离子的和的50％。

当原料中的氯离子摩尔百分比小于钾离子和钠离子的和的50％时，添加非钾钠的氯化盐，提高氯离子的摩尔量至大于等于钾离子和钠离子的和的50％。

当分解炉的出口与末级预热旋风筒中间的管道中的原料中的氯含量达到0.2％以上时，进行旁路放风，同时开启第一旁路放风管道和第二旁路放管道，按照一级预热旋风筒排出系统的总风量计算，放风比例可在0.1％-20％调节，放风至保证原料中的氯含量达到0.2％以下，所述百分比为体积百分比分数。

本发明具有的优点和技术效果：

(1)生产炼钢石灰、硫铁矿硫和含硫有机物中的硫并不会进入炼钢石灰，从而降低了炼钢石灰中的硫含量。

(2)通过控制氯离子与钾离子和钠离子比例，促进KCl、NaCl的挥发，促进硫酸盐分解释放出SO

(3)通过将分解炉分为高温缺氧燃烧区域、石灰石第一分解区域、石灰石第二分解区域，在高温缺氧燃烧区域创造出一个高温缺氧无CaO的环境，促进残留的KCl、NaCl的挥发，再通过旁路放风技术将他们放出。在第一分解区域加入石灰石分解，在石灰石第二分解区域重新加入助燃空气强化燃烧效果，可以在脱除钠、钾、硫、氯的同时，提高石灰石的分解率，改善炼钢石灰的品质，最终降低炼钢成本。

附图说明

图1是本发明的煅烧石灰石粉生产低硫低氯石灰粉的装置及生产方法的示意图

图中：1一级预热旋风筒，2二级预热旋风筒，3三级预热旋风筒，4四级预热旋风筒，5五级预热旋风筒，6分解炉，7一级冷却旋风筒，8二级冷却旋风筒，9三级冷却旋风筒，10第一气流管道，11第二气流管道，12第一旁路放风管道，13燃料管道，14空气入口管道，15石灰石粉入口管道，16第二旁路放风管道，6a高温缺氧燃烧区域，6b石灰石第一分解区域，6c石灰石第二分解区域。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

如图1所示，本发明的煅烧石灰石粉生产低硫低氯石灰粉的装置，包括进料装置、多级预热旋风筒、分解炉、多级冷却旋风筒、燃料进气装置，多级冷却旋风筒的一级冷却风筒7出风口分为两路气流管道，第一气流管道10通入分解炉6的底部，第二气流管道11通入分解炉6的上部，燃料进气装置的燃料管道13通入分解炉6的下部，分解炉的物料进口位于分解炉6的中部并与多级预热旋风筒的倒数第二级预热旋风筒4下料口相连，分解炉的带料气流出口位于分解炉6的顶部并与多级预热旋风筒的末级预热旋风筒5进口相连，使分解炉6内部按照气流方向依次被分为高温缺氧燃烧区域6a、石灰石第一分解区域6b、石灰石第二分解区域6c，第一气流管道10和燃料管道13通入高温缺氧燃烧区域6a，第二气流管道11通入石灰石第二分解区域6c，分解炉的物料进口位于石灰石第一分解区域6b，在分解炉上、位于分解炉的物料进口与燃料管道13之间设置第一旁路放风管道12，第一旁路放风管道12位于高温缺氧燃烧区域6a和石灰石第一分解区域6b的交界处；

多级预热旋风筒的末级预热旋风筒5的下料口与多级冷却旋风筒的一级冷却风筒7进料口相连，分解后生成的氧化钙依次进入多级冷却旋风筒与从空气入口管道14进入的空气换热后排出，空气入口管道14连接在末级冷却旋风筒9的进口风管上，进料装置的石灰石入口管道15位于一级预热旋风筒1与二级预热旋风筒2之间的风管上。

在三级预热旋风筒3的出口与一级预热旋风筒1的下料管汇合之前的烟气管道上设置有第二旁路放风管道16。

采用上述煅烧石灰石粉生产低硫低氯石灰粉的装置的生产方法，物料的工艺流程：利用多级预热旋风筒对从石灰石粉入口管道15进入的石灰石粉进行预热，然后石灰石粉进入石灰石第一分解区域6b，与高温缺氧燃烧区域6a的高温烟气汇合碳酸钙发生分解，然后在石灰石第二分解区域6c，燃料进一步与通过第二气流管道11喂入的高温空气发生燃烧，碳酸钙进一步分解完全，随后进入末级预热旋风筒5，分解后生成的氧化钙在此处被搜集，依次进入一级冷却旋风筒7、二级冷却旋风筒8，三级冷却旋风筒9与从空气入口管道14进入的空气换热，最后在末级冷却旋风筒排出；

气体的工艺流程：空气从空气入口管道14进入，依次经过多级冷却旋风筒与碳酸钙分解的氧化钙进行换热后，一级冷却旋风筒7出口的高温空气被分成两部分，一部分直接进入高温缺氧燃烧区域6a与从燃料管道13进入的燃料混合发生燃烧生成温度更高的烟气，而后在石灰石第一分解区域6b与石灰石粉混合，石灰石粉受热分解，而后通过第二气流管道11的高温空气与烟气混合，进一步将碳酸钙分解完全，随后进入末级旋风筒5，并依次流经倒数第二级预热旋风筒4直至一级预热旋风筒1排出系统。

所述高温缺氧燃烧区域6a的温度控制在900-1200℃。

所述第二旁路放风管道16设定在600-850℃的区域。

原料石灰石粉中氯离子摩尔百分比大于等于钾离子和钠离子的和的50％。

当原料中的氯离子摩尔百分比小于钾离子和钠离子的和的50％时，添加非钾钠的氯化盐，提高氯离子的摩尔量至大于等于钾离子和钠离子的和的50％。

当分解炉6的出口与末级预热旋风筒5中间的管道中的原料中的氯含量达到0.2％以上时，进行旁路放风，同时开启第一旁路放风管道12和第二旁路放管道16，按照一级预热旋风筒1排出系统的总风量计算，放风比例可在0.1％-20％调节，放风至保证原料中的氯含量达到0.2％以下，所述百分比为体积百分比分数。

本发明的原理为：

第一，本发明采用空气分级技术，空气分两级加入，在第一级区，空气不足而燃料较多，没有石灰石分解，属于高温缺氧燃烧区域，温度可控制在900-1200摄氏度。由于KCL、NaCl在系统中随温度上升下降的气化、固化过程中不断循环，故KCL、NaCl晶体粉尘粒径较小，KCL、NaCl晶体粉尘在一级冷却旋风筒7中收集效率较低，因此在第一气流管道10进入高温缺氧燃烧区域6a后，固态的KCl、NaCl气化成为蒸气。因此利用第一旁路放风管道12将这部分烟气放出，破坏KCl、NaCl的循环，降低石灰产品中的钾钠氯含量。放风可采用间歇或连续的方式。

第二，根据相关研究(崔育东,钾钠氯硫挥发特性及对熟料煅烧的影响,浙江大学[D],2011)，在600-800℃和1000-1200℃，氯、钾、硫各有一个挥发的高峰，且氯含量的增加能促进钾、钠、硫的挥发，提高硫酸盐的分解率，刺激硫从固相转移到气相中。由于800℃以下时，石灰石分解较少，氧化钙含量低，这部分二氧化硫也不会被吸收重新生成硫酸盐，因此降低了硫排放。因此本发明对原料的氯含量提出要求，当原料中的氯含量不足时，添加部分氯化钙。由于氯在800℃以上的挥发率接近100％，因此增加的氯化钙中的氯并不会进入到炼钢石灰中。

第三，石灰石中的硫除了硫酸盐外，还有硫铁矿硫和含硫有机物，二者占总硫含量的50％以上。本发明中的硫铁矿硫和含硫有机物在进入本装置后，在二级预热旋风筒2，三级预热旋风筒3中即发生化学反应释放出SO

实施例1

一种煅烧石灰石粉生产低硫低氯石灰粉的装置，包括一级预热旋风筒1，二级预热旋风筒2，三级预热旋风筒3，四级预热旋风筒4，五级预热旋风筒5，分解炉6，一级冷却旋风筒7，二级冷却旋风筒8，三级冷却旋风筒9，第一气流管道10，第二气流管道11，第一旁路放风管道12，燃料管道13，空气入口管道14，石灰石粉入口管道15，第二旁路放风管道16，其中分解炉6分为高温缺氧燃烧区域6a，石灰石第一分解区域6b，石灰石第二分解区域6c。

利用一级预热旋风筒1，二级预热旋风筒2，三级预热旋风筒3，四级预热旋风筒4对从石灰石粉入口管道15进入的石灰石粉进行预热，然后石灰石粉进入石灰石第一分解区域6b，与高温缺氧燃烧区域6a的高温烟气汇合碳酸钙发生分解，然后在石灰石第二分解区域6c，燃料进一步与通过第二气流管道11的高温空气发生燃烧，碳酸钙进一步分解完全，随后进入五级预热旋风筒5，分解后生成的氧化钙在此处被搜集，依次进入一级冷却旋风筒7，二级冷却旋风筒8，三级冷却旋风筒9与从空气入口管道14进入的空气换热，最后在三级冷却旋风筒9排出。

空气从空气入口管道14进入，依次在三级冷却旋风筒9，二级冷却旋风筒8，一级冷却旋风筒7与碳酸钙分解的氧化钙进行换热，而后一级冷却旋风筒7出口的高温空气被分成两部分，一部分直接进入高温缺氧燃烧区域6a与从燃料管道13进入的燃料混合发生燃烧生成温度更高的烟气，而后在石灰石第一分解区域6b与石灰石粉混合，石灰石粉受热分解，而后通过第二气流管道11的高温空气与烟气混合，进一步将碳酸钙分解完全，随后进入五级预热旋风筒5，并依次流经四级预热旋风筒4，三级预热旋风筒3，二级预热旋风筒2，一级预热旋风筒1排出系统。

生产中，高温缺氧燃烧区域6a的温度控制在1100-1200摄氏度。

第一旁路放风管道12位于高温缺氧燃烧区域6a与石灰石第一分解区域6b之间，四级预热旋风筒4的下料未与烟气接触之前。

第二旁路放风管道16设定在750-850摄氏度的粉尘浓度较低的区域，位于三级预热旋风筒3的出口与一级预热旋风筒1的下料管汇合之前的烟气管道上。氯离子摩尔百分比需等于钾离子和钠离子的和的60％。

控制分解炉6的出口与五级预热旋风筒5中间的管道中的原料中的氯含量达到0.2％以上时，一直进行旁路放风，放风比例在2％。

控制分解炉6的出口与五级预热旋风筒5中间的管道中的原料中的氯含量达到0.2％以上时，一直进行旁路放风，放风比例在2％。

最终，对比本申请人前期发明CN103387347B，炼钢石灰中硫含量降低40％，氯含量降低20％，钾含量降低55％，钠含量降低30％。

实施例2

一种煅烧石灰石粉生产低硫低氯石灰粉的方法和装置，包括一级预热旋风筒1，二级预热旋风筒2，三级预热旋风筒3，四级预热旋风筒4，五级预热旋风筒5，分解炉6，一级冷却旋风筒7，二级冷却旋风筒8，三级冷却旋风筒9，第一气流管道10，第二气流管道11，第一旁路放风管道12，燃料管道13，空气入口管道14，石灰石粉入口管道15，第二旁路放风管道16，其中分解炉6分为高温缺氧燃烧区域6a，石灰石第一分解区域6b，石灰石第二分解区域6c。

利用一级预热旋风筒1，二级预热旋风筒2，三级预热旋风筒3，四级预热旋风筒4对从石灰石粉入口管道15进入的石灰石粉进行预热，然后石灰石粉进入石灰石第一分解区域6b，与高温缺氧燃烧区域6a的高温烟气汇合碳酸钙发生分解，然后在石灰石第二分解区域6c，燃料进一步与通过第二气流管道11的高温空气发生燃烧，碳酸钙进一步分解完全，随后进入五级预热旋风筒5，分解后生成的氧化钙在此处被搜集，依次进入一级冷却旋风筒7，二级冷却旋风筒8，三级冷却旋风筒9与从空气入口管道14进入的空气换热，最后在三级冷却旋风筒9排出。

空气从空气入口管道14进入，依次在三级冷却旋风筒9，二级冷却旋风筒8，一级冷却旋风筒7与碳酸钙分解的氧化钙进行换热，而后一级冷却旋风筒7出口的高温空气被分成两部分，一部分直接进入高温缺氧燃烧区域6a与从燃料管道13进入的燃料混合发生燃烧生成温度更高的烟气，而后在石灰石第一分解区域6b与石灰石粉混合，石灰石粉受热分解，而后通过第二气流管道11的高温空气与烟气混合，进一步将碳酸钙分解完全，随后进入五级预热旋风筒5，并依次流经四级预热旋风筒4，三级预热旋风筒3，二级预热旋风筒2，一级预热旋风筒1排出系统。

生产中，高温缺氧燃烧区域6a的温度控制在1100-1200摄氏度。

第一旁路放风管道12位于高温缺氧燃烧区域6a与石灰石第一分解区域6b之间，四级预热旋风筒4的下料未与烟气接触之前。

第二旁路放风管道16设定在750-850摄氏度的粉尘浓度较低的区域，位于三级旋氯离子摩尔百分比需小于钾离子和钠离子的和的50％，添加氯化钙提高到50.1％。

控制分解炉6的出口与五级预热旋风筒5中间的管道中的原料中的氯含量达到0.2％以上时，一直进行旁路放风，放风比例在2％。

控制分解炉6的出口与五级预热旋风筒5中间的管道中的原料中的氯含量达到0.2％以上时，一直进行旁路放风，放风比例在2％。

最终，对比本申请人前期发明CN103387347B，炼钢石灰中硫含量降低35％，氯含量降低18％，钾含量降低53％，钠含量降低27％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。