1300td双梁式活性石灰竖窑工程技术设计方案

水晶有机化工（集团）1x300t/d双梁式活性石灰竖窑工程技术设计方案设计单位：市金冠机械制造设计时间：2010年8月地址：市沿湖路635号：435000:0:0hsjgjx.:hsjgjx163.1. 概述(2)生产规模与产品方案(3)工艺部分(5)热工部分(10)供配电三电系统(13)燃气(17)给排水(18)土建(19)经济评价(19)投资估算(20)1. 概述1.1双梁式石灰窑主要技术特点：生产规模100600t/d矩型窑。窑操作弹性大，从50-110%任意调节，均能实现稳定生产，而且不影响石灰质量和消耗指标。适用多种燃料：天然气、煤粉、焦炉煤气、混合煤气、高炉煤气（热值750kcal/m3）或煤粉与煤气的混合燃料。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。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。应用低热值燃料，除保留原窑型双层烧咀梁外，还设置了周边燃烧系统，使煅烧截面更加合理。采用新技术“3路压力系统”煅烧方式，较双向压力系统煅烧更加合理。燃烧系统控制精确，每个烧嘴都负责煅烧自己的单元并能独立调控，使煤气充分完全燃烧，达到理想的“蓝达”指数。1.2窑体结构特点：1.2.1窑体呈准矩形，窑体设置上下两层烧咀梁和周边烧嘴，窑体上部设置上层窑气抽出管（上吸气梁），窑气抽出管上部为储备石灰石区域，抽气管至上层烧咀梁之间为预热区，利用高温煅烧后的窑气预热石灰石至煅烧的温度,上层烧咀梁至下层烧咀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。1.2.2当一定量石灰石通过窑顶加料门进入储备区，均匀分配于窑截面上，窑顶的两道密封门自动密闭阻止空气在加料时进入窑，因而不影响窑顶的负压。石灰石加入窑缓慢经5个区域往下移动，煅烧分解成产品一活性石灰。整个系统分为：储料带、预热带、煅烧带、后置煅烧带、冷却带。1.2.3采用两层烧咀梁是该窑的技术诀窍和核心部分，烧咀梁采用导热油冷却。根据产量梁设置若干个可调节的烧嘴，使多点供热的围覆盖石灰窑整个横截面，通过调节各烧嘴的分配比来保证供热均匀，通过调节空燃比来保证燃烧效率。从而保证了石灰的生过烧率和高的活性度。124窑上层设一层窑气抽出管即上吸气梁，梁下侧设有多个分布均匀的开口，窑气通过开口由吸气梁抽出，保证窑整个截面的负压分布均匀，使该窑整个段面的气流分布均匀和顺畅，保持最佳燃烧效果和最低燃料消耗。125在窑下层冷却带位置设置一层窑气抽出管即下吸气梁，通过梁下多个均匀分布的开孔将冷却空气均匀吸入，在下吸气梁以下形成了冷却带，同时在下吸气梁与下燃烧梁之间形成了一段没有压力干扰后置煅烧带，在后置煅烧带石灰被充分均质，大大提高了活性度。126窑体除横贯2层窑气抽出管，2层烧咀梁和出灰机构外无其他件，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。127炉窑操作配置PLC控制操作系统，整个操作控制系统简单易掌握。1.3三路压力系统煅烧方式所谓“三路压力系统”就是在冷却带上方装置13根抽气梁，将冷却过石灰的热空气抽出窑外，经换热器将热量传递给助燃空气之后排空，下抽气梁也是由导热油冷却保护的。这样，在下层燃烧梁和下层抽气梁之间，形成了一个有足够高度的后置煅烧带（即并流煅烧带）。在后置煅烧带，温度很高，但无压力干扰形成了一段近似于马弗炉气氛的中性区域，在煅烧带基本烧成的石灰，进入后置煅烧带缓慢下移，在这个区域“行走”超过6小时的时间，在基本无压力干扰和大约9001100C高温氛围中充分均质。使石灰品质特别是活性度得到了极大的优化。2. 生产规模与产品方案2.1生产规模根据水晶集团年产10万吨电石排放的电石尾气量作为配套活性石灰窑燃料的要求，经我公司与仔细核算，拟建设1座300t/d双梁式竖窑，年产活性石灰10万吨。2.2外部条件221原料生产冶金石灰原料是一种天然的碳酸钙（俗称石灰石），由于石灰石组成与物理机械性能不尽一样，因此要想生产出高CaO高活性度石灰，对于石灰石中CaC含量54%（见石灰石质量标准），力度均匀、尽量少含杂质。本工程采用石灰石原料要求4080伽，经原料场筛分或水洗后直接至窑前受料仓，年产10万吨石灰需用18万吨石灰石（由甲方提供物化指标）2.2.2燃料：电石炉尾气最大炉气量：4000Nm3/h另一炉2800Nrm正常炉气量：3200Nm3/h另一炉2000Nm3/h炉气温度为：600800C瞬间温度为：100092%16年作业天数330天17产品粒度1030mm18活性度320ml19CaO含量92%20单位产品电耗约45Kw.h/t21石灰石消耗1.78t/t灰22设备总重约300t23耐材总量约650t24钢结构总重约500t24竖窑大修周期5年4、热工部分4.1生产规模生产规模确定为年产10万t石灰，主要煅烧设备为1座日产300t双梁竖窑，年工作日330天，三班制，8小时作业。生产能力计算：小时产量：12.5t日产量：12.5tX24h=300t年产量：300tX330d=10万t（约）4.2热工流程简述合格料经窑前料仓落入上料小车送入窑，料面均匀下落，经预热带、煅烧带、冷却带，在煅烧带设置二层潜入式燃烧梁，上四下三共七根。燃烧梁延伸跨过窑的横断面，燃料通过燃烧梁均匀排列的喷嘴与空气混合喷射入窑体截面（石料床）混合燃烧。石料经11001300C高温煅烧，分解形成石灰落入冷却带，定时经6个出灰斗进行称量，进入储料斗，经皮带输送机进入成品仓。4.3热工设备的规格和设计参数窑壳总咼23.76m竖窑有效咼度21m竖窑有效径5414mmx4324mm竖窑有效容积454m3煅烧温度11001300C4.4窑体结构组成：441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12mn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12伽厚的箍筋板，壁增加一圈12伽厚的水平隔板，为消除四角处应力,在四角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，在不同高度设三个人孔，若干个检修门。4.4.2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，抵抗下降石料的机械摩擦与化学侵蚀，抵抗上升气流冲刷的能力，并且有隔热作用。窑衬材料直接关系到竖窑的寿命。窑衬在高温下受到下降物的磨损，上升气流的冲刷以与CaO勺化学侵蚀作用,工作条件比较恶劣损坏较快。窑衬厚度680mm工作层使用一级高铝砖，隔热层使用二级高铝砖和粘土耐火砖，保温层是硅藻土保温砖、硅钙板、纤维毡。443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和耐热能力。钢结构窑盖由钢板和不锈钢铆固件，加以耐热喷涂料和钢网组成。该结构窑盖制作安装方便，密封性也好。4.5竖窑管道4.5.1燃料系统：4.5.1.1技术参数：使用的燃料：电石炉尾气电石炉尾气主管道公称通径：DN600支管道为：DN4004.5.1.2功能：在主管道煤气进入支管道起点端，管道装有阀门组，阀门组装有电动蝶阀，电动盲板阀，电动调节阀，可保证燃气管道的流量、压力自动控制和调节,管道还设计有一个快速切断阀和两个防爆阀，在燃气压力超压时可快速切断燃气，迅速消除危险隐患，使炉窑得到安全保证。另外，管道还设有三个放散管,为管道检修时放散燃气，检修管道。为保证燃气质量还设有燃气取样管以便于经常取样检查燃气质量。4.5.2空气和废气系统4.5.2.1技术参数：空气管道公称通径：DN800（进出换热器的管道）主助燃风机流量：21381nVh风压：9068Pa冷却风机流量：12450riVh风压：5495Pa上集气罐至换热器废气管道支管公称通径：DN700废气管道至换热器总管公称通径：DN900换热器至除尘器管道公称通径：DN1000下吸气梁支管公称通径：DN300下吸气梁总管公称通径：DN450下吸气梁废气出换热器管公称通径：DN550引风机流量：96718nVh风压：15093Pa4.522功能首先助燃风机将外边的空气鼓送到换热器，在换热器里与炉窑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，而废气经换热器与空气热交换冷却后，经过除尘器除尘再通过引风机将废气排除到烟囱，烟囱里排出的是洁净的烟气。5. 供配电三电系统5.1概述5.1.1三电系统包括电气（PLC控制）、仪表、电讯三个系统的有关设施。5.1.2拟建设的石灰石竖窑由原料筛分、石灰石竖窑、储运系统、成品仓等部分控制组成。5.1.3供电方式甲方提供一路10KV电源至乙方高压柜，提供双回路380V,50Hz电源至乙方低压柜上桩头。5.2传动与其控制5.2.1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。本工程的引风机为高压控制，大助燃风机、小助燃风机、卷扬机电机采用低压变频控制，。5.2.2其它功率大于55kW的电机选用软启动方式。523无调速要求的一般传动系统采用普通交流电机的MCC空制系统。5.3电气控制室5.3.1根据本工程主要生产设备与辅助设施的分布位置，设置主电气控制室与分电气控制室。5.3.2各电气室的相对湿度要求不大于85%无接露。室保持正压。各电气室的温度要求一般为10-35C，其中PLC室的温度要求为15-25C。5.3.3各电气室的主要设备简述如下：5.3.3.1石灰石竖窑低压配电室（共18面）竖窑本体电控柜进线柜变频风机柜卷扬变频柜罗茨风机柜煤粉除尘柜螺旋计量变频柜窑底出灰柜补偿柜竖窑本体电控柜进线柜变频风机柜卷扬变频柜罗茨风机柜煤粉除尘柜螺旋计量变频柜窑底出灰柜补偿柜11111211计9面面面面面面面面面5.3.3.2石灰石竖窑公辅系统低配室（共7面）进线柜1面原料筛分电控柜1面储运电控柜1面母联柜1面导热油柜2面补偿柜1面5.3.3.3石灰石竖窑主控室（共14面）UPS电源柜1面竖窑PLC柜1面储运PLC柜1面操作员站1面工程师站1面电视监控操作台1面从站柜8面533.4高压室（共4面）进线柜1面计量柜1面出线柜1面引风机柜1面5.3.4变压器未考虑5.4检测仪表5.4.1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。5.4.2石灰石竖窑检测仪表窑料位检测一核子料位计（1点）出灰重量称量装置一料斗电子秤（6套）出灰温度-凯装热电偶（1点）导热油系统导热油温度一热电阻（11点）导热油流量一孔板流量计（1点）导热油压力一压力变送器（11点）导热油膨胀罐液位一浮球式夜位计（1点）窑壳温度一热电偶（23点）支管道煤气流量一孔板流量计或弯管流量计（1点）支管道煤气压力一压力变送器（1点）窑顶废气温度一热电偶（2点）废气经煤气、空气换热器换热后温度一一热电阻（2点）助燃风换热后温度热电阻（1点）助燃风压力一压力变送器（1点）助燃风流量一孔板流量计或弯管流量计（1点）风机轴承座温度一一热电阻（2点）冷却水进水管压力一压力变送器（1点）除尘器入口、出口差压变送器（1点）煤气换热后温度热电阻（1点）窑顶压力；一压力变送器（1点）压力一压力变送器（1点）5.5三电控制系统5.5.1计算机控制说明5.5.1.1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，实现全自动控制。5.5.1.2该系统主要设备均设置现场控制箱，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。5.5.1.3电动机驱动的设备设“运行”和“停止”显示在计算机画面上，在系统允许围以外的启动或者停止，发出报警信号。5.5.1.4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。5.5.1.5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。5.5.2防雷接地系统5.5.2.1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4欧姆。5.522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。5.5.2.3合理布线：电力线和信号线与PLC控制线分槽布置，且保持适当的距离。5.5.2.4接地系统地下部分甲方自理（土建施工时做）。5.5.3电信设施（甲方自理）原料筛分控制室、办公室、主控室等设置电信设备。5.5.4工业电视5.5.4.1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。5.5.4.2根据工艺要求，本工程在原料筛分、卸料装置、出灰装置、成品仓等设置摄像点共17个。A. 原料筛分（7台）供受料仓、窑前料仓加料作业与设备作业用摄像机7台。B. 出灰装置（4台）供6个电磁震动机卸灰与窑下平皮带作业用摄像机4台。C. 大倾角皮带机（1台）供大倾角皮带机尾作业用摄像机1台。D. 成品仓（3台）：成品仓大倾角机头、振动筛、可逆皮带作业用摄像机各1台。E. 窑顶（2台）料钟气缸与料车上料作业用1台。上述共计设置摄像机17台。在主控室用多画面监视器（计算机）进行监视，并设有80G硬盘录像机，对每个监控点的情况进行录像。6燃气6.1设计容与围燃气主管道、支管道与其附属设施的设计。包括各种控制阀门、管道、压力显示、温度显示、流量显示、排水、放散、氮气吹扫、防爆等。6.2工艺流程简述621电石炉尾气总管进入设备厂房上部，首先有可靠切断、放散、氮气吹扫的各种阀门、连接法兰等组成的阀门组，再经过两条尾气支管进入竖窑燃烧系统。6.2.2每条支管上都单独有可靠切断、放散、氮气吹扫的各种阀门、连接法兰等组成的阀门组。并有流量计计量燃气流量。6.2.3在燃气总管与支管的最低点有排水器。6.2.4在燃气总管与支管的最末端有防爆阀。6.2.5在竖窑前的燃气支管上有快速切断阀。6.2.6在竖窑上的燃气支管末端有燃气放散装置。6.3燃气到达竖窑前达到以下条件热值2400Kcal/Nm3压力1417KPa6.4防雷、防静电混合站要采取防雷、防静电措施。6.4.1管道与其金属支架均应焊接成通路，与接地网连接。6.4.2接地极顶端埋入地下0.8米，水平接地线埋深1米（相对室外地坪）。6.4.3接地装置安装参见标准图集86D563接地装置总的接地电阻小于4欧姆。6.4.4管道长度每250米，设一接地极。7. 给排水7.1设计围根据技术设计乙方只承担生产区域排水、生产用水线路设计，水源由甲方提供。7.2给水水质条件:冷却水入口压力0.2-0.4mpa入口温度35C硬度15（德国度）PH值7-8流量约30t/h7.3排水7.3.1厂区排水采用生产生活合流制。7.3.2因厂区高于路面，所以雨水采用自由排水。733生活用水和生产用水经排水沟一起排放至甲方指定的排放点，乙方只负责设计区域工程。8. 土建8.1概述8.1.1本工程拟建在电石厂规划区域，厂区地坪标高（略），工程地址条件良好，建议尽快完成详细地质勘察工作，以作施工图设计依据。8.1.2建、构筑物室外高差150mm8.1.3本设计建筑物容包括料场、受料仓、转运站、竖窑底座、设备厂房、成品仓、主控室、设备基础、场地硬化等。8.2厂区自然条件（略）8.3设计依据（1）电石工程勘察参考资料（2）建筑结构荷载规（3）建筑地基基础设计规（4）砌体结构设计规（5）混凝土结构设计规（6）建筑抗震设计规（7）建筑抗震设防分类标准（8）建筑结构可靠度设计统-(GB50009-2001(GB50007-2002(GB50003-2001(GB50010-2002(GB50010-2002(GB50223-95标准(GB50068-2001(JGJ79-2002)(JGJ79-2002)（9）建筑地基处理技术规（10）多孔砖砌体结构技术规9. 经济评价建设年产10万吨活性石灰车间，其窑型选用双梁式石灰竖窑，燃料为电石炉尾气，负压操作，降低产品热耗。设备简单，耐材形状简单，生产效率高，煅烧石灰质量好。10. 投资估算工程投资概算表序号项目重量单价（元）总价（万元）占总投资比例（%1土建工程（估算）30013.682设备费57026.003设备安装费23068515.7550.724供配电三电系统36016.425钢结构制作安装65016001044.746钢材700420029413.417耐火材料730130094.94.338筑炉73060043.82.009阀门40301.3710管路保温与油漆200.9111导热油系统853.8812原料筛分904.1013三气管道602.7414区域压缩空气、水、氮气管线401.8215运杂费100.4616设计费502.2817管理费120.6818现场服务费100.4619包装费30.1420不可预见费00.0021合计2192.455