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張國(guó)棟1,2，李鑫2,3，羅旭東3
1 遼寧省非金屬礦工業(yè)協(xié)會(huì) 沈陽(yáng)
2 中國(guó)五礦集團(tuán) 鞍山
3 遼寧科技大學(xué) 鞍山
1 綜述
中國(guó)遼寧省南部地區(qū)（簡(jiǎn)稱遼南地區(qū)）菱鎂礦石儲(chǔ)量豐富，約32.5億噸，占世界的25.7%，占全國(guó)89.3%，是我國(guó)最重要的鎂質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)基地。該地區(qū)有各種鎂質(zhì)耐火材料及原料工業(yè)窯爐約3511座（條），年生產(chǎn)各種鎂質(zhì)耐火材料及原料約1000萬(wàn)噸以上，為我國(guó)鋼鐵、水泥、有色等工業(yè)提供了優(yōu)質(zhì)的鎂質(zhì)耐火材料，為全球高溫工業(yè)基礎(chǔ)材料提供了重要的支撐作用。
窯爐是生產(chǎn)鎂質(zhì)耐火材料的關(guān)鍵設(shè)備，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前遼南地區(qū)有輕燒氧化鎂反射窯1795座、重?zé)V砂豎窯335座、中檔鎂砂豎窯94座、高純鎂砂豎窯60座、電熔鎂砂爐1155座、鎂制品隧道窯72條、懸浮焙燒爐4座、回轉(zhuǎn)窯1條、多層爐2座。這些窯爐不同程度上均存在著能耗高、廢氣排放不達(dá)標(biāo)、生產(chǎn)環(huán)境差等問(wèn)題，與國(guó)家節(jié)能和環(huán)保要求有較大的差距。
如何降低鎂質(zhì)耐火原料窯爐能耗、減少有害物排放量、達(dá)到清潔生產(chǎn)環(huán)境，滿足國(guó)家節(jié)能及環(huán)境保護(hù)要求，是政府、企業(yè)及耐火材料科技工作者義不容辭的責(zé)任。
2 鎂質(zhì)耐火原料窯爐現(xiàn)狀及改進(jìn)措施
2.1 輕燒窯
輕燒窯用于菱鎂石的輕燒，輕燒溫度在900-1100 ℃之間。目前，遼南地區(qū)輕燒窯種類有反射窯、懸浮爐、沸騰爐、多層爐及回轉(zhuǎn)窯。
2.1.1 反射窯
反射窯全名為反射式豎窯，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作、造價(jià)低，是目前中國(guó)遼寧地區(qū)主要的菱鎂石輕燒窯爐，其數(shù)量為1795座，占輕燒窯爐數(shù)量的99 %以上。反射窯主要用來(lái)輕燒菱鎂石塊料和精礦粉壓球料。反射窯數(shù)量多，但技術(shù)裝備十分落后，主要表現(xiàn)在：
a. 容積小，產(chǎn)量低。容積一般為20-30 m3，少數(shù)為60 m3，產(chǎn)量10-30 t/d。由于產(chǎn)能小，故數(shù)量大、占地面積大、熱損失大、污染排放點(diǎn)多。1795座反射窯就是1795個(gè)污染排放點(diǎn)。
b. 裝備落后。原始型人工間斷的加料和出料，即人工每天出8次或12次料，勞動(dòng)強(qiáng)度大。
c. 熱耗高。單位產(chǎn)品熱耗高于7315 kJ/kg，標(biāo)準(zhǔn)煤消耗為250 kgbm/t以上，造成熱耗高的主要原因是出料溫度高（約1000℃）、產(chǎn)能小、間斷加出料操作等。
d. 污染嚴(yán)重。反射窯污染主要來(lái)源三方面，其一是出料，由于很難配置出料除塵設(shè)施，導(dǎo)致出料時(shí)粉塵飛揚(yáng)，崗位環(huán)境十分惡劣；其二是不配置排煙機(jī)，無(wú)法設(shè)置廢氣除塵器，導(dǎo)致大量的粉塵排至大氣；其三，由于間斷的加出料導(dǎo)致了燃料的間斷供給，致使燃料不完全燃燒產(chǎn)生了大量的黑煙。
由于反射窯數(shù)量大、容積小、裝備落后、能耗高、污染嚴(yán)重，因此，反射窯的升級(jí)改造轉(zhuǎn)型是輕燒窯爐研發(fā)的重點(diǎn)，開(kāi)發(fā)大容積、產(chǎn)能高、裝備先進(jìn)、低能耗、低污染的節(jié)能環(huán)保型輕燒豎窯代替現(xiàn)有的落后的反射窯勢(shì)在必行。其中節(jié)能環(huán)保型輕燒豎窯應(yīng)具有如下特點(diǎn)：
a) 大容積、高產(chǎn)量，有效容積不小于200 m3，日產(chǎn)量大于150 t/d，年產(chǎn)量大于5萬(wàn)噸以上。大容積好處在于：第一，窯的單位產(chǎn)品散熱量減少，降低了能耗；第二，減少了污染排放點(diǎn)，若遼寧地區(qū)建設(shè)80座200 m3的大容積輕燒豎窯即可代替1795座老式反射窯，污染點(diǎn)從1795個(gè)減少到80個(gè)，將會(huì)大大地將少地區(qū)的污染面積。
b) 裝備先進(jìn)，生產(chǎn)過(guò)程采用PLC控制，連續(xù)自動(dòng)上料、連續(xù)自動(dòng)出料、溫度及壓力等熱工參數(shù)自動(dòng)控制。
c) 節(jié)能環(huán)保，回收產(chǎn)品熱量，出料溫度小于120 ℃，能耗小于170 kgbm/t；配置布袋除塵器，廢氣排塵濃度小于50 mg/m3，具有配置脫硫脫硝裝置的可能性。配置密封出料裝置，減少崗位粉塵濃度至30 mg/m3以下。
2.1.2 沸騰爐及回轉(zhuǎn)窯
上世紀(jì)80年代，沸騰爐及回轉(zhuǎn)窯在海城鎂礦建成投產(chǎn)，生產(chǎn)效果很好。由于各種原因沸騰爐和回轉(zhuǎn)窯被拆除。
回轉(zhuǎn)窯具有自動(dòng)化程度高、產(chǎn)量大、產(chǎn)品質(zhì)量好、可處理30 mm以下小顆粒物料、燃料適應(yīng)范圍廣等特點(diǎn)。與上世紀(jì)80年代比較，現(xiàn)今的回轉(zhuǎn)窯技術(shù)已有了很大的發(fā)展，帶有豎式預(yù)熱器及冷卻器的回轉(zhuǎn)窯技術(shù)非常成熟?？煽紤]采用新型節(jié)能回轉(zhuǎn)窯輕燒菱鎂石碎礦?；剞D(zhuǎn)窯能耗約180 kgbm/t.成品，年產(chǎn)量大在10萬(wàn)噸以上，可配置除塵器及脫硝裝置?；剞D(zhuǎn)窯節(jié)能環(huán)保，是輕燒菱鎂石碎料的較理想熱工設(shè)備。
沸騰爐是輕燒5 mm以下菱鎂石碎料較理想的輕燒爐，輕燒在物料沸騰狀態(tài)下完成，輕燒溫度為900 ℃。沸騰爐的特點(diǎn)是輕燒速度快（小于10 min），輕燒溫度均勻，輕燒粉活性高（約60 s）。上世紀(jì)80年代海城鎂礦建設(shè)的沸騰爐生產(chǎn)出了高質(zhì)量的輕燒氧化鎂，為我國(guó)生產(chǎn)MgO≥ 98 %、顆粒體積密度≥3.30 g/cm3高純鎂砂做出了巨大的貢獻(xiàn)。該沸騰爐年產(chǎn)量為5000噸，產(chǎn)能較小，今后應(yīng)開(kāi)發(fā)多床組合式大型沸騰爐，產(chǎn)能在5萬(wàn)噸以上，滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求。
2.1.3 懸浮爐
懸浮爐用來(lái)輕燒粒度小于0.088 mm的浮選精礦粉，物料懸浮在高溫氣流中完成輕燒，輕燒速度快，3-5 s即可完成輕燒過(guò)程，亦稱“閃爍”輕燒。懸浮爐一般由3級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器、1級(jí)旋風(fēng)成品收集器、3級(jí)旋風(fēng)冷卻器、1個(gè)分解爐組成，輕燒溫度約900 ℃。目前，遼南地區(qū)共有4座懸浮爐。
我國(guó)第一座輕燒浮選精礦粉的懸浮爐于上世紀(jì)80年代末在海城鎂礦建成，年產(chǎn)輕燒粉為5萬(wàn)噸。該懸浮爐從德國(guó)伯力鳩斯公司(PoLysius)引進(jìn)，技術(shù)先進(jìn)，生產(chǎn)出了高質(zhì)量的輕燒粉，活性度小于30 s(檸檬酸法)，熱耗約4180 kJ/kg，折合142 kgbm/t.成品。利用該懸浮爐輕燒粉細(xì)磨后壓球，在高溫豎窯中生產(chǎn)出了顆粒體積密度大于3.34 g/cm3、MgO大于98 %的高純鎂砂。該懸浮爐也叫“POCAL”懸浮爐，國(guó)內(nèi)已對(duì)“POCAL”懸浮爐進(jìn)行了消化設(shè)計(jì)，并掌握了生產(chǎn)技術(shù)。 90年代中后期，該懸浮爐因故停產(chǎn)至今。
目前正在生產(chǎn)調(diào)試的懸浮爐有2座，建設(shè)中的懸浮爐為1座，均為國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)。國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的懸浮爐是以氧化鋁輕燒和水泥窯外分解技術(shù)為基礎(chǔ)，由于原料性質(zhì)不同，輕燒菱鎂石技術(shù)還需不斷完善和改進(jìn)。
“POCAL”懸浮爐有近5年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建議以“POCAL”懸浮焙燒技術(shù)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)大產(chǎn)能(10萬(wàn)噸以上)的懸浮爐。
2.1.4 多層爐
多層爐也叫耙式爐，在爐子高度方向上設(shè)有多層爐室，分預(yù)熱室、焙燒室及冷卻室。每層爐室設(shè)有帶懸臂的耙齒，懸臂固定在爐中心的立軸上，在立軸的轉(zhuǎn)動(dòng)下，耙齒隨之運(yùn)動(dòng)將物料從上層爐室耙到下層爐室。多層爐特點(diǎn)是可處理0-10mm碎塊料，自動(dòng)化程度高。遼寧地區(qū)第一座工業(yè)實(shí)驗(yàn)爐于上世紀(jì)80年代中期在大石橋耐火廠的實(shí)驗(yàn)廠建成，輕燒菱鎂石碎礦，燃料為重油，年處理規(guī)模為2000噸，設(shè)9層爐室，由于立軸技術(shù)不過(guò)關(guān)，常燒壞，因而實(shí)驗(yàn)終止。遼寧地區(qū)現(xiàn)有的2座多層爐從德國(guó)引進(jìn)，用來(lái)輕燒粒度為0.088mm的浮選精礦粉，輕燒溫度為1100℃，熱耗為5852kJ/kg，折合200kgbm/t。
用多層爐輕燒粒度小于0.088精礦粉，崗位粉塵大，工人操作環(huán)境差；
與懸浮爐比較:
1)多層爐投資大，1座年產(chǎn)10萬(wàn)噸輕燒鎂粉、設(shè)有19個(gè)爐室的多層爐造價(jià)約9000萬(wàn)以上，噸產(chǎn)品投資900元；同等規(guī)模的的懸浮爐投資約4000萬(wàn)，噸產(chǎn)品投資400元。
2)熱耗高，多層爐約200kgbm/t，懸浮爐約145kgbm/t。
從環(huán)保、能耗、投資比較來(lái)看，輕燒精礦粉較為理想窯爐是懸浮爐，多層更適合菱鎂石碎礦。
2.2 普通及中檔鎂砂豎窯
2.2.1普通鎂砂豎窯
普通鎂砂豎窯也稱重?zé)V砂豎窯，以菱鎂石塊料(80-120 mm)為原料，燃料為高熱值(熱值大于8000 kcal/kg)的無(wú)煙煤，采用一步煅燒工藝，礦石與煤塊混裝或?qū)友b入窯，煅燒溫度大于1700 ℃，生產(chǎn)氧化鎂含量為90-92 %、顆粒體積密度為3.0-3.1 g/cm3的低檔鎂砂。目前，遼寧地區(qū)有普通鎂砂豎窯335座。普通鎂砂豎窯是一種傳統(tǒng)的圓柱型老式豎窯，存在下列問(wèn)題：
1） 裝備陳舊落后，自動(dòng)化水平極低。沒(méi)有出料、加料設(shè)備，人工出料，人工加料布料，勞動(dòng)強(qiáng)度大。
2） 操作環(huán)境差。出料溫度高，平均約500 ℃，工人用鐵鍬或鐵鉤從窯門(mén)將料卸出，環(huán)境溫度高，不小心就被高溫鎂砂燒傷；工人在窯頂加料布料時(shí)常發(fā)生煤氣中毒事故等。
3） 熱耗高。單位產(chǎn)品熱耗超過(guò)10350 kJ/kg，標(biāo)準(zhǔn)煤耗超過(guò)350kgbm/t。造成能耗高的主要因素有：a)間斷式加出料操作（即每天8次裝料8出料），透氣性不好，燃燒不完全；b)出料溫度高，熱損失大；c）煅燒帶易上移，碎煤進(jìn)窯后即發(fā)生燃燒，窯頂冒火，廢氣溫度達(dá)1000 ℃以上，熱損失極大；d)窯體保溫效果不好，窯殼溫度大于100 ℃，熱損失增大。
4） 污染嚴(yán)重。由于窯頂結(jié)構(gòu)限制，廢氣量波動(dòng)大和廢氣溫度高等原因，無(wú)法配置出窯廢氣布袋除塵器，導(dǎo)致廢氣排放含塵量大，約在1000 mg/m3以上；頂部煤燃燒不完全，大量的黑煙排入大氣；煅燒溫度高（1700 ℃），燃燒過(guò)程產(chǎn)生大量的NOx及SO2（NOx約大于1000 mg/m3，SO2超過(guò)1000 mg/m3），大氣污染嚴(yán)重。
5） 生產(chǎn)效率低。常常發(fā)生結(jié)砣，處理結(jié)砣需要停窯，減少了窯的有效生產(chǎn)時(shí)間，降低了生產(chǎn)效率。
由于豎窯結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝限制，若繼續(xù)采用這種老式豎窯生產(chǎn)重?zé)V砂，上述問(wèn)題很難得到解決。開(kāi)發(fā)以煤粉、燃油或天然氣為燃料的高溫回轉(zhuǎn)窯可以解決上述問(wèn)題。回轉(zhuǎn)窯具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)量大、自動(dòng)化程度高、熱耗較低、可配置除塵器及脫硫脫硝裝置以解決污染問(wèn)題、物料在窯內(nèi)不宜結(jié)砣等優(yōu)點(diǎn)。上世紀(jì)80年代，大石橋耐火廠建設(shè)了1條φ3/φ3.6×60 m鎂砂回轉(zhuǎn)窯，配置爐篦預(yù)熱機(jī)和回轉(zhuǎn)冷卻筒，以煤粉為燃料，煅燒溫度大于1700℃，日產(chǎn)量約200 t/d，煤耗約400 kgbm/t。與當(dāng)年老式回轉(zhuǎn)窯比較，當(dāng)今回轉(zhuǎn)窯技術(shù)更先進(jìn)，可配置預(yù)熱效率和冷卻效率更高的豎式預(yù)熱器和豎式冷卻器，通過(guò)豎式預(yù)熱器物料溫度可預(yù)熱至900℃以上，通過(guò)豎式冷卻器助燃空氣可預(yù)熱至700 ℃以上，大大的提高了回轉(zhuǎn)窯的熱效率，能耗可降至350 kgbm/t以下。
綜上述，淘汰老式的重?zé)V砂豎窯，開(kāi)發(fā)新型鎂砂高溫回轉(zhuǎn)窯，是提高遼南地區(qū)重?zé)V砂生產(chǎn)裝備水平、減少污染的一個(gè)重要途徑。
2.2.2 中檔鎂砂豎窯
中檔鎂砂豎窯結(jié)構(gòu)與重?zé)V砂豎窯相同，亦屬于傳統(tǒng)的圓柱型老式豎窯。以菱鎂石輕燒粉壓球料為原料，以高熱值（熱值大于8000 kcal/kg）的無(wú)煙煤為燃料，采用二步煅燒工藝，球料與煤塊混裝或?qū)友b入窯，煅燒溫度大于1700 ℃，生產(chǎn)氧化鎂含量為94-95 %、顆粒體積密度為3.1-3.2 g/cm3的中檔鎂砂。目前，遼寧地區(qū)有中檔鎂砂豎窯94座。
少數(shù)中檔鎂砂豎窯在裝備上有了一些改進(jìn)，如增設(shè)了帶破碎功能的出料機(jī)及多點(diǎn)布料器。但是傳統(tǒng)圓柱型老式豎窯固有缺點(diǎn)并沒(méi)有得到解決。如生產(chǎn)效率低、人工間斷式出料加料、污染嚴(yán)重、物料易結(jié)砣、煅燒帶不穩(wěn)定、窯頂冒火等問(wèn)題依然存在。因此，建議開(kāi)發(fā)新型中檔鎂砂回轉(zhuǎn)窯代替老式的中檔鎂砂豎窯。
2.3 高檔鎂砂豎窯
高檔鎂砂豎窯學(xué)名為高溫豎窯（現(xiàn)場(chǎng)叫油燒鎂砂豎窯）。高溫豎窯用來(lái)煅燒MgO含量大于97 %、體積密度大于3.30 g/cm3的高檔鎂砂，目前遼南地區(qū)有60余座高溫豎窯。高溫豎窯特點(diǎn)是煅燒溫度高（大于2000 ℃）、利用系數(shù)大（大于7 t/m3·d）、連續(xù)加出料操作、單位產(chǎn)品熱耗低（小于500×4.18 kJ/kg）、高正壓操作、煅燒溫度均勻。
高溫豎窯是我國(guó)在上世紀(jì)80年代自行研制的超高溫鎂砂煅燒豎窯，試驗(yàn)高溫豎窯由原冶金部鞍山焦化耐火材料設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，1982年8月在遼寧鎂礦公司海城鎂礦金燒車間建成，試驗(yàn)窯效容積為3.5 m3，煅燒溫度大于2000 ℃，以裂化油為燃料，采用二步煅燒工藝煅燒高檔鎂砂，年產(chǎn)量為6000噸。從82年8月開(kāi)始，實(shí)驗(yàn)工作歷經(jīng)8年時(shí)間，期間經(jīng)過(guò)3次大修設(shè)計(jì)、4次試驗(yàn)，于1990年經(jīng)過(guò)冶金部技術(shù)鑒定，榮獲冶金部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。高溫鎂砂煅燒豎窯的研制成功，填補(bǔ)了我國(guó)超高溫煅燒技術(shù)的空白，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)生產(chǎn)高檔鎂砂的新紀(jì)元。為了滿足寶鋼的需求，86年我國(guó)從奧地利RCE公司引進(jìn)一座年產(chǎn)5萬(wàn)噸高檔鎂砂的高溫豎窯，在遼鎂公司海城鎂礦建成投產(chǎn)；90年鞍山焦耐院設(shè)計(jì)年產(chǎn)1萬(wàn)噸高檔鎂砂的高溫豎窯在營(yíng)口三協(xié)公司（中日合資）建成投產(chǎn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，90年代后期，高溫豎窯在遼南地區(qū)迅速發(fā)展起來(lái)，目前已達(dá)到60余座。
目前高溫豎窯存在如下問(wèn)題：
1） 出料溫度太高，平均500 ℃，熱損失約為14.3 kgbm/t，出爐機(jī)常被燒壞。
2） 窯殼溫度高，平均270 ℃以上，熱損失約為15.9 kgbm/t。
3） 向冷卻帶噴射冷卻水冷卻物料，熱損失約為3.6 kgbm/t。
4） 料封管密封，漏風(fēng)量大，約20 %，熱損失約為1.93 kgbm/t。
5） 一次空氣不預(yù)熱，增加了燃料消耗量。
6） 窯體為硬性結(jié)構(gòu)，窯殼易被高溫膨脹力擠壓破裂。
7） 沒(méi)有出料計(jì)量設(shè)施，出料量不穩(wěn)定，導(dǎo)致窯熱工制度不穩(wěn)定。
8） 沒(méi)有配備脫硫脫硝設(shè)施，廢氣中SO2和NOx嚴(yán)重超標(biāo)。
根據(jù)上述問(wèn)題，高溫豎窯應(yīng)在如下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn):
1） 進(jìn)一步降低能耗。
a) 降低出料溫度?；貜?fù)熱風(fēng)放散裝置，加大冷卻風(fēng)量，取消噴水裝置，將出料溫度從高于500 ℃降低到120 ℃以下，可節(jié)能約14.5 kgbm/t。
b）利用500℃放散熱風(fēng)預(yù)熱一次空氣，可節(jié)約約1.6 kgbm/t。
c）采用密封卸料閥，將漏風(fēng)量從20 %將至5 %以下，可節(jié)約約1.9 kgbm/t。
d）窯體結(jié)構(gòu)由硬性結(jié)構(gòu)改為軟性結(jié)構(gòu)，將窯殼平均溫度由270 ℃將至50 ℃以下，可節(jié)能約12.4 kgbm/t。
采用上述技術(shù)措施，每噸鎂砂可節(jié)能約30.4 kg標(biāo)煤，單位產(chǎn)品熱耗從500×4.18 kJ/kg可降到約290×4.18 kJ/kg，接近國(guó)外高溫豎窯水平。
2） 改燒天然氣。
改燒遼河油田天然氣，燃燒廢氣中二氧化硫含量極少，符合國(guó)家環(huán)保要求，同時(shí)可改善生產(chǎn)崗位環(huán)境。改燒天然氣后，燃?xì)飧壮錆M豎窯斷面，燃燒溫度更均勻，鎂砂質(zhì)量更均勻。2014年10月，中國(guó)五礦鞍山設(shè)計(jì)院與北方窯業(yè)公司為某耐火集團(tuán)公司一座高溫豎窯進(jìn)行了油改燒天然氣的設(shè)計(jì)改造，效果非常好，出窯廢氣中沒(méi)有了黃煙，生產(chǎn)崗位沒(méi)有了嗆鼻的油氣，鎂砂體密從燒油的3.27提高到3.29 g/cm3以上,最高產(chǎn)量可達(dá)210 t/d。為遼南地區(qū)60余座高溫豎窯油改天然氣提供了經(jīng)驗(yàn)。
3） 增設(shè)脫氮設(shè)施。
超高溫豎窯過(guò)?？諝庀禂?shù)大于1.6，溫度高達(dá)2000 ℃，燃料燃燒產(chǎn)生大量的NOx，約超過(guò)1500 mg/m3（參考高溫隧道廢氣中NOx含量），因此，脫硝是超高溫豎窯改進(jìn)的一件迫在眉睫的事情。
4）提高自動(dòng)化操作水平。
a）增設(shè)出料自動(dòng)稱量裝置，出料量與出爐機(jī)轉(zhuǎn)速、燃料量自動(dòng)連鎖，穩(wěn)定熱工制度。
b）配置出料溫度檢測(cè)及控制裝置，出料溫度與底風(fēng)量、熱風(fēng)排放量自動(dòng)連鎖，穩(wěn)定出料溫度，保證冷卻風(fēng)量穩(wěn)定供給。
c）設(shè)置窯內(nèi)溫度檢測(cè)裝置，在線檢測(cè)燃料燃燒溫度，根據(jù)溫度變化及時(shí)對(duì)燃燒系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，穩(wěn)定煅燒溫度。
2.4 電熔爐
電熔爐是生產(chǎn)電熔鎂砂的熱工窯爐，其熔煉溫度可達(dá)2800 ℃以上。目前，遼寧地區(qū)有1155座生產(chǎn)電熔鎂砂的電熔爐，年產(chǎn)電熔鎂砂約150萬(wàn)噸左右。
電熔爐數(shù)量大，但問(wèn)題多，主要問(wèn)題有：
1） 裝備落后，自動(dòng)化程度低。人工開(kāi)啟電振給料機(jī)加料，加料量與電極提升速度脫節(jié)，加料量不穩(wěn)定、工況不穩(wěn)定、電耗量大；人工將空車推入熔煉工位，人工用卷?yè)P(yáng)機(jī)將熔砣車?yán)鋈蹮捁の唬蝗斯び描F錘破碎500 mm以下的熔塊，勞動(dòng)強(qiáng)度大；人工揀選分級(jí)出不同質(zhì)量的成品。
2） 粉塵排放量大，污染嚴(yán)重。敞開(kāi)式電熔爐，不設(shè)爐蓋，粉塵排放量大，工作崗位環(huán)境十分惡劣。有的企業(yè)也設(shè)置了除塵器，但由于敞開(kāi)式熔煉，除塵效果甚微；熔砣脫殼沒(méi)有除塵設(shè)施，皮料揚(yáng)塵量大。
3） 容量小，大部分電熔爐的電容量為3200 kVA，一爐熔砣重量約10噸，生產(chǎn)效率低，能耗大。容量小，數(shù)量多（1155座），污染排放點(diǎn)多，污染面積大。
4） 高溫熔砣的熱量沒(méi)有回收措施，熱量損失大、生產(chǎn)崗位環(huán)境溫度高。
電熔爐發(fā)展方向：
1） 提高裝備和自動(dòng)化水平。①自動(dòng)連續(xù)式加料，加料量與電極提升速度采用PLC自動(dòng)連鎖，穩(wěn)定加料量和熔煉溫度，減少電耗量；②設(shè)置推車機(jī)，推車機(jī)將空車推入熔煉工位，同時(shí)將熔砣頂出熔煉工位；③采用破碎機(jī)破碎小于500mm以下的熔塊料；④設(shè)置剝離機(jī)，自動(dòng)剝離皮砂；⑤采用重力分離機(jī)對(duì)成品進(jìn)行分級(jí)。
2） 降低粉塵排放量，崗位粉塵排放量小于30mg/m3，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。①采用封閉式電熔爐，設(shè)置固定電熔爐蓋及粉塵排放口，配置專門(mén)電熔爐除塵器；②設(shè)置封閉式熔砣脫殼箱/屋，設(shè)置專門(mén)的皮料除塵器。
3） 采用大容量電熔爐，提高生產(chǎn)效率，降低能耗，減少污染點(diǎn)。目前，世界上最大的鎂砂電熔爐由德國(guó)西馬特（MSS）公司生產(chǎn)，其容量為7000kVA，產(chǎn)量1.6t/h，熔砣重約18噸。采用大容量電爐不僅可提高大結(jié)晶鎂砂的產(chǎn)率，同時(shí)可使遼寧地區(qū)電爐數(shù)量銳減，可從原來(lái)的1155座較少到642座，污染點(diǎn)從1155個(gè)減少到642個(gè)。
4） 回收高溫熔砣的熱量，提高電熔爐的熱效率。設(shè)置隧道式熔砣冷卻器，回收熔砣熱量，冷卻介質(zhì)可以為冷水或冷空氣，熱水可用于職工洗澡或冬季辦公室采暖，熱空氣可作為其他窯爐的助燃空氣。設(shè)置隧道式熔砣冷卻器，不僅回收了熱量，同時(shí)降低操作崗位的環(huán)境溫度。
2.5 隧道窯
隧道窯是一種生產(chǎn)鎂質(zhì)耐火制品（鎂磚/或鎂質(zhì)復(fù)合磚）的連續(xù)式高溫?zé)傻臒峁ぴO(shè)備，隧道窯自動(dòng)化程度高，是目前生產(chǎn)耐火制品的理想的熱工窯爐。遼寧地區(qū)有各種隧道窯72條，年產(chǎn)各種鎂制品約100多萬(wàn)噸。生產(chǎn)鎂制品的隧道窯溫度較高，在1650-1800℃之間。目前，鎂質(zhì)耐火制品隧道窯主要存在如下兩方面的問(wèn)題：
1）廢氣中二氧化硫及氮氧化物含量嚴(yán)重超標(biāo)，SO2＞1000 mg/m3，NOx＞1500 mg/m3,大氣污染嚴(yán)重。二氧化硫主要來(lái)源于高含硫的燃料油，氮氧化物主要來(lái)源于1650℃以上的燒成溫度。
2）斷面溫度不均，上下溫差較大，約在50-100 ℃之間，廢品率較高；成品出窯溫度高（約300-350 ℃），出窯廢氣溫度高（約400 ℃以上），窯熱損失大，能耗高。造成溫差大的原因是拱形斷面，出窯成品溫度和廢氣溫度高的主要因數(shù)則是目前的鎂制品隧道窯長(zhǎng)度較短所致。
鎂制品隧道窯發(fā)展方向：
1）環(huán)保。配置脫硫脫硝裝置，降低廢氣中SO2及NOx排放濃度。
2）節(jié)能減排。降低廢氣排放溫度至80 ℃以下，降低制品出窯溫度至50 ℃以下，噸制品能耗可降低約41 kgbm/t，減排CO2約69 m3 /t。研發(fā)矮、平、寬、長(zhǎng)型隧道窯是節(jié)能減排的主要技術(shù)措施，目前，國(guó)外隧道窯長(zhǎng)度發(fā)展到約500 m，平頂、高度小于700 mm、寬度大于2 m，這種隧道窯燒成溫度均勻，制品常溫進(jìn)出，排氣溫度低于50 ℃，節(jié)能環(huán)保；我國(guó)山西某耐火材料廠計(jì)劃在2017年建成長(zhǎng)度為300 m的矮、平、寬、長(zhǎng)型隧道窯，將為鎂制品隧道窯提供設(shè)計(jì)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。
評(píng)論區(qū)
