申光輝

（酒鋼集團(tuán)榆中鋼鐵有限責(zé)任公司，甘肅 榆中 730104）

1 生石灰消化工藝概述

1.1 生石灰消化的基本原理

所謂生石灰的消化反應(yīng)指的就是生石灰和水所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，生成氫氧化鈣的過(guò)程，如下式為該反應(yīng)的熱力學(xué)反應(yīng)方程式。

由該熱力學(xué)反應(yīng)方程式就能夠看出，這一化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)。通常情況下，生石灰在消化過(guò)程當(dāng)中，消化器當(dāng)中的溫度能夠高達(dá)100℃以上，通過(guò)監(jiān)測(cè)該化學(xué)反應(yīng)過(guò)程當(dāng)中的溫度變化發(fā)現(xiàn)，其最高溫度可達(dá)160～180℃。通常情況下，生石灰在消化反應(yīng)中所生成的氫氧化鈣純度并不是特別高，通常情況下都是由成分不同的石灰石進(jìn)行煅燒所得到的，再加上生石灰存在過(guò)燒以及生燒的情況，所以在生石灰的消化過(guò)程當(dāng)中，因?yàn)槠渲袚诫s了各種各樣的雜質(zhì)，并且存在著生燒以及過(guò)燒的情況，所以所加的水量和產(chǎn)生的熱量是存在較大的區(qū)別的[1]。

1.2 生石灰消化的主要工藝

Ca(OH)2是常見(jiàn)的鈣基脫硫劑中活性最好的一種脫硫劑，所以被廣泛應(yīng)用于脫硫工藝中。其可以在中低溫條件下實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫的目的，在未來(lái)有著非常廣闊的應(yīng)用前景。由于Ca(OH)2價(jià)格較為高昂，所以研究生石灰消化工藝技術(shù)的發(fā)展非常有必要。就當(dāng)前而言，采用怎樣的新工藝或者是新技術(shù)來(lái)降低脫硫劑的成本，并且保證脫硫的質(zhì)量和效率是燒結(jié)脫硫工作當(dāng)中最為重要的研究課題之一，隨著對(duì)生石灰消化工藝技術(shù)的不斷研究，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外也是取得了一些突破性的進(jìn)展，而且在不斷的向著更深層次方向研究。當(dāng)前所使用的生石灰消化工藝技術(shù)主要有兩種方法，即干法消化以及濕法消化。

濕法消化工藝：這一工藝主要是在消化罐當(dāng)中進(jìn)行，在消化罐內(nèi)生石灰會(huì)和大量的水產(chǎn)生充分的消化反應(yīng)，但是這一方法存在著一定的缺陷，那就是在消化過(guò)程需要耗費(fèi)大量的水資源，并且在此過(guò)程當(dāng)中消化的溫度也較低，所以需要大量的時(shí)間來(lái)進(jìn)行消化反應(yīng)，并且沒(méi)有辦法確保活性，從而容易造成管路堵塞的情況。

干式消化工藝：在近些年來(lái)，對(duì)于干式消化工藝的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在脫硫工藝當(dāng)中通過(guò)利用干式消化工藝，能夠有效避免管路堵塞等問(wèn)題，并且質(zhì)量以及活性也比濕法消化工藝更佳，在此過(guò)程中，是把一定質(zhì)量以及粒級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的生石灰投入到消化器當(dāng)中，然后加入一定量的水，讓其進(jìn)行充分反應(yīng)[2]。

1.3 生石灰消化的主要設(shè)備

采用上述這兩種生石灰消化工藝所使用到的消化裝置分別有：滯流式裝置、打漿式裝置和回轉(zhuǎn)式裝置等幾種。而在消化反應(yīng)進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中，所采用的攪拌方式主要可分為機(jī)械攪拌消化以及氣流擾動(dòng)攪拌消化兩種。就現(xiàn)階段而言，我們國(guó)家在脫硫工藝當(dāng)中，對(duì)于機(jī)械攪拌消化方式的使用最為廣泛，但是對(duì)于氣流擾動(dòng)攪拌消化方式的使用則相對(duì)較少。而對(duì)于機(jī)械攪拌消化方式又可細(xì)分為兩種，分別是葉片旋轉(zhuǎn)攪拌式消化裝置和旋轉(zhuǎn)噴水消化裝置。

2 螺旋式三級(jí)生石灰消化技術(shù)的研發(fā)

通過(guò)試驗(yàn)證實(shí)，在生石灰的消化反應(yīng)過(guò)程當(dāng)中，會(huì)釋放大量的熱量。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，溫度的上升速度也是非?？?，從反應(yīng)開(kāi)始的三分鐘之內(nèi)，溫度就能夠達(dá)到100℃以上，在消化反應(yīng)當(dāng)中，消化反應(yīng)所持續(xù)的時(shí)間以及所產(chǎn)生的最高溫度與生石灰以及水的比例有著直接性的關(guān)系[3]。所以，針對(duì)這一現(xiàn)象，在某鋼廠燒結(jié)廠專門(mén)研發(fā)出了一種螺旋式的三級(jí)攪拌干式生石灰消化裝置，而且將這一裝置在四燒車間的脫硫以及脫硝系統(tǒng)中進(jìn)行了應(yīng)用。從而實(shí)現(xiàn)了利用反應(yīng)過(guò)程中溫度的變化來(lái)對(duì)整個(gè)消化反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控的目的，并且通過(guò)進(jìn)行對(duì)生石灰的下料量還有噴水量進(jìn)行調(diào)整，來(lái)控制反應(yīng)過(guò)程當(dāng)中生石灰和水之間的比例；除此之外，通過(guò)進(jìn)行調(diào)整反應(yīng)空氣壓力，來(lái)控制水霧化的程度，這樣一來(lái)，就能讓水和生石灰之間的混合更加均勻，從而讓消化的質(zhì)量更高。

2.1 螺旋式三級(jí)生石灰消化工藝特點(diǎn)

為更好滿足當(dāng)前脫硫系統(tǒng)當(dāng)中所需消化品質(zhì)的需求，特意研發(fā)了更加高效且實(shí)用的螺旋式三級(jí)生石灰消化技術(shù)。

2.1.1 一般生石灰消化工藝特點(diǎn)

通常情況下，在生石灰消化工藝當(dāng)中，所采用的攪拌方法主要分為葉片旋轉(zhuǎn)攪拌式消化和旋轉(zhuǎn)噴水消化這兩種，但是這兩種方法都是存在著一定的弊端[4]。

（1）葉片旋轉(zhuǎn)攪拌式消化工藝所存在的主要弊端為消化控制時(shí)間比較固定，不具備較強(qiáng)的可調(diào)性；并且在消化反應(yīng)的過(guò)程當(dāng)中，需要確保消化反應(yīng)所使用的生石灰質(zhì)量能夠滿足活性要求，不然可能導(dǎo)致消化反應(yīng)不充分，從而出現(xiàn)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的情況。

（2）旋轉(zhuǎn)噴水消化工藝所存在的主要弊端是受其噴頭的位置較低，而生石灰在消化的過(guò)程中又具有較強(qiáng)的黏性，所以非常容易粘到噴頭上，造成噴頭的堵塞，從而導(dǎo)致噴頭的使用壽命短，而且會(huì)出現(xiàn)噴水不均的現(xiàn)象，導(dǎo)致混勻效果不佳。

2.1.2 螺旋式三級(jí)生石灰消化工藝特點(diǎn)

（1）新研發(fā)的螺旋式三級(jí)生石灰消化工藝能夠按照生石灰的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)消化反應(yīng)的進(jìn)程和速度，在該裝置當(dāng)中，噴頭所在的位置較高，所以會(huì)減少噴頭堵塞的情況，噴頭的使用壽命也就有所延長(zhǎng)。

（2）利用螺旋式三級(jí)生石灰消化工藝能夠?qū)⑺驂撼伸F化水，這樣一來(lái)，就能夠保證生石灰和水能夠充分的接觸并且混勻，從而提升混勻的效果，同時(shí)，螺旋式三級(jí)生石灰消化工藝能夠確保消化反應(yīng)的充分，在此過(guò)程中生石灰的溫度也能保持在較高的程度。

（3）螺旋式三級(jí)生石灰消化工藝的安全性、穩(wěn)定性以及可靠性更高，且維修更加方便，有著較強(qiáng)的可調(diào)節(jié)性，能夠?qū)崿F(xiàn)生石灰隨時(shí)用隨時(shí)消的目的。

（4）螺旋式三級(jí)生石灰消化工藝有著投資小、效率高、自動(dòng)化程度高、占用空間小以及對(duì)環(huán)境無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。

（5）螺旋式三級(jí)生石灰消化工藝所需要的能耗較小，且在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，所需的成本也較低，所以能夠節(jié)約大量的成本，為企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)利益[5]。

2.2 螺旋式三級(jí)生石灰消化工藝流程

螺旋式三級(jí)生石灰消化裝置工藝流程如圖1所示。消化裝置包括：1生石灰氣力輸送管道，2消石灰倉(cāng)，3生石灰倉(cāng)，4卸灰閥，5給料機(jī)，6螺旋消化器頂部霧化噴嘴，7霧化噴嘴壓縮空氣管道，8霧化噴嘴供水管道，9螺旋消化器，10消石灰氣力輸送風(fēng)機(jī)。

圖1 螺旋式三級(jí)生石灰消化裝置工藝流程圖

（1）生石灰倉(cāng)其進(jìn)料口是和生石灰氣力輸送管道相進(jìn)行連接的，在出料口當(dāng)中還設(shè)有卸灰閥，而卸灰閥又和給料機(jī)的進(jìn)口進(jìn)行連接；在給料機(jī)當(dāng)中有著輸送帶，在出料口處還連接了螺旋消化器進(jìn)料口；在螺旋消化器其出料口的位置設(shè)置了消石灰氣力輸送風(fēng)機(jī)，能夠把經(jīng)過(guò)三級(jí)消化后的消石灰輸送到消石灰倉(cāng)當(dāng)中，以方便脫硫工藝使用。

（2）在本次方案當(dāng)中，在壓力水管還有壓力空氣管當(dāng)中都是設(shè)置了調(diào)節(jié)閥，通過(guò)利用調(diào)節(jié)閥來(lái)對(duì)空氣流量以及水流量的合理控制，讓水能夠在噴嘴的位置進(jìn)行霧化，從而形成霧化水，如此一來(lái)，霧化水就能夠和固態(tài)生石灰粉之間實(shí)現(xiàn)充分接觸并混勻。

（3）在新型生石灰消化裝置當(dāng)中，可以將螺旋消化器分成三級(jí)，在這三級(jí)螺旋消化器的運(yùn)行中，都是利用變頻電機(jī)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并且在運(yùn)行的過(guò)程中，可以依據(jù)上一級(jí)反應(yīng)器當(dāng)中的溫度還有生石灰的給料量來(lái)對(duì)電流進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，確保消化反應(yīng)的充分。

（4）在一級(jí)螺旋消化器當(dāng)中，整個(gè)螺旋軸是貫穿了殼體的，在工作的過(guò)程中，螺旋軸就會(huì)帶動(dòng)著螺旋葉轉(zhuǎn)動(dòng)，從而推動(dòng)著正在和霧化水產(chǎn)生反應(yīng)的生石灰傳輸?shù)轿膊课恢?，并且在生石灰反?yīng)的過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)葉還能起到攪拌的作用，從而讓生石灰和霧化水混合均勻，當(dāng)生石灰到達(dá)一級(jí)螺旋消化器的尾部時(shí)，就會(huì)進(jìn)入到二級(jí)螺旋消化器當(dāng)中，二級(jí)螺旋消化器也是充分消化反應(yīng)區(qū)域，生石灰在二級(jí)消化器當(dāng)中會(huì)受到螺旋葉片的推動(dòng)，來(lái)到二級(jí)螺旋消化器的頭部位置，并進(jìn)入到三級(jí)螺旋消化器當(dāng)中，進(jìn)入之后，三級(jí)螺旋消化器會(huì)繼續(xù)推動(dòng)著完成反應(yīng)的生石灰向著其尾部傳輸[6]。

（5）在進(jìn)行三級(jí)消化裝置的設(shè)計(jì)時(shí)，為了節(jié)省空間，所以將其設(shè)計(jì)為三層，而在消化反應(yīng)的過(guò)程中，這三層當(dāng)中的溫度都不同，所以能夠?qū)ο磻?yīng)的進(jìn)程做到有效把控，通過(guò)進(jìn)行調(diào)節(jié)三級(jí)消化裝置的轉(zhuǎn)速來(lái)控制各個(gè)階段的反應(yīng)進(jìn)程，讓整個(gè)消化反應(yīng)在三層裝置當(dāng)中合理分配。

2.3 螺旋式三級(jí)生石灰消化實(shí)施效果

通過(guò)對(duì)于現(xiàn)有消化工藝進(jìn)行更新優(yōu)化，從而最終研發(fā)出了新的螺旋式三級(jí)生石灰消化技術(shù)，通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)證明，該技術(shù)在燒結(jié)煙氣脫硫工作當(dāng)中具有更好的效果。

將新研發(fā)的螺旋式三級(jí)生石灰消化技術(shù)應(yīng)用于生石灰消化反應(yīng)當(dāng)中，能夠?qū)τ跓Y(jié)煙氣脫硫以及燒結(jié)工藝發(fā)展起到一定的推動(dòng)作用。在燒結(jié)工藝當(dāng)中，因?yàn)樾枰磻?yīng)來(lái)為燒結(jié)的進(jìn)行提供熱量，因此這一技術(shù)可以為燒結(jié)工藝提供有效的服務(wù)。當(dāng)前，在燒結(jié)廠正在研究把一級(jí)螺旋生石灰消化裝置按照在燒結(jié)配料室的下料倉(cāng)位置，這樣就能夠通過(guò)利用這一消化技術(shù)提高燒結(jié)所得Ca(OH)2的質(zhì)量，而且還能夠?yàn)樘嵘旌狭蠝囟忍峁┧璧臒崃?。并且在燒結(jié)配料中也不需要采用三級(jí)螺旋消化裝置，只需要一級(jí)就能夠有效滿足燒結(jié)工藝的相關(guān)需求。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)踐證明，在燒結(jié)廠使用的螺旋式三級(jí)生石灰消化技術(shù)相較于以往的傳統(tǒng)技術(shù)而言，效果更佳，能夠更好的滿足燒結(jié)煙氣脫硫的需求，有著較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

（1）螺旋式三級(jí)生石灰消化技術(shù)能夠?qū)⑺M(jìn)行霧化處理，從而更好的和生石灰接觸，并且由于采用螺旋式的三級(jí)旋轉(zhuǎn)攪拌方式，生石灰的消化反應(yīng)也更加迅速，反應(yīng)更加充分，能夠達(dá)到更高的消化溫度，從而有效滿足脫硫的相關(guān)需求，而且更加的安全、穩(wěn)定、可靠，維修也更加簡(jiǎn)單。

（2）螺旋式三級(jí)生石灰消化技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，也為將來(lái)消化技術(shù)向著更加多元化的方向發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)于該技術(shù)的應(yīng)用也可能不僅僅局限于脫硫或者是脫硝工藝當(dāng)中，可以將這一技術(shù)應(yīng)用于更多的領(lǐng)域。

（3）螺旋式三級(jí)生石灰消化工藝有著運(yùn)行費(fèi)用低、空間占用率小、投資少、自動(dòng)化程度高以及對(duì)環(huán)境無(wú)污染等一系列的優(yōu)點(diǎn)，所以這一技術(shù)有著非常大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，也必將成為大多數(shù)企業(yè)的首選。