【正文】 基于石灰套筒窯的工作原理及設(shè)計 4 引 言 一、 新技術(shù)石灰窯種類 按燃料分有混燒窯，即燒固體燃料，焦炭、焦粉、煤等。氣燒窯包括燒高爐煤氣，焦爐煤氣，電石尾氣，發(fā)生爐煤氣，天然氣等。同時又有正壓操作窯和負壓操作窯之分。攻克了焦爐煤氣熱值高，火焰短的燃燒難題，可以使剩余焦爐煤氣得到充分利用。對中小鋼鐵企業(yè)、焦化企業(yè)、電石企業(yè)、和耐火材料工業(yè)都是非常好的節(jié)能、環(huán)保、增效的有效途徑。不同形式的石灰窯，它的 結(jié)構(gòu)形式和煅燒形式有所區(qū)別，工藝流程基本相同，但設(shè)備價值有很大區(qū)別。 沈陽工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 一、結(jié)構(gòu)原理 套筒窯窯體結(jié)構(gòu)說明及主要組成系統(tǒng) 圖 貝肯巴赫套筒窯 基于石灰套筒窯的工作原理及設(shè)計 6 在圖 1 中，料車 1 自動上料到窯頂，通過溜槽進入旋轉(zhuǎn)布料器，石灰石通過料盅 2，到上內(nèi)套筒頂部分布器，進行二次布料，然后進入窯體。 整個環(huán)形空間由外殼 4 和內(nèi)套筒 5， 7 組成。一個套筒窯有兩個燒嘴平臺 12，每個平臺上，沿窯體均布燒嘴，在煅燒帶分為三個部分，即 UB， MB 和 GZ。 石灰經(jīng)過并流煅燒區(qū) GZ 后 , 開始進入冷卻帶 CZ。石灰在液壓裝置的驅(qū)動下，經(jīng)出灰平臺 12，進入窯底料倉 15。 內(nèi)套筒 7 上有開孔 13 和氣道，循環(huán)氣體從此進入內(nèi)套筒。 上拱橋 16 由耐火材料組成，位于上燃燒室出口的上部，石灰石在向下移動的過程中，在上拱橋下形成一個 V 型的空間，兩邊布滿石灰石，熱量通過這個空間向石灰石里滲透，進行煅燒。 夾層的內(nèi)套筒內(nèi)外都有耐火材料，內(nèi)套筒采用空冷，冷卻空氣的出口管在上拱橋 16 內(nèi)的管 18，冷卻空氣從管 18 出來后，進入冷卻空氣環(huán)管 19。 沈陽工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 驅(qū)動空氣首先在 熱交換器中被預(yù)熱到 500℃，熱源是在上內(nèi)套筒 5 中出來的廢氣 , 被預(yù)熱的空氣先進入環(huán)管 20, 再到引射管。 由于在下燃燒室 10 內(nèi)助燃空氣過剩，因此煤氣充分燃燒。 由于石灰石不斷的分解，在并流區(qū) GZ 中氣體的溫度也逐漸下降。在逆流區(qū) UB 中，石灰石大部分已分解，這種滲透燃燒既不會影響石灰的質(zhì)量，也不會影響耐材。 套筒窯的主要組成系統(tǒng)： 原料系統(tǒng)、豎窯系統(tǒng)、成品系統(tǒng) 、液壓站系統(tǒng) 和必要的公用輔助設(shè)施。料場的石灰石用抓斗吊車抓入窯前供料料倉內(nèi)，基于石灰套筒窯的工作原理及設(shè)計 8 經(jīng)振動給料機運至振動篩篩分，振動篩有水平振動篩、園形振動篩、八角振動篩。 2） 套筒 窯系統(tǒng) 套筒 窯系統(tǒng)由環(huán)形套筒窯、稱量間、風機房、液壓站、配電室、控制室、廢氣除塵系統(tǒng)等組成。 3） 成品系統(tǒng)： 成品系統(tǒng)由運輸、產(chǎn)品分級設(shè)施及成品倉組成。 4 ) 液壓站系統(tǒng) ： 液壓站系統(tǒng)分為窯底液壓站和窯頂液壓站，一起放置于窯下鼓風機室。如果達到超低油位，立即報警并停機 。通風除塵包括套筒窯廢氣除塵、成品石灰篩分及物料轉(zhuǎn)運點除塵。首先在礦石堆場用挖機把原料（石灰石）送入地下受料倉，然后通過皮帶傳送等一系列的流程把原料送入石灰套筒窯體內(nèi)，在經(jīng)過一系列的流程最終得到產(chǎn)品。要求提供的石灰石是致密細晶粒結(jié)構(gòu)，少 熱爆裂塊，成分均勻穩(wěn)定。燒制石灰的基本原理就是借助高溫，把石灰石中碳酸鈣分解成氧化鈣和二氧化碳的生石灰。即完成生石灰產(chǎn)品的生產(chǎn)。但有幾點工藝原則是相同的即：原料質(zhì)量高，石灰質(zhì)量好；燃料熱值高，數(shù)量消耗少；石灰石粒度和煅燒時間成正比；生石灰活性度和煅燒時間，煅燒溫度成反比。 2) 作業(yè)率高。 3) 適用燃料范圍寬，可使用發(fā)熱值在 1600kCal/Nm3以上的低熱值煤氣，且煤氣壓力為 15kPa 左右的常規(guī)壓力。需引進的關(guān)鍵設(shè) 備重量僅數(shù)噸，主要是燒嘴系統(tǒng)和下拱橋部分耐火材料。采用冷卻氣熱量回輸、廢氣換熱等多種形式回收熱量，熱耗較低，一般在 950kCal/kg 石灰，大大低于回轉(zhuǎn)窯、焦炭豎窯、普通氣燒豎窯等窯型。 套筒窯的煅燒原理 套筒窯煅燒原理為并流煅燒與逆流煅燒 以下圖 圖 4 描述了兩種煅燒過程中窯內(nèi)氣流和物料的溫度變化曲線，圖中綠色代表了原料及產(chǎn)品的溫度曲線。 圖 4：并流煅燒過程 在并流煅燒過程中，由于物料流向與氣體流向是相同的，所以窯內(nèi)的氣流分布比較均勻，保證了在預(yù)熱帶和煅燒帶中氣體與物料始終是同向流動的。 我們通過以上分析，知道了并流煅燒在煅燒過程中的關(guān)鍵性，并且在生產(chǎn)實踐中也證實了并流煅燒對生產(chǎn)高活性石灰的重要性。 沈陽工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 二、 操作及工作運行規(guī)程 烘爐和投產(chǎn)操作 石灰石爐料的造橋和堵塞的危險。 在窯逐層用石灰石填滿之前，人工在卸料臺上放置小顆粒的石灰石，以防損壞窯底鋼結(jié)構(gòu)。一旦小顆粒石灰石料線達到了下部橋，出料推桿就以每 10 分鐘一個沖程操作來移動料柱．在上過橋已經(jīng)被石灰石遮蓋之 后，窯內(nèi)進一步用 40－ 80mm 規(guī)格的石灰石來填滿。 窯的加熱升溫，首先是所有的下部燒嘴用最低量的燃氣點火。也可以按 (僅是開始時 )大約1． 52． 2 來調(diào)節(jié)。 窯加熱升溫期間關(guān)于升溫的意見，必須根據(jù)耐火材料制造商提供升溫曲線(升溫曲線見附表 )，采用熱電偶測溫，對于下部燃燒室不應(yīng)超過約 10－ 15℃ /每小時。 基于石灰套筒窯的工作原理及設(shè)計 16 在下部燃燒室溫度穩(wěn)定升高約 3 到 4 小時的一段時間后，那么燃氣量做些增加。 在加熱升溫期間，豎窯內(nèi)的石灰石料必須連續(xù)向下運動，否則可能會引起堵塞。由于加熱升溫期間的初期廢氣仍然是冷的，因此廢氣蝶閥和石灰冷卻空氣蝶閥必須以廢氣風機電機不過載的形式調(diào)節(jié)。 上部燒嘴首先以可能的最少量燃氣點火，并用高富余量的助燃空氣，在溫度達到大約 1000℃時轉(zhuǎn)換成空氣不足燃燒。 必須注意以下三點的最高允許溫度值， 上內(nèi)筒放散溫度、上部過橋金屬導(dǎo)管溫度、下部內(nèi)圓筒體預(yù)熱空氣引出處的溫度 。如果溫度升得太快，那么就要減少燃氣量，或是增加助燃空氣量。 沈陽工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 在加熱升溫期間，只要豎窯廢氣出口處的溫度低于 200℃，那么“換熱器廢氣出口”蝶閥要保持關(guān)閉。在 此之后，灰塵閘板必須立即關(guān)閉以避免環(huán)境空氣的滲入 ! 只要廢氣溫度達到足夠高，在任何情況下“換熱器廢氣出口”的蝶閥都要打開，否則的話，換熱器內(nèi)部的管子可能會因冷凝由于灰塵沉積而堵塞。 如果豎窯停爐較長一段時間后，燃燒室的溫度已經(jīng)降到 900℃。這可能指的是溫度的增加必須以不超過 15℃／小時為標準以避免耐火磚襯里的損壞。 注意：加固螺釘必須固定得不太緊，否則的話，燒嘴面板可能會從耐火磚襯中彎曲出來，會變得很熱而損壞 ! 燒嘴板的隔熱包裝必須有規(guī)律地進行檢查，檢查他們適用的條件和正確的密封。 在豎窯加熱升溫之前，所有固定在外部鋼制殼上靠近下部耐火襯里的所有錨固螺栓必須要有 足夠的松開度，以致不會因加熱升溫時窯殼向外運動而扯開。 基于石灰套筒窯的工作原理及設(shè)計 18 套筒窯的熱工參數(shù)主要是溫度和個部分氣體的流量，參數(shù)控制按下表。 最小的石灰豎窯產(chǎn)量大約是常規(guī)額定產(chǎn)量的 70％，以近擬值算。 這種狀況取決于物料的顆粒結(jié)構(gòu)，而很大程度上取決于粘附雜質(zhì)可能會引起物料粘結(jié)。 如果窯內(nèi)物料流動產(chǎn)生了很大的不規(guī)則性，那么石灰的卸料速度就要立刻增加。 由于采用了電氣聯(lián)鎖系統(tǒng)，風機和鼓風機只能按照下列順序進入運行狀態(tài)： 內(nèi)部圓桶體冷卻空氣鼓風機啟動 廢氣風機啟動：在啟動風機之前，要特別注意“廢氣”蝶閥的是關(guān)閉狀態(tài) ! 廢氣風機只有在內(nèi)部圓筒體冷卻空氣已經(jīng)有足夠壓力后才能啟動。 如果在此聯(lián)鎖鏈節(jié)上有一個裝置失敗，那么已成功啟動的裝置都將自動切斷關(guān)掉。 啟動和聯(lián)鎖順序如下： l－ 3 和總助燃空氣的供給一樣的順序以便最終能獲得足夠的驅(qū)動空氣壓力。 啟動點火設(shè)備的主接觸器，把電子氣動操縱的主燃氣閥打到“開”的位置。 單個燃氣燒嘴的操作 燃氣壓力調(diào)節(jié)裝置將石灰窯總環(huán)形管中的壓力調(diào)節(jié)到約 1500mmWG。 燒嘴燃氣管的手動閥打開一個最小位數(shù)。 電子點火槍伸入燃燒室內(nèi)到預(yù)定的停止位置，并同時操縱電子槍的開關(guān)鍵，按下燒嘴控制開關(guān)的啟動鍵，以便能打開電子－氣動操縱的相對應(yīng)各燒嘴的燃氣閥。否則 Uv 傳感器將認可無火焰，則電子氣動操縱切斷閘板將自動關(guān)閉到該燒嘴的所有燃氣供應(yīng)。信號燈紅色表示點火程序失 敗。 在燃氣已經(jīng)成功點火之后，點火槍從燃燒室內(nèi)返回退出，點火槍進入燃燒室的通道必須用球閥嚴密。并在 U 形管壓力計的幫助下手動調(diào)節(jié)水柱。 注意：火焰可能會回火 ! 如果火焰已經(jīng)熄滅，那么供應(yīng)給燒嘴的燃氣將立即切斷，因為 UV 傳感器沈陽工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 沒有信號。 這種情況時，操縱閥也將關(guān)閉： (1)如果空氣壓力不足，需要操作閘板； (2)如果燒嘴啟動聯(lián)鎖環(huán)節(jié)中有中斷； (3)如果燒嘴控制開關(guān)已經(jīng)切斷； 操作故障 在發(fā)生故障時 (例如超溫、燒嘴板受熱等 )相關(guān)的燒嘴立即切斷，并且在故障消除后，燒嘴才能重新啟動。 停止按下位于控制室以及窯內(nèi)各燒嘴平臺上的按鈕，在窯的各個平臺上應(yīng)當安放有滅火器。保持循環(huán)氣體溫度的恒定通常是通過對卸料裝置的時間延遲進行相應(yīng)設(shè)定，對石灰窯產(chǎn)量進行較小的變動而實現(xiàn)的。 必須保持恒定的值是循環(huán)氣體的溫度。 如果石灰冷卻空氣量保持恒定，那么循環(huán)氣體的溫度將是離開順 流段廢氣溫度的一個函數(shù)關(guān)系。 如果進入順流段的物料有較高的煅燒度，那么就會從順流段的氣流中吸收較少的熱量，循環(huán)氣體的溫度就升高。 改變石灰卸料速度，就能影響石灰留在窯內(nèi)各段的停留時間。 與此同時，大量的熱石灰將進入冷卻段，由此石灰冷卻段出口端的石灰冷卻空氣溫度就會升高，對此，循環(huán)氣體溫度首先會進一步升高。 在對卸料速度再次進行調(diào)整之前，冷卻段和順流段必須再次平衡。 白天和黑夜之間，氣候變化之后引起較大大氣溫度變動，也將因石灰冷卻空氣入口溫度的變化而引起循環(huán)氣體溫度的波動。 循環(huán)氣體溫度通常的范圍大約在 800℃和 930℃之間。 對有大量雜質(zhì)的石灰石必須特別注意，因為這類物料在循環(huán)氣體溫度升高時有可能會出。 燃氣輸入熱量變動的調(diào)節(jié) 石灰質(zhì)量也可通過改變熱量輸入來進行調(diào)節(jié)。 通過變動下部燒嘴的燃氣量，就能保持循環(huán)氣體溫度在一個理想的數(shù)值上。石灰窯工作時總是填