【正文】 用使我國(guó)的冶金石灰生產(chǎn)工業(yè)無(wú)論是技術(shù)裝備、能源消耗還是產(chǎn)品規(guī)模質(zhì)量都得到了大幅提升。這些窯爐突出的問(wèn)題是產(chǎn)品質(zhì)量低、能耗高、污染大、單窯產(chǎn)量小等。 石灰工業(yè)同樣存在淘汰落后裝備， 提升整體技術(shù)裝備水平的迫切要求，石灰生產(chǎn)裝備的大型化已成必然。每年的產(chǎn)量基本都是以 20%以上的速度增長(zhǎng)。因此要想沏底治理土燒窯的污染，必須推行現(xiàn)代新技術(shù)石灰窯來(lái)解決需求的問(wèn)題。它因采用了現(xiàn)代技術(shù)，所以它能充分利用廉價(jià)能源，特別能利用原來(lái)對(duì)環(huán)境有污染的氣體作主要能源，變廢為寶。對(duì)利用這一新技術(shù)的企業(yè)，經(jīng)濟(jì)效益會(huì)有明顯增加。 1． 2 石灰窯的主要類型 目前，國(guó)內(nèi)活性石灰生產(chǎn)所使用的先進(jìn)窯種有回轉(zhuǎn)窯、邁爾茲窯、環(huán)形 套筒窯以及梁式石灰豎窯四種。 表 11 石灰窯性能比較 窯種指標(biāo) 回轉(zhuǎn)窯 邁爾茲窯 套筒窯 梁式豎窯 活性度 340~400ml （ 50g、石灰、 4NHCl 10min) 320~380ml （ 50g、石灰、 4NHCl 320~380ml （ 50g、石灰、 4NHCl 320~380ml （ 50g、石灰、 4NHCl 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 3 頁(yè) 共 29 頁(yè) 10min) l10min) 10min) 生過(guò)燒率 2~6% 3~7% 3~7% 3~7% 能耗指標(biāo) 1150~1660kcal/kg 動(dòng) 力消耗大 1050~1150kcal/kg 動(dòng)力消耗一般 1050~1150 kcal/kg 動(dòng)力消耗一般 1050~1150 kcal/kg 動(dòng)力消耗一般 粉率 25~35% 5~8% 5~8% 5~8% 環(huán)保指標(biāo) 粉塵含量 50mg/m3 粉塵含量 50mg/m3 粉塵含量50mg/m3 粉塵含量50mg/m3 投資 (相對(duì)比值 ) 大（ 1。 8） 更大（ 2~2。 5~2） 小（ 1） 耐材情況 異型磚種類多，砌筑復(fù)雜（用摸具） 異型磚種類較少，砌筑簡(jiǎn)單，通火道易壞 異型磚種類多，砌筑復(fù)雜，拱橋易損 異型磚種類少，砌筑簡(jiǎn)單 占地面積 大 較少 少 少 建設(shè)周期 8~10 個(gè)月 8~10 個(gè)月 8~10 個(gè)月 6~7 個(gè)月 維修情況 耐材損壞時(shí)必須?；?、卸料、降溫，周期較長(zhǎng)。 耐材損壞時(shí)必須?；?、卸料、降溫，周期較長(zhǎng)。 通過(guò)上表的對(duì)比可以看出，這四種活性石灰窯質(zhì)量指標(biāo)當(dāng)屬回轉(zhuǎn)窯突出，但其石灰粉率較高，比較適合水泥行業(yè)?？蛻艨筛鶕?jù)其 綜合性能諸如投資費(fèi)用、能原消耗、維修材料、停爐冷卻等方面權(quán)衡?，F(xiàn)分別介紹如下： 三路壓力系統(tǒng) ： 所謂“三路壓力系統(tǒng)”就是在冷卻帶上方裝置一層吸氣梁，將冷卻過(guò)石灰的熱氣抽出窯外，經(jīng)換熱器將熱量傳遞給助燃空氣之后 ,與窯頂廢氣匯合。這樣，在下層燃燒梁和下吸氣氣梁之間，形成了一個(gè)有足夠高度的后置煅燒帶。 C），但無(wú)壓力變化以及 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 4 頁(yè) 共 29 頁(yè) 氣流干擾，由煅燒帶向下運(yùn)行的石灰，其核心未分解部分可進(jìn)一步分解，使石灰生燒率大大降低，活性度提高。這樣會(huì)使燃燒梁燒嘴口處達(dá)到溫度（ 2300176。 二路壓力系統(tǒng) ： 所謂“二路壓力系統(tǒng)”就是在窯底部設(shè)置冷風(fēng)管并通入冷空氣，也被稱作二次助燃空氣（約占助燃空氣總量的 50~60%），二次助燃空氣冷卻石灰并逐漸被加熱升至煅 燒帶與該處的燃?xì)鈪R合參加燃燒。 C的煅燒帶，該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是石灰不易過(guò)燒，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單耐用，燃燒梁壽命要比“三路壓力系統(tǒng)”中的要長(zhǎng)些。石灰品質(zhì)較采用“三路壓力系統(tǒng)”的要差許多。 在改進(jìn)中保留了三 路壓力系統(tǒng)的后置煅燒帶，又吸納了兩路壓力系統(tǒng)分散燃燒的方式。C；下部燒嘴口空氣過(guò)量該處燒嘴口設(shè)定溫度為 950~1150186。燃燒梁上部燒嘴口溫度設(shè)計(jì)定值較原三路壓力系統(tǒng)的燃燒梁降低 400 186。另外，新型燃燒梁還采用航天熱障抗氧化陶瓷技術(shù)，并使用高鎳耐熱合金材 料，其平均使用壽命較兩路或三路壓力系統(tǒng)燃燒梁分別提高 8~10倍以上。 1． 3 梁式豎窯的優(yōu)點(diǎn) 雙梁式石灰窯是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，皮實(shí)耐用的現(xiàn)代石灰窯種，也是目前使用較多的石灰窯型之一，由意大利引入我國(guó)。 目前國(guó)內(nèi)的多個(gè)專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)在為客戶建造這種類型的石灰窯。但在消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的過(guò)程中，由于國(guó)內(nèi)有關(guān)企 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 5 頁(yè) 共 29 頁(yè) 業(yè)的技術(shù)水平、工藝能力以及生產(chǎn)理念所限，使得建造的該型窯存 在如下問(wèn)題：該窯的核心部件（燃燒梁）壽命過(guò)低，嚴(yán)重影響了石灰產(chǎn)量；石灰的生過(guò)燒率過(guò)高，往往不能使用戶滿意。在燃燒梁的設(shè)計(jì)、制造工藝上，經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，借鑒一些高科技工藝措施，如采用高鎳耐熱合金鋼、航天部門使用的熱障陶瓷以及新開發(fā)的煅燒工藝。使用新型燃燒梁的石灰窯，可大大減少窯體的維護(hù)次數(shù)，延長(zhǎng)了窯體的維護(hù)周期。 （ 2） 窯操作彈性大，從 50～ 110%任意調(diào)節(jié)，均能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，而且不影響石灰質(zhì)量和消耗指標(biāo)。 （ 4） .熱耗低，熱能利用合理，二次空氣通過(guò)冷卻石灰預(yù)熱，一次空氣通過(guò)預(yù)熱器預(yù)熱進(jìn)入燃燒梁，燃料完全燃燒，熱值充分利用。 （ 6） 燃用低熱值燃料時(shí)，除保留原窯型雙層燒咀梁外，還 設(shè)置了周邊燃燒系統(tǒng)，還可以采用三層燃燒梁使煅燒截面更加合理。 （ 8） 采取分別對(duì)燃?xì)鉄嶂导傲髁繉?shí)施檢測(cè)，并以此檢測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)對(duì)窯體各系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行控制，最終達(dá)到以燃?xì)饬髁縿?dòng)態(tài)控制活性石灰產(chǎn)量的目的。 1． 4 窯體結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 窯體呈準(zhǔn)矩形，窯體設(shè)置上下兩層燒咀梁和周邊燒嘴，窯體上部設(shè)置一層吸氣梁即上吸氣梁，上吸氣梁至進(jìn)料口為儲(chǔ)料帶，上吸氣梁至上層燃燒梁 之間為預(yù)熱帶，利用高溫煅燒后的窯氣預(yù)熱石灰石至煅燒的溫度，上燃燒梁梁至下燃燒梁之間區(qū)域?yàn)殪褵龓?，石灰石均勻煅燒成活性石灰，此區(qū)域根據(jù)石灰質(zhì)量、產(chǎn)量要求加以調(diào)節(jié)。石灰石加入窯內(nèi)緩慢經(jīng) 5 個(gè)區(qū)域往下移動(dòng)，煅燒分解成產(chǎn)品 —活性石灰。 （ 2） 采用兩層燃燒梁是該窯燃燒系統(tǒng)的核心部分，燃燒梁采用導(dǎo)熱油冷卻。從而保證了石灰的生過(guò)燒率和高的活性度。 （ 4） 在窯體下層冷卻帶位置設(shè)置下吸氣梁，下吸氣梁所設(shè)開孔與上吸氣梁開口原理相同，亦將使冷卻空氣均勻流動(dòng)，這樣在下吸氣梁以下就形成了冷卻帶，同 時(shí)在下吸氣梁與下燃燒梁之間形成了一段沒(méi)有壓力干擾后置煅燒帶，在后置煅燒帶內(nèi)石灰被充分解，大大提高了活性度及氧化鈣含量。 2 設(shè)計(jì)要求與方案確定 2． 1 生產(chǎn)規(guī)模 根據(jù)公司的要求，初步設(shè)計(jì)擬建設(shè) 2座 500t/d 雙梁式豎窯，年產(chǎn)活性石灰 33 萬(wàn)噸。在保證原料燃?xì)赓|(zhì)量、流量、熱值，正常穩(wěn)定操作的條件下，保證 33 萬(wàn) t/a產(chǎn)量，利用系數(shù)可提高到 178。 要求數(shù)值 如表 21 所示 ： 表 21 石灰窯要求數(shù)值 CaO ≧ 92% 活性度 320370ml（ 4mol/ml40177。 本工程采用石灰石原料要求 30～ 60 ㎜，經(jīng)原料場(chǎng)篩分或水洗后直接送至窯前受料倉(cāng)，年產(chǎn) 33 萬(wàn)噸石灰需用約 61 萬(wàn)噸石灰石。 5% 50Hz 低壓 177。 鍛燒區(qū)是在窯的中部 , 是窯內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的主要區(qū)域 , 也是全窯溫度集中的地方 , 中心溫度可達(dá) 1200℃ , 邊緣區(qū)域的最低溫度為 815℃。緞燒區(qū)的溫度和位置 , 決定于物料下降速度、混合料的粒度、風(fēng)量大小、風(fēng)壓高低、窯料配比等因素。進(jìn)人窯內(nèi)的空氣則被生石灰預(yù)加熱后 , 上升到鍛燒區(qū) , 參加燃燒反應(yīng)。 溫度對(duì)石灰石緞燒的影響 圖 31 石灰石煅燒速度與溫度的關(guān)系 石灰石鍛燒速度與溫度有極大關(guān)系。由圖可見 , 鍛燒溫度在 900℃ 時(shí) , 每小時(shí)只能鍛燒 ， 若在 1000℃ 時(shí) , 則每小時(shí)可燒透石灰, 加快 了 1倍，若是在 1100℃，就會(huì) 每小時(shí)燒透 ， 快了 3倍。如果緞燒區(qū)下 移 , 將使生成的石灰得不到充分冷卻 , 空氣得不到充分預(yù)熱 , 冷卻區(qū)縮短如果鍛燒區(qū)上移 了 , 石灰石預(yù)熱不好預(yù)熱區(qū)縮短 , 熱氣 就會(huì) 得不到冷卻 , 窯氣帶出 的溫度 量 就會(huì) 增加。例如同是 150℃ , 石灰?guī)С鰺崃繛?70890kj/1000kg, 以同樣重量的石灰石產(chǎn)生窯氣帶出熱量為 175140kj/1000kg, 要保證窯內(nèi)溫度穩(wěn)定均勻 的 正常生產(chǎn) , 必須做到 5 個(gè) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 11 頁(yè) 共 29 頁(yè) 均勻 ，就是： 石灰石粒度、焦炭粒度均勻 , 混合料分布均勻 , 出灰速度均勻 , 送風(fēng)量均勻。這是由于石灰的導(dǎo)熱系數(shù)小于石灰石的導(dǎo)熱系數(shù)。為了使熱量盡快進(jìn)人石塊 的 中心 , 就 必須保證窯溫。 以直徑為 4m的灰窯為例 , 當(dāng)緞燒區(qū)熱電偶顯示溫度為 690℃到 750℃時(shí)窯內(nèi)實(shí)際溫度要高出顯示溫度約 200℃左右 ,出窯的石灰生燒較多 , 約有 15%，如果入窯的石灰石粒度超過(guò) 200mm 的較多 , 石灰生的生燒現(xiàn)象就會(huì)更為嚴(yán)重。提 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 12 頁(yè) 共 29 頁(yè) 高控制溫度在 800℃以上 , 嚴(yán)格控制石灰石的粒度必須要小于 200mm, 那么生燒率就會(huì)降到一個(gè)允許的范圍內(nèi)。燃料的粒度過(guò)大 , 燃燒較慢 , 容易在石灰中殘存未燒盡的燃料 ,不但浪費(fèi)了燃料 , 還會(huì)出現(xiàn)生燒率增大、鍛燒不充分的現(xiàn)象。 如果石灰石粒度相差懸殊 , 那么 與燃料混合后 , 投人窯內(nèi) 會(huì) 形成物料分聚現(xiàn)象 , 靠窯壁的物料粒度大 , 阻力小 , 易燃燒 , 火層易上移 , 形成鍛燒區(qū)上移 , 窯頂竄火。布料器 保證運(yùn)行可靠 , 布料均勻。 燃料特征對(duì)石灰石緞燒過(guò)程的影響 石灰窯生產(chǎn)的固體燃料通常用焦炭與無(wú)煙煤作燃料 , 在生產(chǎn)中 燃料的固定炭含量越高越好 , 炭分、揮發(fā)分越少越好。揮發(fā)份的含量高 ,造成 的 火焰 就 長(zhǎng) , 鍛燒區(qū) 就會(huì) 增長(zhǎng) , 因此要求燃料固定炭高。風(fēng)壓的大與小會(huì)影響石灰窯的緞燒和鍛燒區(qū)的上移、下移 , 同時(shí)影響緞燒過(guò)程窯氣的變化。事實(shí)上對(duì) 直徑為 4m的石灰 窯來(lái)說(shuō) , 當(dāng)窯氣中含量為 31%到 33%時(shí) , 鍛燒 的石灰石就會(huì) 難以充分分解 , 生產(chǎn)的石灰中生燒量 可能升高到 15%到 20%. (b)一氧化碳低 , 說(shuō)明燃料燃燒完全 , 反之 ,則 說(shuō)明燃燒不完全 ， 另一方面 也 說(shuō)明 了窯內(nèi)溫度高、配比高 , 或局部燃料集中 , 使生成的 二氧化碳 還原成 為 CO （ c）一般要求空氣要足，一般為所需量的 倍，如果氧氣的濃度高的話，說(shuō)明供風(fēng)量大 ,不僅 浪費(fèi) , 也造成 很多 熱量損失。 （ d） 供風(fēng)壓力上不去 也 是窯況異常的信號(hào) , 要及時(shí) 的 分析處理。 3 .3 基礎(chǔ)熱工計(jì)算 原始材料：石灰石： CaCO3 %， MgCO3 % 原料塊徑：Φ 40~~Φ 120mm，原料平均塊徑：Φ 80mm 燃料：電