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專家詳解第三代新型節(jié)能環(huán)保石灰窯關(guān)鍵技術(shù)
2013-10-28 10:52:12 來源：
一、概 述
二、SDJHS型“第三代”石灰豎窯的工藝與裝備特點介紹
三、記者采訪綜述
一、概述
1、生產(chǎn)“工業(yè)石灰”時與普通石灰豎窯的技術(shù)對比：
“工業(yè)石灰”概念是近年來出現(xiàn)的，它是指用工業(yè)的方法生產(chǎn)、同時又作為工業(yè)原料的氧化鈣，它在冶金、化工、鋁業(yè)、造紙和食品等行業(yè)有著不可替代的地位。依照應(yīng)用領(lǐng)域的不同，質(zhì)量控制指標(biāo)略有差異，它的命名也有區(qū)別，當(dāng)用于冶金行業(yè)時，被稱為“活性石灰”，而用在非冶金行業(yè)時，則在“石灰”前面冠以相應(yīng)的行業(yè)，例如化工石灰、醫(yī)用石灰等等。用于建筑業(yè)的石灰稱為建筑石灰，建筑業(yè)對石灰的要求不高，目前國內(nèi)還沒有建筑石灰的國家標(biāo)準(zhǔn)，通常所說的工業(yè)石灰一般不包括建筑石灰。
在工業(yè)領(lǐng)域制造石灰有兩種方法，一種是豎窯（又稱立窯）技術(shù)，另一種是回轉(zhuǎn)窯技術(shù)，回轉(zhuǎn)窯雖然煅燒的石灰活性度較高、石灰質(zhì)量較穩(wěn)定，但是投資大，單位日產(chǎn)石灰投資一般都800-1200元/噸（如日產(chǎn)600噸石灰工程投資在4500-6500萬元），令投資人望而卻步，一定程度上制約了行業(yè)發(fā)展，而且存在著能耗高（生產(chǎn)每噸石灰用煤量在200-300kg，用電在45-55度范圍）、碳酸鈣分解率低（23-28%）等問題，其生產(chǎn)成本一直與市場石灰銷售價格接近，利潤極低，個別的已經(jīng)沒有利潤可言，所以，如果民間個人投資回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)石灰用于市場銷售是沒有投資價值的，如果回轉(zhuǎn)窯在冶金行業(yè)利用剩余的高爐或焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)石灰在企業(yè)內(nèi)自用是可行的，其石灰產(chǎn)品各項指標(biāo)都可以滿足鋼鐵行業(yè)的需求。
目前國內(nèi)80-90%的石灰產(chǎn)量都來自于豎窯，但是，普通豎窯生產(chǎn)存在很多缺點，如窯的利用系數(shù)低，在0.3-0.5以下；耗能高，每噸灰用煤量在180-220kg以上；石灰活性度極低，在200-250ml范圍內(nèi)；由于普通窯爐絕大多數(shù)為上部開口或半開口結(jié)構(gòu)，所以很難進行進行除塵治理，環(huán)境污染嚴(yán)重，加料和出灰?guī)缀跞咳斯ぶ苯硬僮�，勞動強度大，�?yán)重?fù)p害了操作工的身體健康；產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，生、過燒、結(jié)瘤一般在30%以上，而且不能及時控制和處理；國家已經(jīng)在2006年開始對此類窯型進行強制拆除。在“十二五”規(guī)劃中，國家已經(jīng)把“生產(chǎn)系數(shù)低于0.5，噸灰耗煤量高于150kg，無環(huán)保治理設(shè)施”等作為下一步淘汰普通高耗能石灰豎窯的硬性指標(biāo)。
根據(jù)中國國情，國內(nèi)唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司等單位在1998年就引進參考了日本河合株式會社、日本住友金屬、日本田邊化工、日本武合機器等多家的石灰豎窯新技術(shù)新裝備，在十幾年的發(fā)展中，遵照“吸收創(chuàng)新為主，引進學(xué)習(xí)為輔，以適應(yīng)國情為宗旨，以用戶滿意為標(biāo)準(zhǔn)”的精神，在綜合了國內(nèi)多種窯型的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國原料與燃料及產(chǎn)品要求的多樣化，唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司率先設(shè)計成功了SDHJS型“第三代節(jié)能環(huán)保全自動機械化石灰豎窯（三段式多功能自控節(jié)能環(huán)保豎窯）”，并形成多項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)。以原日本技術(shù)為原型的國內(nèi)*代及第二代新型節(jié)能環(huán)保豎窯，在國內(nèi)已廣泛推廣，已經(jīng)建成達產(chǎn)近三百座。近幾年來以它節(jié)能顯著、環(huán)保達標(biāo)、自動化程度高、成品質(zhì)量高、建造成本低、建成周期短等優(yōu)點深受到國營大中型、民營個體企業(yè)和國外許多國家的青睞。隨著國家產(chǎn)業(yè)政策的要求，在綜合了國內(nèi)石灰產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與需求的基礎(chǔ)上，自2010年開始，隨著唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司“第三代具有國際先進水平的節(jié)能環(huán)保全自動機械化石灰豎窯”技術(shù)的推出，標(biāo)志著我國混燒石灰豎窯煅燒技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外具有領(lǐng)先水平。
2、該項技術(shù)的淵源于發(fā)展：
該項技術(shù)原型引進與日本，而創(chuàng)新發(fā)展確是由中國多家公司不斷完善完成的，該項技術(shù)*代至第三代的發(fā)展具有如下特征：
（一）：“*代”技術(shù)的引進與應(yīng)用：在上個世紀(jì)60年代曾經(jīng)為我國石灰行業(yè)做出過重要貢獻的機械化石灰豎窯，隨著石灰產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，以及國外先進的石灰窯技術(shù)的引進，我國老式機械化石灰窯技術(shù)裝備落后、石灰質(zhì)量低的劣勢突顯，昔日的風(fēng)光一掃而進，甚至有人把其與土窯相提并論，被推到了淘汰的邊緣。
馬鋼、安陽鋼鐵公司于1989年與日本河合公司聯(lián)合對老式機械化石灰豎窯進行了技術(shù)改造，根據(jù)石灰生產(chǎn)原理，從原料的篩分、混合、布料、窯溫的調(diào)整、供風(fēng)布風(fēng)、出灰、除塵等都進行了技術(shù)改造，并且重新修訂了生產(chǎn)工藝操作制度，與1990年5月投產(chǎn)后，效果非常明顯。該技術(shù)的引進與成功的改造應(yīng)用標(biāo)志著國內(nèi)*代新型節(jié)能環(huán)保石灰豎窯在國內(nèi)進入了試應(yīng)用階段。
近幾年，馬鋼通過對公司內(nèi)新引進的一批先進的石灰窯（套筒窯、佛卡斯窯、麥爾茲窯）技術(shù)進行消化吸收，吸取了一些先進技術(shù)，對公司內(nèi)三座250m³機械化石灰窯再次進行改造升級，實現(xiàn)了全自動化控制，三座窯只需2名操作工，單窯日產(chǎn)量從*次改造后的220噸提高到280噸，利用系數(shù)從0.88提高到1.12，每公斤灰熱耗能從1050kcal降低到960kcal以下，活性度從240ml提高到330ml，生過燒率從平均18降低到平均2.72，經(jīng)公司煉鋼測算，從原噸鋼用灰85kg降低到50kg以下。改造后的石灰窯所產(chǎn)石灰達到了一級冶金活性石灰的標(biāo)準(zhǔn)。
業(yè)界曾經(jīng)認(rèn)為我國機械化石灰豎窯是落后大的、是不成功的，馬鋼的石灰窯改造成功案例證明，只要按照石灰煅燒工藝的要求進行改造或者建設(shè)新工程，就能變落后為先進，使我國機械化石灰豎窯與國外先進的窯型相媲美，再現(xiàn)昔日的輝煌。
（二）：“第二代”技術(shù)的開發(fā)與推廣：
1990年4月20日點火投產(chǎn)、6月23日正式驗收通過的安陽鋼鐵公司170m³混燒焦炭石灰豎窯，標(biāo)示著我國新型節(jié)能石灰豎窯在我國的正式推廣應(yīng)用，該工程為安陽鋼鐵公司與日本住友金屬、日本河合石灰、田邊化工機等聯(lián)合設(shè)計、制造、建設(shè)的活性石灰豎爐。建成后形成了生產(chǎn)穩(wěn)定正常、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良、能耗低、經(jīng)濟效益好、崗位環(huán)境好等特點的新一代活性節(jié)能豎爐。
通過1990年至2010年20年的發(fā)展與應(yīng)用，已經(jīng)形成了具有中國國內(nèi)應(yīng)用特點的“現(xiàn)代”石灰豎爐，技術(shù)在不斷的進步與提高，材料與裝備的國產(chǎn)化已經(jīng)形成，各項技術(shù)指標(biāo)在不斷突破，尤其在冶金行業(yè)應(yīng)用發(fā)展較快，目前國內(nèi)建設(shè)的150-500m³新型混燒石灰豎窯已經(jīng)超過了300座。
該技術(shù)的成功推廣應(yīng)用，為我國機械化石灰窯建設(shè)與發(fā)展起到了示范作用，該窯型被業(yè)界稱作“具有國際先進水平的自動化節(jié)能環(huán)保石灰窯”是不為過的。
（三）：“第三代”技術(shù)的創(chuàng)新與推廣：
唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司自2002年開始應(yīng)用“*代”、“第二代”等先進理念后，不斷創(chuàng)新與改進，以節(jié)能為為宗旨、從技術(shù)應(yīng)用的多元化與產(chǎn)品的多樣化為發(fā)展方向，經(jīng)過近10年的摸索與研究并對公司建設(shè)的近百座不同石灰窯窯型進行了“優(yōu)中選精、揚長避短”的再次創(chuàng)新研發(fā)，與2010年成功研制推出了“第三代具有國際領(lǐng)先水平的節(jié)能環(huán)保全自動機械化石灰豎窯”。
從“第二代”技術(shù)的“具有國際先進水平”到“第三代”的“具有國際領(lǐng)先水平”，“從“先進”到“領(lǐng)先”雖然只有兩個字的區(qū)別，確區(qū)分了該項技術(shù)在新形勢下的發(fā)展方向與技術(shù)水平。
首先，從燃料的應(yīng)用范圍有了進步，原日本豎窯燃料選用較固定，要求只能使用“冶金二級以上焦炭、粒度在30-40mm”，“第三代”窯型使用的燃料非常廣泛，既可以使用焦炭同時也可以使用無煙煤、煙煤、焦丁(5-20mm)、蘭炭、壓塊型煤等多種燃料，而且對燃料的熱值也不做硬性要求。
產(chǎn)品的“多樣化”生產(chǎn)是新窯型的主要特征之一：原日本豎窯及“*、二代”改進型豎窯，其生產(chǎn)原理及產(chǎn)品生產(chǎn)只是針對了冶金灰的生產(chǎn)，生產(chǎn)理念提倡“高產(chǎn)、高活性”，但是，我國的石灰應(yīng)用行業(yè)非常廣泛，不僅在建筑業(yè)、冶金行業(yè)有較大需求，其他行業(yè)如：電石、電廠、碳酸鈣、造紙、制堿、氧化鋁等行業(yè)也是產(chǎn)品需求大戶，各行業(yè)所用的石灰產(chǎn)品質(zhì)量及要求是有很大區(qū)別的，“*、二代”窯型的單一化工藝設(shè)計是不能滿足各行業(yè)產(chǎn)品要求的。“第三代”技術(shù)提出的“三段式多功能自控節(jié)能環(huán)保豎窯”技術(shù)就是作為上述出發(fā)點來研制的。通過對“第三代”窯型的多次改進設(shè)計，該窯型已經(jīng)可以同時（需進行工藝調(diào)整）生產(chǎn)冶金灰、碳酸鈣用灰（輕鈣、重鈣、活性鈣、納米鈣等用灰）、電石用灰、電廠脫硫用灰、氧化鋁用灰、制堿用灰等及其它行業(yè)用灰，而且還可以回收“二氧化碳”氣體，做到了產(chǎn)品多樣化，使石灰生產(chǎn)建設(shè)單位的石灰產(chǎn)品銷售渠道更廣泛、更具有市場競爭力。
新窯型的“多功能”也是主要特征之一：該窯型在工藝設(shè)計、裝備選型上充分的彰顯了其“多功能性”，在裝備配置設(shè)計中，該窯型在燃煤混燒的基礎(chǔ)上可以同時用高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、天然氣、煤氣發(fā)生爐煤氣氣體及煤粉噴吹等方式煅燒石灰，該窯型在生產(chǎn)高品質(zhì)石灰的同時也可以作為“鐵礦石磁化焙燒”、“高嶺土焙燒”、“鋁礬土焙燒”、“石煤提釩焙燒”等多品種的產(chǎn)品生產(chǎn)選擇，該技術(shù)的推出，對我國豎窯在多領(lǐng)域應(yīng)用于開發(fā)上起到了示范作用，極具推廣價值。
新窯型的“產(chǎn)量彈性調(diào)節(jié)”功能也是創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)：一般的豎窯工藝設(shè)計中只能考慮把產(chǎn)量*大化，所以在生產(chǎn)中如果根據(jù)下游產(chǎn)品使用量調(diào)整生產(chǎn)操作很難實現(xiàn)，新窯型在設(shè)計中通過供風(fēng)方式調(diào)整、配風(fēng)調(diào)整、配料調(diào)整、煅燒料位調(diào)整等方式，可以在30-100%范圍調(diào)整產(chǎn)品產(chǎn)量。
該窯型工藝技術(shù)及裝備制造技術(shù)已經(jīng)申請專利，被“北方爐窯協(xié)會”在2010、2011年度唯一重點推薦推廣技術(shù)，并獲得了“2010年度石灰行業(yè)節(jié)能標(biāo)兵”稱號、被確定為“石灰窯設(shè)計建造示范單位”、獲得了“2010年度石灰行業(yè)新技術(shù)貢獻獎”特等獎、獲得了“2010年度石灰行業(yè)新裝備創(chuàng)新獎”一等獎、獲得了“2010年度石灰行業(yè)資助示范工作模范獎”稱號、5項研制的新技術(shù)作為“北方爐窯協(xié)會”專利技術(shù)申請重點推薦項目。
3、“第三代具有國際領(lǐng)先水平的節(jié)能環(huán)保全自動機械化石灰豎窯”主要技術(shù)特點：
主要綜合特性：三高、兩多、一低、零排放
三高：產(chǎn)量高、活性度高、經(jīng)濟效益高
兩多：產(chǎn)品品種多、窯型功能多
一低：綜合耗能低（煤耗、電耗、水等）
零排放：二氧化碳零排放（碳酸鈣生產(chǎn)）
主要綜合技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)
1、爐子有效容積 100-600（m3）
2、產(chǎn)量 85-500（t/d）
3、熱耗 ＜960×4.1868（KJ/Kg·石灰）
4、標(biāo)煤用量 120（Kg/ Kg·石灰）（115-125kg范圍內(nèi)）
5、利用系數(shù) ﹥0.85（t/d·m3）*高可達1.15
6、活性度 ≥320（ml）（300-350范圍內(nèi)）
7、生石灰含鈣量 ≥90 CaO（%）
8、生石灰的生過燒率 ﹤5-7（%）
9、石灰石消耗 1.7- 1.8（t/t·灰）
10、煙氣中CO2的濃度 38-43（%）
11、煙塵排放指標(biāo) ﹤50（mg/m3）
二、SDJHS型“第三代”石灰豎窯的工藝與裝備介紹:（三段式多功能自控節(jié)能環(huán)保豎窯）
1、采用第三代*新節(jié)能的煅燒方式：
（1）通過先進的煅燒機理節(jié)能，充分的利用余熱熱能：
為了有效的利用能源，爐窯上部和下部采用新的熱交換的方式，*限度的減少了熱量從上部和下部的散失。從窯體下部鼓入助燃風(fēng)，通過和窯內(nèi)下部燒成的成品灰進行充分的熱交換變成熱風(fēng)，物料靠自重克服煤氣氣流的浮力而緩慢向下運動，相繼通過預(yù)熱帶、煅燒帶、冷卻帶。爐料在下降過程中，與熾熱的煤氣進行著復(fù)雜的熱交換，并伴隨著石灰石的分解和生石灰的晶粒的發(fā)育成長過程，當(dāng)全過程完成時，窯上部排出的煙氣溫度在140℃以下，成品石灰也被助燃空氣冷卻降溫至40—60℃，余熱充分利用后成品石灰通過密封卸料裝置排出。
助燃空氣由風(fēng)機從爐體下部風(fēng)道進入，通過集風(fēng)裝置與布風(fēng)裝置“計算機概率風(fēng)帽裝置”進行均壓、均量后進入爐內(nèi)，克服料粒阻力從下部上升至爐頂，在除塵引風(fēng)機的吸引下，煙氣通過管道輸送到除塵器進行除塵。由于引風(fēng)機的作用，使窯內(nèi)料面上方形成微負(fù)壓區(qū)。這個微負(fù)壓保證了爐內(nèi)氣流順暢，非常有利于煅燒帶石灰石進行分解。
（2）煅燒采用三段定位方式操作，爐況調(diào)控手段先進，調(diào)偏方式簡單實用。
煅燒方式采用“三段定位”方式進行操作，通過在窯體上的調(diào)控裝置可以把“預(yù)熱帶、焙燒帶、冷卻帶”三帶固定在可控區(qū)域，解決了了老式石灰窯無法調(diào)控煅燒帶“上移”、“下降”的問題，使煅燒帶溫度的調(diào)整簡單易行，同時窯體上部及下部設(shè)有料面溫度調(diào)偏裝置。當(dāng)上部及下部出現(xiàn)爐況偏燒時，操作上下調(diào)控裝置，即可調(diào)整上部偏燒和下部偏燒的爐況，輕微偏燒狀況一般15-30分鐘即可調(diào)整正常，出現(xiàn)偏燒嚴(yán)重的爐況，一般僅用1-3小時，即可調(diào)整過來。
在產(chǎn)量調(diào)整時，通過窯體上的調(diào)控裝置可以把“三帶”位置調(diào)整，通過供風(fēng)方式調(diào)整、配風(fēng)調(diào)整、配料調(diào)整、煅燒料位調(diào)整、溫度調(diào)整等方式進行產(chǎn)品產(chǎn)量在30-100%范圍調(diào)整。
（3） 爐體設(shè)計采用全密封煅燒機理：
窯頂布料及窯底出灰裝置全部采用了全密封煅燒機理，這樣即保證了爐內(nèi)氣流分布穩(wěn)定，又保證了煅燒帶的溫度連續(xù)，使得燒成的石灰有了高品質(zhì)和高產(chǎn)量。
窯內(nèi)耐火保溫層采用高鋁磚+輕質(zhì)保溫磚+隔熱纖維+鋼質(zhì)爐殼共四層可達800-1000mm厚度。外層爐殼采用鋼殼結(jié)構(gòu)，抗震性好、輕度好，爐內(nèi)耐火保溫層設(shè)計壽命都在5年以上，經(jīng)現(xiàn)場實測，燃料熱值利用率達85％以上（一般窯爐在40-60％以下）。
2、采用第三代*新配料、混料、布料方式：
（1）通過新型石灰石和煤炭配料設(shè)備，使混配料更精確、更方便。
混配系統(tǒng)的稱量裝置采用具有全自動控制能力的自動稱量裝置。精度<3‰。在稱量時，由變頻控制的振動給料機分二次給料，通過調(diào)控裝置，可以達到石灰石誤差在2Kg以內(nèi)，焦炭（煤）誤差在0.20Kg內(nèi)，并且，上次的稱量誤差，下次能夠自動補償。通過二者流量大小調(diào)節(jié)手段，使整個稱量、混勻過程都實現(xiàn)自動控制，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)、自動補給。
（2）布料設(shè)備結(jié)構(gòu)奇特，具有多級篩分功能，使窯內(nèi)布量混勻到*。
窯頂設(shè)計有具有二次混料功能的過渡倉，爐頂振動給料機（二氧化碳回收時使用段式給料機）均勻地將爐料送至一邊布料、一邊旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)式布料器中，布料器可連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料也可以單點定點布料以調(diào)節(jié)布料的精確度。
新型布料器在爐內(nèi)設(shè)計有機械手撒料裝置，可實現(xiàn)加料混料布料功能，可保證料面均勻平整，旋轉(zhuǎn)布料器可以將原料燃料均勻散落在料面上，布料的料面面積及形狀可調(diào)，布料速度可自動調(diào)節(jié)，使得布料準(zhǔn)確、可靠。布料器中關(guān)鍵結(jié)構(gòu)均用耐高溫、耐腐蝕材料制作，傳動部分用及密封部分采用特制耐高材料，使得設(shè)備運行可靠，能在惡劣的環(huán)境中長期連續(xù)無故障運行，為石灰石的高質(zhì)量煅燒提供了很好的工藝條件。
該布料器的特殊機械手結(jié)構(gòu)能將石灰石和煤均勻混合后撒落到料面，可以實現(xiàn)在煅燒帶使煤各處燃燒發(fā)熱均勻，避免了由于布料不均勻?qū)е旅憾嗟牡胤綔囟雀弋a(chǎn)生而過燒和結(jié)瘤，溫度低的地方產(chǎn)生生燒，大大減少了由于布料不均勻而造成爐內(nèi)偏料、結(jié)瘤嚴(yán)重，浪費燃料的情況，經(jīng)過國內(nèi)外用戶的應(yīng)用實測新型布料器相對于老式固定式布料器、沖擊式旋轉(zhuǎn)布料器、蝸殼式旋轉(zhuǎn)布料器等生產(chǎn)每噸灰可節(jié)約焦炭（或煤）在20Kg以上。
第三代多功能旋轉(zhuǎn)布料器與第二代旋轉(zhuǎn)布料器及原日本同類型旋轉(zhuǎn)布料器相比典型突出的新功能為具有多級篩分功能，可以把石料及燃料中的大塊料直接布到爐窯中心，把小塊料逐級布料到窯壁*外圍，使窯內(nèi)上火風(fēng)壓一致，有效地解決了“窯壁效應(yīng)”及“中心下料漏斗效應(yīng)”，而解決“窯壁效應(yīng)” 及“中心下料漏斗效應(yīng)”是降低石灰生過燒率的主要手段和必要手段。
該設(shè)備重量及價格只有老式“蝸殼式旋轉(zhuǎn)布料器”等設(shè)備的30-40%。
3、采用第三代*新供風(fēng)、布風(fēng)、富氧助燃技術(shù)：
石灰的煅燒是一種激烈的氧化反應(yīng)，是燃料中的可燃成分與空氣的氧氣進行氧化反應(yīng)，合理供風(fēng)、加大供氧是節(jié)能石灰窯重要措施，節(jié)能窯所以節(jié)能供風(fēng)供氧非常重要，而且有利于提高石灰活性度，傳統(tǒng)的土窯采用的“悶燒”方式及傳統(tǒng)豎窯采取的“層燒”方式是不可能生產(chǎn)出高活性、高產(chǎn)能的石灰的。
傳統(tǒng)機械化石灰窯鼓風(fēng)系統(tǒng)由高壓離心風(fēng)機和圓柱形或一級、三級簡易塔形風(fēng)帽組成，因無布風(fēng)專用風(fēng)道氣流在窯內(nèi)的分布趨向于四周爐壁，中間單位面積流量小，加劇了窯壁效應(yīng)，易發(fā)生粘瘤，而且布風(fēng)風(fēng)壓及風(fēng)量不均，使石灰生過燒率居高不下。新型供風(fēng)布風(fēng)裝置，通過窯內(nèi)氣流分布研究和優(yōu)化設(shè)計，通對供風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，利用計算機概率供風(fēng)原理模擬實驗創(chuàng)新研制“均壓概率風(fēng)帽”裝置，實現(xiàn)定量送風(fēng)，使窯體統(tǒng)一截面上氣流分布趨于一致，有效解決了窯壁效應(yīng)及料柱抽芯問題，同時石灰生過燒率也可以降低5-8個百分點。
活性石灰豎窯在煅燒過程中，供風(fēng)的大小和布風(fēng)均勻程度，對石灰的活性度和燒結(jié)的生熟均勻度至關(guān)重要，如供風(fēng)不均勻就會出現(xiàn)偏燒，以至使過燒和生燒現(xiàn)象發(fā)生，大大影響了活性石灰的質(zhì)量。供風(fēng)，風(fēng)為火源，風(fēng)大火大，風(fēng)均火就勻。“第三代” 風(fēng)帽在設(shè)計中的供風(fēng)方針是：“穩(wěn)風(fēng)壓、均風(fēng)量、低功率、大效果”，在設(shè)計中計算機仿真風(fēng)帽吸取了國外的經(jīng)驗，結(jié)合我國原料（石灰和焦炭、煤炭）的質(zhì)量和塊度的大小，用計算機仿真模擬供風(fēng)設(shè)計風(fēng)帽，使助燃風(fēng)可以科學(xué)的分層分布到所需要的窯內(nèi)爐料斷面上，使窯內(nèi)氣流均勻火焰燃燒強度一致窯內(nèi)熱氣流由中向邊由邊向中流動，氣流、氣壓分布科學(xué)合理。
“第三代計算機仿真風(fēng)帽”裝置分為一體式和分體式結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)同窯爐煅燒不同原料生產(chǎn)應(yīng)用及不同產(chǎn)量的生產(chǎn)需求。該設(shè)備裝備制造技術(shù)已經(jīng)申請發(fā)明專利，該技術(shù)的名稱為“段式控能概率供風(fēng)裝置”。
“第三代”技術(shù)通過對石灰窯熱量平衡的研究，將富氧助燃技術(shù)應(yīng)用在了石灰生產(chǎn)的裝置中，在保持石灰質(zhì)量相對穩(wěn)定的前提下，達到了節(jié)能降耗的目的，用專用裝置與“第三代計算機仿真風(fēng)帽”裝置調(diào)配可實現(xiàn)石灰窯增氧中氧壓的分配，實現(xiàn)富氧助燃的應(yīng)用，據(jù)實測，富氧量達到23%時，可降低煤炭配比10%，可以達到節(jié)能的目的。
4、采用第三代*新排料、除瘤技術(shù)：
新型出灰機采用圓盤旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，設(shè)計有6-9個排料刮刀，在排灰過程中，不擠壓和損壞塊狀石灰，使出灰過程中產(chǎn)生的粉灰量大大減少，該設(shè)備在排灰過程中可以使整個爐內(nèi)料面下降平穩(wěn)，保持了料面平整，在排灰過程中可以實現(xiàn)自動正轉(zhuǎn)和逆轉(zhuǎn)，使得上面的石灰塊間的氣流隙保持不變，從而保持氣流順暢，而不像其它排灰設(shè)備容易使?fàn)t內(nèi)空隙變小氣流紊亂。
新型出灰機出灰量的大小自動控制調(diào)整，可根據(jù)產(chǎn)量需要能很方便調(diào)整出灰量，正常生產(chǎn)排料時為6點卸料，在生產(chǎn)中工藝人員根據(jù)原料和燃料的質(zhì)量及外界因素的變化，根據(jù)需要調(diào)整爐況時它可調(diào)成單邊出灰，單點出灰、本設(shè)備配合調(diào)整爐況方便準(zhǔn)確、得心應(yīng)手。
該設(shè)備的研制成功，徹底解決了老式石灰窯選用的“螺椎出灰機”設(shè)備跑偏磨損嚴(yán)重事故率高、下料口堵料嚴(yán)重、不能調(diào)節(jié)料面偏料、石灰破損率高、設(shè)備造價高等問題，該設(shè)備價格只有同等石灰產(chǎn)量“螺椎出灰機”設(shè)備價格的20-30%。
在出灰機上部設(shè)計有除瘤裝置、當(dāng)遇到爐況不正常產(chǎn)生大塊結(jié)瘤物料時可以及時進行處理，使結(jié)瘤物料破碎能夠正常下降排除爐外，當(dāng)遇到大量、大塊結(jié)瘤物料時可以開啟排料通道進行快速排料處理。當(dāng)遇到出灰機故障停機時可快速移除設(shè)備直接排料。
為保證成品石灰的質(zhì)量和產(chǎn)量，必須做到不停助燃風(fēng)連續(xù)生產(chǎn)，新型的段式密封閥出灰機也是高效自動化出灰生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，該設(shè)備可以把排灰筒中連續(xù)落下的石灰不斷排到爐外，排灰過程中由于段式密封裝置的密封作用，使助燃風(fēng)能連續(xù)供風(fēng)而不致從下面泄漏。
段式密封閥出灰機設(shè)備配合盤式出灰機使用，在連續(xù)排灰中使?fàn)t內(nèi)密封良好，不影響助燃風(fēng)連續(xù)送風(fēng)，排灰過程中不擠壓和損壞石灰塊，可把600mm以下粒度物料直接快速排出爐外，該設(shè)備運行簡單可靠，免經(jīng)常維護，故障率極低。
“第三代”技術(shù)在窯體三代位置設(shè)計有探瘤、除瘤裝置，該裝置可以把窯壁上初期生成的結(jié)瘤及時發(fā)現(xiàn)并進行處理，使結(jié)瘤物料消除在萌芽狀態(tài)。
5、采用第三代高活性劑、脫瘤、除硫技術(shù)：
“工業(yè)灰”很多用戶對石灰的活性度提出了更高的要求，如冶金行業(yè)煉鋼用灰、電廠脫硫灰、電石灰等，活性度的高決定了上述用戶對石灰產(chǎn)品的價格高低，所以，提高活性度是煅燒冶金工業(yè)用灰的*高追求指標(biāo)。
在燃煤混燒豎爐生產(chǎn)中，普通豎爐生產(chǎn)的石灰活性度一般在240-280 ml，“第三代”技術(shù)正常生產(chǎn)的石灰一般在300-330ml，而燃?xì)馐腋G生產(chǎn)的石灰活性度一般都在340-370 ml，這是燃?xì)飧G與燃煤混燒窯石灰產(chǎn)品的一個顯著區(qū)別。
唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司在2003年就研制了“混燒窯專用活性添加劑”并一直在進一步研發(fā)提高活性劑的應(yīng)用技術(shù)，在2009年開始推出了“新型石灰活性添加劑”技術(shù)與產(chǎn)品，該項技術(shù)可以使混燒窯的石灰活性度增加30-40 ml，該活性劑同時也可以應(yīng)用于燃?xì)馐腋G的生產(chǎn)。該“活性劑”在生產(chǎn)中每噸石灰只增加生產(chǎn)成本2元左右，而生產(chǎn)的石灰因提高了活性度銷售價格至少可以提高30-50元，應(yīng)用“活性劑”后，其產(chǎn)品活性度已經(jīng)接近或達到普通燃?xì)馐腋G的活性度了，其價值是顯而易見的。
該“活性劑”的另一特性是在煅燒過程中因可以產(chǎn)生汽溶和加熱介質(zhì)的作用，可以快速沖刷窯壁產(chǎn)生的“結(jié)瘤”，一般的“結(jié)瘤”在生產(chǎn)中會很快粉化脫落。
新研制的“第三代活性劑”技術(shù)增加了“脫硫”功能，由于“活性劑”在煅燒過程中對CaCO3和MgCO3分解的結(jié)晶起到強烈的催化作用、使CaO晶格急劇快速長大，生成了疏松的、多孔的結(jié)晶體，使石灰氣孔率較高、表面積加大，所以石灰表面存在的SO2全部脫落于石灰粉塵中，而石灰80%的SO2存在于石灰表面中，煤炭中的SO2經(jīng)過燃燒后也都變?yōu)榧?xì)小粉塵存在于石灰粉塵中，所以“活性劑”的應(yīng)用可以除掉原存在于原料和燃料中的絕大部分硫化物。
6、除塵系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計，煙氣達標(biāo)、二氧化碳零排放。
使用布袋除塵器是國家環(huán)保部門一直推廣使用的除塵設(shè)施，布袋除塵器的除塵效果優(yōu)于其他如：多管除塵器、重力除塵器、水除塵器等除塵設(shè)備。
但是，布袋除塵器在使用過程中由于石灰窯窯頂煙氣在生產(chǎn)失常時煙氣溫度過高，使布袋除塵器的布袋過早燒毀，使用戶造成損失同時也影響除塵效果。而且由于混燒石灰窯生產(chǎn)中燃煤在燃燒過程中產(chǎn)生一定量的焦油，往往容易堵塞除塵器濾袋孔隙的，也降低了除塵效果與除塵器濾袋的使用周期。
“第三代”技術(shù)通過優(yōu)化設(shè)計，在煙氣進入除塵器前進行了空氣流量與粉塵的重新混配，解決了煙氣除塵溫度高損壞布袋問題，同時也把黏稠的焦油變成容易濾除的顆粒微塵，對于含SO2量高的煙塵，由于在除塵前的混配，粉塵中的CaO遇煙氣中的水分發(fā)生潮解，與SO2反應(yīng)生成CaSO4微塵，混合后進入除塵器，通過除塵達標(biāo)排放。設(shè)計的除塵排放量為<50mg/m3，在生產(chǎn)中，經(jīng)過實測在30-40mg/m3之間，經(jīng)過除塵后，排放量極少，實現(xiàn)了綜合除塵治理效果。
7、采用變頻調(diào)速等手段，使設(shè)備節(jié)能運行。
該爐窯生產(chǎn)中所用的動力：助燃風(fēng)系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、出灰系統(tǒng)、布料系統(tǒng)、混配系統(tǒng)等多處需要調(diào)節(jié)運行的動力都采用了變頻器控制和運行，避免了大馬拉小車和無負(fù)荷空載運行的現(xiàn)象，卷揚上料系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用了“平衡重力”裝置，節(jié)約電能平均在40％以上。
8、自動化生產(chǎn)水平進一步提高，單人操作即可正常生產(chǎn)。
從原料斗上料—電子稱稱重—混配料—爐頂上料—布料—排灰—成品進料倉及風(fēng)量調(diào)控—煙氣調(diào)控—溫度調(diào)控等全部實現(xiàn)自動化，需要調(diào)整爐況參數(shù)時，只在工控室中微機上操作即可。
“第三代”技術(shù)實現(xiàn)了石灰生產(chǎn)從投入到產(chǎn)出全過程自動化作業(yè)，不但提高了產(chǎn)量和質(zhì)量，而且降低了工人的勞動強度，改善了工作環(huán)境。經(jīng)過近十幾年的使用表明，它不但穩(wěn)定可靠、故障率低、抗干擾能力強，而且稱量系統(tǒng)精度高、功能齊全、操作簡便，深受操作工人的歡迎。是石灰爐中比較理想的控制系統(tǒng)。
9、工程投資低，建設(shè)周期短、生產(chǎn)成本低、投資回報率高。
“第三代”技術(shù)把工程投資進一步降低是該技術(shù)的主要特征，按照日產(chǎn)200噸活性石灰的一座258m³豎窯計算，*代原日本技術(shù)在我國的工程投資在450-500萬元，第二代技術(shù)工程投資在350-400萬元，而第三代技術(shù)經(jīng)過再次優(yōu)化設(shè)計，把工程投資控制在了250-300萬元范圍內(nèi)，而產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量又有了很大提高，經(jīng)測算，目前豎窯工程投資在同等產(chǎn)量下只有回轉(zhuǎn)窯工程投資的20%，而且工程建設(shè)周期只有3-4個月。
按照唐山地區(qū)2012年上半年當(dāng)?shù)貎r格計算：“第三代”豎窯每生產(chǎn)一噸石灰成本在260-280元（不含運費），而石灰的售價在480元-530元/噸，利潤是非常可觀的。經(jīng)實測，應(yīng)用第三代技術(shù)日產(chǎn)200噸石灰的豎窯，按照每噸*低80元利潤計算可在5-6個月收回工程投資。
三、 記者采訪綜述
記者在采訪中了解到，唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司研制建造的石灰豎窯已經(jīng)超過200座，其中燃?xì)飧G80余座，*代及第二代混燒燃煤豎窯設(shè)計及建造（含改造）的數(shù)量也有近100座，第三代豎窯2011年開始至2012年6月設(shè)計建造的也有近20座。
通過對“第三代具有國際領(lǐng)先水平的節(jié)能環(huán)保全自動機械化石灰豎窯”技術(shù)的以上了解分析，經(jīng)對該技術(shù)進行全面的考察、研究、論證我們認(rèn)為：
石灰因其原料（石灰石）來源的廣泛而廉價，儲存時間短（易受潮）、銷售半徑小，長期以來國內(nèi)普遍的石灰企業(yè)以規(guī)模小、質(zhì)量差、工藝落后、犧牲環(huán)境、浪費礦產(chǎn)資源的形式存在。國民經(jīng)濟經(jīng)濟的強盛發(fā)展，國家對環(huán)境保護的愈發(fā)重視和資源日益枯竭的嚴(yán)重形勢下，落后的生產(chǎn)工藝、犧牲環(huán)境資源換發(fā)展的形式必將迅速被限制和淘汰。同時，激烈的市場競爭使得石灰需求行業(yè)的企業(yè)，將不斷重視和追求石灰的高質(zhì)量，而落后的石灰生產(chǎn)企業(yè)的逐步關(guān)停淘汰，二者因素勢必推動石灰市場價格的穩(wěn)步走高。
節(jié)能是我國長期的戰(zhàn)略任務(wù)，而工業(yè)節(jié)能特別是窯爐節(jié)能更是我國工業(yè)節(jié)能的重要組成部分，在“十一五”期間是*受重視的節(jié)能領(lǐng)域。我國窯爐的節(jié)能任務(wù)非常繁重，它不僅表現(xiàn)在技術(shù)工藝的復(fù)雜上，而且表現(xiàn)在生產(chǎn)廠家對窯爐投資的要求上，因此工業(yè)窯爐建設(shè)不僅要表現(xiàn)在高效的節(jié)能技術(shù)上，而且要表現(xiàn)在優(yōu)越的環(huán)保效應(yīng)上，更要表現(xiàn)在適合我國國情的產(chǎn)品銷售價格上，只有這樣，才可能為我國工業(yè)窯爐的改造奠定良好的基礎(chǔ)。
唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司“第三代”技術(shù)的研發(fā)成功，使工業(yè)節(jié)能型窯爐成套設(shè)備的出臺就是上述功能的集中體現(xiàn)。該產(chǎn)品可替代國家嚴(yán)令禁止的高耗能石灰窯，而且節(jié)能環(huán)保，對于淘汰落后的工業(yè)窯爐奠定了堅實的物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)。該項目技術(shù)研制成功，不僅有助于我國石灰產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，而且為我國節(jié)能技術(shù)適合我國國情的發(fā)展提供了良好的示范效應(yīng)。
“第三代具有國際領(lǐng)先水平的節(jié)能環(huán)保全自動機械化石灰豎窯”技術(shù)的推廣，符合國家的產(chǎn)業(yè)政策和節(jié)能環(huán)保的總體戰(zhàn)略。項目產(chǎn)品不僅是節(jié)能產(chǎn)品，而且是環(huán)保產(chǎn)品，價廉物美，非常適合我國石灰工業(yè)和其它工業(yè)窯爐使用，有利于對總體生態(tài)環(huán)境的保護。
該項目加工過程及工藝技術(shù)成熟，規(guī)模適當(dāng)，產(chǎn)品市場前景廣闊。項目本具有較強的盈利能力和抗風(fēng)險能力，經(jīng)濟、社會效益顯著，建議由條件的地區(qū)及時進行項目建設(shè)，使這一技術(shù)得以推廣應(yīng)用，同時也用戶帶來可觀的經(jīng)濟效益。
作者：北方爐窯協(xié)會（網(wǎng)絡(luò)通聯(lián)部） 童海馨
技術(shù)論述：劉玉泉 職務(wù)：總經(jīng)理 研究所所長
2012-6-16
參考文獻：
1、 唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司《第三代“三段式多功能自控節(jié)能環(huán)保豎窯”工藝技術(shù)操作指南》
2、 《淺談石灰豎窯技術(shù)改造》 作者：秦福禮 （馬鋼股份公司第三鋼軋總廠）
編者友情提示：該文原文已經(jīng)入選國家科技論文庫，文章有刪節(jié)，本文資料版權(quán)屬原作者，其他任何單位及個人不得作為商業(yè)性應(yīng)用及摘抄使用，作者擁有法律追究權(quán)力。
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