• 關鍵詞：                                                                石灰豎窯

• 摘要：節能環保全自動機械化石灰豎窯（三段式多性能自控節能環保豎窯）以它節能顯著、環保達標、自動化程度高、成品質量高、建造成本低、建成周期短等優點深受到國營大中型、民營個體企業和國外許多國家的青睞

一、“第三代具有國際領先水平的節能環保全自動機械化石灰豎窯”主要技術特點：

主要綜合特征：三高、兩多、一低、零排放

三高：產量高、活性度高、經濟效益高

兩多：產品品種多、窯型性能多

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）

主要綜合技術經濟指標

1、爐子有效容積100-600（m3）

2、產量85-500（t/d）

3、熱耗＜960×4.1868（KJ/Kg?石灰）

4、標煤用量120（Kg/ Kg?石灰）（115-125kg范圍內）

5、利用系數﹥0.85（t/d?m3）最高可達1.15

6、活性度 ≥320（ml）（300-350范圍內）

7、生石灰含鈣量≥90 CaO（%）

8、生石灰的生過燒率﹤5-7（%）

9、石灰石耗損1.7- 1.8（t/t?灰）

10、煙氣中CO2的濃度38-43（%）

11、煙塵排放指標﹤50（mg/m3）

二、SDJHS型“第三代”石灰豎窯的工藝與裝備介紹:（三段式多性能自控節能環保豎窯）

1、選擇第三代最新節能的煅燒方法：

（1）通過先進的煅燒機理節能，充分的利用余熱熱能：

為了有效的利用能源，爐窯上部和下部選擇新的熱交換的方法，極大限度的減小了熱量從上部和下部的散失。從窯體下部鼓入助燃風，通過和窯內下部燒成的成品灰進行充分的熱交換變成熱風，物料靠自重克服煤氣氣流的浮力而緩慢向下運動，相繼通過預熱帶、煅燒帶、冷卻帶。爐料在降低過程中，與熾熱的煤氣進行著麻煩的熱交換，并伴隨著石灰石的分解和生石灰的晶粒的發育成長過程，當全過程完成時，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配排出。

助燃空氣由風機從爐體下部風道進來，通過集風裝配與布風裝配“計算機概率風帽裝配”進行均壓、均量后進來爐內，克服料粒阻力從下部上升至爐頂，在除塵引風機的吸引下，煙氣通過管道輸送到除塵器進行除塵。由于引風機的效用，使窯內料面上方形成微負壓區。這個微負壓確保了爐內氣流順暢，非常有利于煅燒帶石灰石進行分解。

（2）煅燒選擇三段定位方法操控，爐況調控手段先進，調偏方法簡單實用。

煅燒方法選擇“三段定位”方法進行操控，通過在窯體上的調控裝配可以把“預熱帶、焙燒帶、冷卻帶”三帶固定在可控區域，解決了了老式石灰窯無法調控煅燒帶“上移”、“降低”的問題，使煅燒帶溫度的調整簡單易行，同步窯體上部及下部設有料面溫度調偏裝配。當上部及下部出現爐況偏燒時，操控上下調控裝配，即可調整上部偏燒和下部偏燒的爐況，輕微偏燒狀況一般15-30分鐘即可調整正常，出現偏燒嚴重的爐況，一般僅用1-3小時，即可調整過來。

在產量調整時，通過窯體上的調控裝配可以把“三帶”地方調整，通過供風方法調整、配風調整、配料調整、煅燒料位調整、溫度調整等方法進行產品產量在30-100%范圍調整。

（3） 爐體設計選擇全密封煅燒機理：

窯頂布料及窯底出灰裝配全部選擇了全密封煅燒機理，這樣即確保了爐內氣流分布穩定，又確保了煅燒帶的溫度連續，使得燒成的石灰有了高品質和高產量。

窯內耐火保溫層選擇高鋁磚+輕質保溫磚+隔熱纖維+鋼質爐殼共四層可達800-1000mm厚度。外層爐殼選擇鋼殼結構，抗震性好、輕度好，爐內耐火保溫層設計壽命都在5年以上，經現場實測，燃料熱值利用率達85％以上（一般窯爐在40-60％以下）。

2、選擇第三代最新配料、混料、布料方法：

（1）通過新型石灰石和煤炭配料設備，使混配料更精確、更便宜。

混配系統的稱量裝配選擇具有全自動控制能力的自動稱量裝配。精度<3‰< span="">。在稱量時，由變頻控制的振動給料機分二次給料，通過調控裝配，可以達到石灰石誤差在2Kg以內，焦炭（煤）誤差在0.20Kg內，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節手段，使整個稱量、混勻過程都實現自動控制，實現自動調節、自動補給。

（2）布料設備結構奇特，具有多級篩分性能，使窯內布量混勻到極致。

 窯頂設計有具有二次混料性能的過渡倉，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、一邊旋轉的回轉式布料器中，布料器可連續旋轉布料也可以單點定點布料以調節布料的精確度。

新型布料器在爐內設計有機械手撒料裝配，可實現加料混料布料性能，可確保料面均勻平整，旋轉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，布料速度可自動調節，使得布料準確、可靠。布料器中關鍵結構均用耐高溫、耐腐蝕材料制作，傳動部分用及密封部分選擇特制耐高材料，使得設備運轉可靠，能在惡劣的環境中長期連續無故障運轉，為石灰石的高質量煅燒提供了很好的工藝條件。

該布料器的特殊機械手結構能將石灰石和煤均勻混合后撒落到料面，可以實現在煅燒帶使煤各處燃燒發熱均勻，避免了由于布料不均勻導致煤多的位置溫度高產生而過燒和結瘤，溫度低的位置產生生燒，大大減小了由于布料不均勻而造成爐內偏料、結瘤嚴重，浪費燃料的情況，經過國內外用戶的應用實測新型布料器相對于老式固定式布料器、沖擊式旋轉布料器、蝸殼式旋轉布料器等生產每噸灰可節約焦炭（或煤）在20Kg以上。

第三代多性能旋轉布料器與第二代旋轉布料器及原日本同類型旋轉布料器相比典型突出的新性能為具有多級篩分性能，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最外圍，使窯內上火風壓一致，有效地解決了“窯壁效應”及“中心下料漏斗效應”，而解決“窯壁效應” 及“中心下料漏斗效應”是下降石灰生過燒率的主要手段和必要手段。

該設備重量及價格只有老式“蝸殼式旋轉布料器”等設備的30-40%。

3、選擇第三代最新供風、布風、富氧助燃技術：

石灰的煅燒是一種激烈的氧化反應，是燃料中的可燃成分與空氣的氧氣進行氧化反應，合理供風、加大供氧是節能石灰窯重要措施，節能窯所以節能供風供氧十分重要，而且有利于提高石灰活性度，傳統的土窯選擇的“悶燒”方法及傳統豎窯采取的“層燒”方法是不可能生產出高活性、高產能的石灰的。

傳統機械化石灰窯鼓風系統由高壓離心風機和圓柱形或一級、三級簡易塔形風帽組成，因無布風專用風道氣流在窯內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，易發生粘瘤，而且布風風壓及風量不均，使石灰生過燒率居高不下。新型供風布風裝配，通過窯內氣流分布研究和優化設計，通對供風系統的優化設計，利用計算機概率供風原理模擬實驗創新研制“均壓概率風帽”裝配，實現定量送風，使窯體統一截面上氣流分布趨于一致，有效解決了窯壁效應及料柱抽芯問題，同步石灰生過燒率也可以下降5-8個百分點。

活性石灰豎窯在煅燒過程中，供風的大小和布風均勻程度，對石灰的活性度和燒結的生熟均勻度不可或缺，如供風不均勻就會出現偏燒，以至使過燒和生燒現象發生，大大影響了活性石灰的質量。供風，風為火源，風大火大，風均火就勻。“第三代” 風帽在設計中的供風方針是：“穩風壓、均風量、低功率、大效果”，在設計中計算機仿真風帽吸取了國外的經驗，結合我國原料（石灰和焦炭、煤炭）的質量和塊度的大小，用計算機仿真模擬供風設計風帽，使助燃風可以科學的分層分布到所需求的窯內爐料斷面上，使窯內氣流均勻火焰燃燒強度一致窯內熱氣流由中向邊由邊向中流動，氣流、氣壓分布科學合理。

“第三代計算機仿真風帽”裝配分為一體式和分體式結構，可實現同窯爐煅燒不同原料生產應用及不同產量的生產需要。該設備裝備制造技術已經申請發明專利，該技術的名稱為“段式控能概率供風裝配”。

“第三代”技術通過對石灰窯熱量平衡的研究，將富氧助燃技術應用在了石灰生產的裝配中，在保持石灰質量相對穩定的前提下，達到了節能降耗的目的，用專用裝配與“第三代計算機仿真風帽”裝配調配可實現石灰窯增氧中氧壓的分配，實現富氧助燃的應用，據實測，富氧量達到23%時，可下降煤炭配比10%，可以達到節能的目的。

4、選擇第三代最新排料、除瘤技術：

新型出灰機選擇圓盤旋轉結構，設計有6-9個排料刮刀，在排灰過程中，不擠壓和摧毀塊狀石灰，使出灰過程中產生的粉灰量大大減小，該設備在排灰過程中可以使整個爐內料面降低平穩，保持了料面平整，在排灰過程中可以實現自動正轉和逆轉，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，而不像其它排灰設備容易使爐內空隙變小氣流紊亂。

新型出灰機出灰量的大小自動控制調整，可根據產量需求能很便宜調整出灰量，正常生產排料時為6點卸料，在生產中工藝人員根據原料和燃料的質量及外界因素的變更，根據需求調整爐況時它可調成單邊出灰，單點出灰、本設備配合調整爐況便宜準確、得心應手。

該設備的研制成功，徹底解決了老式石灰窯選用的“螺椎出灰機”設備跑偏磨損嚴重事故率高、下料口堵料嚴重、不能調節料面偏料、石灰破損率高、設備造價高等問題，該設備價格只有同等石灰產量“螺椎出灰機”設備價格的20-30%。

在出灰機上部設計有除瘤裝配、當遇到爐況不正常產生大塊結瘤物料時可以及時進行處理，使結瘤物料破碎能夠正常降低消除爐外，當遇到大量、大塊結瘤物料時可以開啟排料通道進行急速排料處理。當遇到出灰機故障停機時可急速移除設備直接排料。

為確保成品石灰的質量和產量，務必做到不停助燃風連續生產，新型的段式密封閥出灰機也是高效自動化出灰生產中的關鍵設備，該設備可以把排灰筒中連續落下的石灰不斷排到爐外，排灰過程中由于段式密封裝配的密封效用，使助燃風能連續供風而不致從下面泄漏。

 段式密封閥出灰機設備配合盤式出灰機使用，在連續排灰中使爐內密封良好，不影響助燃風連續送風，排灰過程中不擠壓和摧毀石灰塊，可把600mm以下粒度物料直接急速排出爐外，該設備運轉簡單可靠，免經常維護，故障率極低。

“第三代”技術在窯體三代地方設計有探瘤、除瘤裝配，該裝配可以把窯壁上初期生成的結瘤及時發現并進行處理，使結瘤物料排除在萌芽狀態。

5、選擇第三代高活性劑、脫瘤、除硫技術：

“工業灰”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品的價格高低，所以，提高活性度是煅燒冶金工業用灰的最高追求指標。

在燃煤混燒豎爐生產中，普通豎爐生產的石灰活性度一般在240-280 ml，“第三代”技術正常生產的石灰一般在300-330ml，而燃氣石灰窯生產的石灰活性度一般都在340-370 ml，這是燃氣窯與燃煤混燒窯石灰產品的一個顯著區別。

唐山金泉冶金能源新技術建設有限公司在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提高活性劑的應用技術，在2009年開始推出了“新型石灰活性添加劑”技術與產品，該項技術可以使混燒窯的石灰活性度增加30-40 ml，該活性劑同步也可以應用于燃氣石灰窯的生產。該“活性劑”在生產中每噸石灰只增加生產成本2元左右，而生產的石灰因提高了活性度銷售價格至少可以提高30-50元，應用“活性劑”后，其產品活性度已經接近或達到普通燃氣石灰窯的活性度了，其價值是顯而易見的。

該“活性劑”的另一特征是在煅燒過程中因可以產生汽溶和加熱介質的效用，可以急速沖刷窯壁產生的“結瘤”，一般的“結瘤”在生產中會很快粉化脫落。

 新研制的“第三代活性劑”技術增加了“脫硫”性能，由于“活性劑”在煅燒過程中對CaCO3和MgCO3分解的結晶起到強烈的催化效用、使CaO晶格急劇急速長大，生成了疏松的、多孔的結晶體，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經過燃燒后也都變為細小粉塵存在于石灰粉塵中，所以“活性劑”的應用可以除掉原存在于原料和燃料中的絕大部分硫化物。

6、除塵系統創新設計，煙氣達標、二氧化碳零排放。

使用布袋除塵器是國家環保部門一直推廣使用的除塵設施，布袋除塵器的除塵效果優于其他如：多管除塵器、重力除塵器、水除塵器等除塵設備。

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，使用戶造成損失同步也影響除塵效果。而且由于混燒石灰窯生產中燃煤在燃燒過程中產生一定量的焦油，往往容易堵塞除塵器濾袋孔隙的，也下降了除塵效果與除塵器濾袋的使用周期。

“第三代”技術通過優化設計，在煙氣進來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摧毀布袋問題，同步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遇煙氣中的水分發生潮解，與SO2反應生成CaSO4微塵，混合后進來除塵器，通過除塵達標排放。設計的除塵排放量為<50mg/m3，在生產中，經過實測在30-40mg/m3之間，經過除塵后，排放量極少，實現了綜合除塵治理效果。

7、選擇變頻調速等手段，使設備節能運轉。

該爐窯生產中所用的動力：助燃風系統、除塵系統、上料系統、出灰系統、布料系統、混配系統等多處需求調節運轉的動力都選擇了變頻器控制和運轉，避免了大馬拉小車和無負荷空載運轉的現象，卷揚上料系統設計應用了“平衡重力”裝配，節約電能平均在40％以上。

8、自動化生產水平進一步提高，單人操控即可正常生產。

從原料斗上料—電子稱稱重—混配料—爐頂上料—布料—排灰—成品進料倉及風量調控—煙氣調控—溫度調控等全部實現自動化，需求調整爐況參數時，只在工控室中微機上操控即可。

 “第三代”技術實現了石灰生產從投入到產出全過程自動化作業，不但提高了產量和質量，而且下降了工人的勞動強度，改善了工作環境。經過近十幾年的使用表明，它不但穩定可靠、故障率低、抗干擾能力強，而且稱量系統精度高、性能齊全、操控簡單方便，深受操控工人的歡迎。是石灰爐中比較理想的控制系統。

9、工程投資低，開發周期短、生產成本低、投資回報率高。

“第三代”技術把工程投資進一步下降是該技術的主要特性，按照日產200噸活性石灰的一座258m?豎窯計算，第一代原日本技術在我國的工程投資在450-500萬元，第二代技術工程投資在350-400萬元，而第三代技術經過再次優化設計，把工程投資控制在了250-300萬元范圍內，而產品的產量、質量又有了很大提高，經測算，目前豎窯工程投資在同等產量下只有回轉窯工程投資的20%，而且工程開發周期只有3-4個月。

按照唐山地區2012年上半年當地價格計算：“第三代”豎窯每生產一噸石灰成本在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。經實測，應用第三代技術日產200噸石灰的豎窯，按照每噸最低80元利潤計算可在5-6<span style="font-family: 宋體;letter-spacing: 0;font-size: 14px