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| 沉淀碳酸鈣生產(chǎn)中石灰窯煅燒技術(shù) |
| 來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-09-24 10:08:25 瀏覽次數(shù)： |
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石灰石經(jīng)石灰窯煅燒制得高活性度石灰，結(jié)構(gòu)合理的石灰窯是基礎(chǔ)，石灰窯煅燒技術(shù)是關(guān)鍵。在石灰生產(chǎn)中我們強(qiáng)調(diào)高活性度石灰的產(chǎn)出，但是對(duì)于石灰的活性度不能絕對(duì)化，因?yàn)榛钚远冗^(guò)高，石灰的機(jī)械強(qiáng)度就會(huì)隨之減弱，這樣就會(huì)造成過(guò)量的粉灰，給生產(chǎn)帶來(lái)不利。
目前工業(yè)沉淀碳酸鈣生產(chǎn)用的石灰窯多采用混燒或?qū)訜に?。依?jù)石灰窯煅燒生產(chǎn)工藝，選擇合理適用的窯體結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ)；依據(jù)窯型結(jié)構(gòu)制定科學(xué)合理的工藝操作參數(shù)是關(guān)鍵；嚴(yán)格生產(chǎn)工藝操作，針對(duì)窯爐熱工工況變化適時(shí)對(duì)操控工藝參數(shù)準(zhǔn)確調(diào)控是保證。
1 石灰窯體結(jié)構(gòu)
1.1石灰窯內(nèi)襯結(jié)構(gòu)決定窯內(nèi)通風(fēng)條件，是生產(chǎn)高活性度石灰的基礎(chǔ)
設(shè)計(jì)石灰窯應(yīng)首先考慮窯壁效應(yīng)對(duì)通風(fēng)效果帶來(lái)的影響。相對(duì)來(lái)講，直筒型結(jié)構(gòu)石灰窯的窯壁效應(yīng)較為嚴(yán)重，它可使窯壁通風(fēng)量大而窯爐中心區(qū)域通風(fēng)不足，尤其是大直徑結(jié)構(gòu)的直筒窯。這是造成石灰活性度不穩(wěn)定的癥結(jié)之一。想要克服窯壁效應(yīng)，應(yīng)采用窯內(nèi)襯變徑結(jié)構(gòu)的辦法。由于混燒或?qū)訜腋G一般都是窯底通風(fēng)，當(dāng)助燃風(fēng)氣流向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，在變徑結(jié)構(gòu)石灰窯中氣流不是沿窯壁直線上升，而是當(dāng)氣流碰撞到傾斜窯壁時(shí)，氣流會(huì)向窯爐中心區(qū)域輻射，有利的改善窯爐中心區(qū)域通風(fēng)條件，有利于石灰石均勻煅燒。同時(shí)變徑結(jié)構(gòu)的石灰窯其物料在沉降過(guò)程中通過(guò)不同區(qū)域時(shí)能產(chǎn)生有限制的翻滾運(yùn)動(dòng)，改善物料的堆積密度，有利于氣體與物料之間的熱交換。當(dāng)窯爐內(nèi)出現(xiàn)掛料現(xiàn)象時(shí)，其也會(huì)隨物料的翻滾而會(huì)脫落。
1.2合理高徑比
石灰窯熱工通常分為“三帶”，即預(yù)熱帶、煅燒帶和冷卻帶。“三帶”平衡穩(wěn)定運(yùn)行是石灰窯熱工正常狀態(tài)，是生產(chǎn)高活性度石灰的技術(shù)保證。而石灰窯高徑比是否合理是決定“三帶”正常穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件。
石灰窯如果高徑比過(guò)大，相應(yīng)石灰窯內(nèi)徑變小，有效高度變大，窯爐內(nèi)通風(fēng)阻力增大，煅燒帶就會(huì)相應(yīng)下移。冷卻帶不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)火料；如果高徑比過(guò)小，相應(yīng)石灰窯內(nèi)徑變大，有效高度變小，窯爐內(nèi)通風(fēng)阻力變小，煅燒帶就會(huì)相應(yīng)上移，窯氣溫度會(huì)升高，熱損失加大，CO含量會(huì)增加，如再加之窯氣冷卻不到位，會(huì)降低氣體輸送效果，影響碳化。
選擇合理的石灰窯高徑比應(yīng)根據(jù)石灰石、燃料理化指標(biāo)及風(fēng)機(jī)選型等綜合因素考慮。
2 石灰活性度
石灰石經(jīng)煅燒后能否產(chǎn)出活性度高的石灰，是受多種因素制約的。例如石灰石化學(xué)成分、晶型結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，入窯石灰石塊徑，煅燒溫度及作用時(shí)間，所用燃料類型和數(shù)量，煅燒設(shè)備類型等有關(guān)。
成品石灰的活性度主要取決于石灰的體積密度、氣孔率、比表面積及氧化鈣晶粒的大小，體積密度越穩(wěn)定（即從石灰石燒成氧化鈣后體積收縮不大），晶粒越小，比表面積越大，氣孔率越高，則石灰的活性度越高。其中比表面積是影響石灰活性度的重要因素，而體積密度、氣孔率和氧化鈣晶粒大小又影響著石灰比表面積的大小。
3 二氧化碳濃度
石灰窯氣中CO?含量和窯爐煅燒溫度、煅燒時(shí)間及石灰石化學(xué)成分等因素有關(guān)。石灰石中CaCO3含量越高，則窯氣中CO2濃度越高。
在石灰窯操作中會(huì)影響CO2濃度的因素主要有①助燃風(fēng)供量不足或是分布不均勻造成局部助燃風(fēng)短缺；②煅燒溫度過(guò)高，致使部分CO2轉(zhuǎn)化成CO；③石灰生燒或過(guò)燒；④CO2濃度還受石灰石中雜質(zhì)特別是Fe2O3、Al2O3和堿類物質(zhì)的影響，尤其是Fe2O3形成鐵鋁酸鈣或鋁鐵酸鈣而加劇石灰石或石灰顆粒表面的燒結(jié)，從而常常阻礙石灰石順利而完全的分解，使石灰中留有殘余CO2。
4 石灰窯煅燒技術(shù)
4.1風(fēng)量控制與風(fēng)機(jī)選型
作為燃料燃燒的助燃風(fēng)對(duì)提高石灰窯產(chǎn)量、石灰活性度和窯氣中CO2含量顯得異常重要，沒有助燃風(fēng)就沒有石灰和CO2產(chǎn)出量，更談不上石灰的活性度。
選擇合宜的風(fēng)機(jī)是有效保證助燃風(fēng)供及的保障。風(fēng)機(jī)選型要綜合考慮窯型、高徑比、所用石灰石、燃料理化指標(biāo)等因素，并結(jié)合熱工計(jì)算的風(fēng)量、風(fēng)壓等篩選與石灰窯相匹配的符合風(fēng)機(jī)性能曲線的風(fēng)壓、風(fēng)量范圍，以滿足石灰石煅燒、燃料燃燒，平衡穩(wěn)定石灰窯“三帶”調(diào)整的需風(fēng)量。
安裝與風(fēng)機(jī)相配套的變頻器，可視石灰窯熱工參數(shù)變化適時(shí)有效地調(diào)整助燃風(fēng)量。對(duì)避免石灰窯煅燒故障的發(fā)生，顯得非常必要。
4.2合理配比，精確配料與均化
石灰石分解是吸熱反應(yīng)。燒固體燃料的石灰窯燃料與石灰石配比合理，窯用燃料計(jì)量準(zhǔn)確，燃料與石灰石混合均勻以及入窯后物料布料是否均勻，是石灰窯工藝設(shè)計(jì)和操作管理環(huán)節(jié)中極重要一步。
石灰石、燃料配比不合理，計(jì)量不準(zhǔn)確，會(huì)導(dǎo)致入窯燃料過(guò)多或過(guò)少。燃料過(guò)多，則熱量供給多余，會(huì)出現(xiàn)石灰的過(guò)燒或粘結(jié)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)結(jié)瘤；燃料過(guò)少，則熱量供給不足，會(huì)出現(xiàn)石灰生燒，若再加助燃風(fēng)供量不足，則現(xiàn)“皮蛋石”。不論燃料過(guò)多還是過(guò)少，都會(huì)影響窯所中CO2含量，給碳化帶來(lái)不利。
準(zhǔn)確稱量石灰石、燃料并混合均勻是物料在窯爐內(nèi)沿料層截面均勻分布的基礎(chǔ)。原料、燃料混合均勻需在入窯前加裝預(yù)裝置。石灰石在動(dòng)態(tài)輸送、篩分過(guò)程中與動(dòng)態(tài)輸送的燃料實(shí)現(xiàn)均勻混合。即在石灰石輸送過(guò)程中燃料同步撒布在石灰石中。
4.3均勻布料與熱量分配
豎窯生產(chǎn)工藝和熱工制度對(duì)入窯物料的基本要求是控制窯爐內(nèi)物料的粒度和形狀分布。做到入窯物料均勻分布在窯爐內(nèi)料層截面上，消除窯壁效應(yīng)，均衡窯內(nèi)通風(fēng)阻力，穩(wěn)定、平衡窯內(nèi)燃燒，均勻熱量分配。控制和調(diào)節(jié)助燃風(fēng)沿窯截面的均勻分布是石灰窯布料技術(shù)上不可少的措施。它可有效保證熱量在窯爐內(nèi)的均勻分配。
4.4助燃風(fēng)調(diào)控
在一個(gè)周期內(nèi)燃料的熱值相對(duì)穩(wěn)定的情況下，助燃風(fēng)也就決定了煅燒帶區(qū)域的分布情況?？梢哉f(shuō)助燃風(fēng)是控制窯爐煅燒的關(guān)鍵。如果不能及時(shí)把握好引起窯爐熱工變化的等諸多因素而適時(shí)調(diào)整助燃風(fēng)量，一旦進(jìn)入窯爐內(nèi)助燃風(fēng)過(guò)量，那么過(guò)量的助燃風(fēng)就會(huì)加速燃料的燃燒速度，那么熱量的釋放速度也就隨之加快，從而導(dǎo)致煅燒區(qū)域煅燒溫度升高，這樣煅燒帶就會(huì)上移擴(kuò)大，引發(fā)窯氣溫度升高，出窯石灰溫度降低，伴隨著會(huì)有石灰過(guò)燒或粘窯、結(jié)瘤等現(xiàn)象發(fā)生。相反，進(jìn)入窯爐內(nèi)的助燃風(fēng)量過(guò)小，燃料的燃燒速度會(huì)放慢，熱量的釋放速度也會(huì)變慢。煅燒帶則會(huì)下移，出窯石灰溫度升高，伴之會(huì)有生燒石灰出現(xiàn)。窯氣溫度下移，窯氣中CO含量會(huì)隨之升高。
因此，根據(jù)燃料熱量配之合理的原料、燃料比例，隨窯爐熱工變化，四時(shí)季節(jié)轉(zhuǎn)換，天氣變化等情況適時(shí)及時(shí)調(diào)控助燃風(fēng)不可忽視。
4.5均衡卸料與異常調(diào)整
保持石灰窯內(nèi)同一斷面煅燒溫度均勻，卸料均勻是前提。均勻卸料宏觀講是指石灰窯卸料應(yīng)避免時(shí)而大出、大進(jìn)，保持出料與進(jìn)料相對(duì)平衡和穩(wěn)定，以穩(wěn)“三帶”的正常運(yùn)行，以于石灰質(zhì)量的穩(wěn)定，窯氣中CO2含量的提高。微觀來(lái)講是指講避免局部卸料過(guò)快，出現(xiàn)塌料等現(xiàn)象或是由于粘窯、結(jié)瘤等原因引起局部卸料不暢等，這些都會(huì)給均勻煅燒帶來(lái)不利，出現(xiàn)這種情況要及時(shí)采取相應(yīng)措施對(duì)局部卸料異常進(jìn)行行之有效的調(diào)控。
4.6均衡生產(chǎn)
處于良性循環(huán)狀態(tài)下的石灰窯熱工狀態(tài)始終處于動(dòng)態(tài)運(yùn)作中。但是，石灰窯預(yù)熱帶、煅燒帶和冷卻帶確始終處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)中。“三帶”相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的前提是窯爐要基本做到相對(duì)均衡投、卸料配之合理的助燃風(fēng)。提高窯爐產(chǎn)量應(yīng)在設(shè)計(jì)、標(biāo)定生產(chǎn)能力允許范圍內(nèi)，應(yīng)遵循窯爐熱工狀態(tài)變化規(guī)律，在生產(chǎn)工藝操作參數(shù)允許范圍內(nèi)，在確保石灰質(zhì)量和窯氣中CO2含量的前提下，漸徐漸進(jìn)的加大窯爐投、卸量，提高其生產(chǎn)能力。
4.7適時(shí)調(diào)控生產(chǎn)工藝操作是窯爐穩(wěn)定關(guān)鍵
石灰窯操作失誤或滯后性操作是造成石灰窯熱工工況惡化的重要原因。良性循環(huán)的窯爐熱工狀態(tài)應(yīng)該是窯爐操作人員準(zhǔn)確掌握石灰石、燃料理化指標(biāo)等信息的條件下，制定出符合窯情的最佳生產(chǎn)工藝操作參數(shù)。通過(guò)窯爐顯示狀態(tài)和發(fā)展趨向，洞察窯爐熱工狀態(tài)異?，F(xiàn)象端倪，適時(shí)采取相應(yīng)對(duì)策抑制其發(fā)展，以保窯爐在較短時(shí)間狀態(tài)下回歸到正常運(yùn)行軌道上來(lái)。
5 結(jié)語(yǔ)
運(yùn)行狀態(tài)良好的石灰窯體現(xiàn)在“三高兩低”，即石灰產(chǎn)量高，石灰活性度高，二氧化碳含量高，能耗低，生、過(guò)燒率低（生、過(guò)燒率≤3%）。其保證措施一是合理的石灰窯結(jié)構(gòu)；二是過(guò)硬的煅燒技術(shù)，合理窯體結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ)，煅燒技術(shù)是關(guān)鍵。
（本文作者：蔣如鐵 張東明 浙江雪峰碳酸鈣有限公司）
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