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| 沉淀碳酸鈣生產(chǎn)中石灰窯煅燒技術(shù) |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-09-24 10:08:25 瀏覽次數： |
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石灰石經(jīng)石灰窯煅燒制得高活性度石灰，結構合理的石灰窯是基礎，石灰窯煅燒技術(shù)是關(guān)鍵。在石灰生產(chǎn)中我們強調高活性度石灰的產(chǎn)出，但是對于石灰的活性度不能絕對化，因為活性度過(guò)高，石灰的機械強度就會(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層燒工藝。依據石灰窯煅燒生產(chǎn)工藝，選擇合理適用的窯體結構是基礎；依據窯型結構制定科學(xué)合理的工藝操作參數是關(guān)鍵；嚴格生產(chǎn)工藝操作，針對窯爐熱工工況變化適時(shí)對操控工藝參數準確調控是保證。
1 石灰窯體結構
1.1石灰窯內襯結構決定窯內通風(fēng)條件，是生產(chǎn)高活性度石灰的基礎
設計石灰窯應首先考慮窯壁效應對通風(fēng)效果帶來(lái)的影響。相對來(lái)講，直筒型結構石灰窯的窯壁效應較為嚴重，它可使窯壁通風(fēng)量大而窯爐中心區域通風(fēng)不足，尤其是大直徑結構的直筒窯。這是造成石灰活性度不穩定的癥結之一。想要克服窯壁效應，應采用窯內襯變徑結構的辦法。由于混燒或層燒石灰窯一般都是窯底通風(fēng)，當助燃風(fēng)氣流向上運動(dòng)時(shí)，在變徑結構石灰窯中氣流不是沿窯壁直線(xiàn)上升，而是當氣流碰撞到傾斜窯壁時(shí)，氣流會(huì )向窯爐中心區域輻射，有利的改善窯爐中心區域通風(fēng)條件，有利于石灰石均勻煅燒。同時(shí)變徑結構的石灰窯其物料在沉降過(guò)程中通過(guò)不同區域時(shí)能產(chǎn)生有限制的翻滾運動(dòng)，改善物料的堆積密度，有利于氣體與物料之間的熱交換。當窯爐內出現掛料現象時(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”，即預熱帶、煅燒帶和冷卻帶。“三帶”平衡穩定運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”正常穩定運行的基本條件。
石灰窯如果高徑比過(guò)大，相應石灰窯內徑變小，有效高度變大，窯爐內通風(fēng)阻力增大，煅燒帶就會(huì )相應下移。冷卻帶不穩定，容易出現火料；如果高徑比過(guò)小，相應石灰窯內徑變大，有效高度變小，窯爐內通風(fēng)阻力變小，煅燒帶就會(huì )相應上移，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根據石灰石、燃料理化指標及風(fēng)機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、晶型結構和物理性質(zhì)，入窯石灰石塊徑，煅燒溫度及作用時(shí)間，所用燃料類(lèi)型和數量，煅燒設備類(lèi)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(zhù)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(lèi)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，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)機選型
作為燃料燃燒的助燃風(fēng)對提高石灰窯產(chǎn)量、石灰活性度和窯氣中CO2含量顯得異常重要，沒(méi)有助燃風(fēng)就沒(méi)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)機是有效保證助燃風(fēng)供及的保障。風(fēng)機選型要綜合考慮窯型、高徑比、所用石灰石、燃料理化指標等因素，并結合熱工計算的風(fēng)量、風(fēng)壓等篩選與石灰窯相匹配的符合風(fēng)機性能曲線(xiàn)的風(fēng)壓、風(fēng)量范圍，以滿(mǎn)足石灰石煅燒、燃料燃燒，平衡穩定石灰窯“三帶”調整的需風(fēng)量。
安裝與風(fēng)機相配套的變頻器，可視石灰窯熱工參數變化適時(shí)有效地調整助燃風(fēng)量。對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。燒固體燃料的石灰窯燃料與石灰石配比合理，窯用燃料計量準確，燃料與石灰石混合均勻以及入窯后物料布料是否均勻，是石灰窯工藝設計和操作管理環(huán)節中極重要一步。
石灰石、燃料配比不合理，計量不準確，會(huì )導致入窯燃料過(guò)多或過(guò)少。燃料過(guò)多，則熱量供給多余，會(huì )出現石灰的過(guò)燒或粘結，嚴重時(shí)會(huì )結瘤；燃料過(guò)少，則熱量供給不足，會(huì )出現石灰生燒，若再加助燃風(fēng)供量不足，則現“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。
準確稱(chēng)量石灰石、燃料并混合均勻是物料在窯爐內沿料層截面均勻分布的基礎。原料、燃料混合均勻需在入窯前加裝預裝置。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)工藝和熱工制度對入窯物料的基本要求是控制窯爐內物料的粒度和形狀分布。做到入窯物料均勻分布在窯爐內料層截面上，消除窯壁效應，均衡窯內通風(fēng)阻力，穩定、平衡窯內燃燒，均勻熱量分配?？刂坪驼{節助燃風(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的均勻分配。
4.4助燃風(fēng)調控
在一個(gè)周期內燃料的熱值相對穩定的情況下，助燃風(fēng)也就決定了煅燒帶區域的分布情況?？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)調整助燃風(fēng)量，一旦進(jìn)入窯爐內助燃風(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，從而導致煅燒區域煅燒溫度升高，這樣煅燒帶就會(huì )上移擴大，引發(fā)窯氣溫度升高，出窯石灰溫度降低，伴隨著(zhù)會(huì )有石灰過(guò)燒或粘窯、結瘤等現象發(fā)生。相反，進(jìn)入窯爐內的助燃風(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。窯氣溫度下移，窯氣中CO含量會(huì )隨之升高。
因此，根據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)季節轉換，天氣變化等情況適時(shí)及時(shí)調控助燃風(fēng)不可忽視。
4.5均衡卸料與異常調整
保持石灰窯內同一斷面煅燒溫度均勻，卸料均勻是前提。均勻卸料宏觀(guān)講是指石灰窯卸料應避免時(shí)而大出、大進(jìn)，保持出料與進(jìn)料相對平衡和穩定，以穩“三帶”的正常運行，以于石灰質(zhì)量的穩定，窯氣中CO2含量的提高。微觀(guān)來(lái)講是指講避免局部卸料過(guò)快，出現塌料等現象或是由于粘窯、結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，出現這種情況要及時(shí)采取相應措施對局部卸料異常進(jìn)行行之有效的調控。
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)運作中。但是，石灰窯預熱帶、煅燒帶和冷卻帶確始終處于相對穩定狀態(tài)中。“三帶”相對穩定狀態(tài)的前提是窯爐要基本做到相對均衡投、卸料配之合理的助燃風(fēng)。提高窯爐產(chǎn)量應在設計、標定生產(chǎn)能力允許范圍內，應遵循窯爐熱工狀態(tài)變化規律，在生產(chǎn)工藝操作參數允許范圍內，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)調控生產(chǎn)工藝操作是窯爐穩定關(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)應該是窯爐操作人員準確掌握石灰石、燃料理化指標等信息的條件下，制定出符合窯情的最佳生產(chǎn)工藝操作參數。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象端倪，適時(shí)采取相應對策抑制其發(fā)展，以保窯爐在較短時(shí)間狀態(tài)下回歸到正常運行軌道上來(lái)。
5 結語(yǔ)
運行狀態(tài)良好的石灰窯體現在“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構；二是過(guò)硬的煅燒技術(shù)，合理窯體結構是基礎，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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