各种先进石灰窑的对比

目前可以生产活性石灰的几种典型窑型简单对比一、竖窑与回转窑的比较：目前，国、内外生产活性石灰的窑型主要有两类，一类是回转窑，一类是竖窑。回转窑与先进竖窑相比较而言主要有以下特点及优缺点:回转窑的主要优点：（1）通常状况下，回转窑适合煅烧小颗粒石灰石，有利于石灰石的充分利用。对于粒度为10-50mm的原料来说，建设回转窑是比较适宜的。目前，随着先进竖窑技术的不断发展，先进竖窑也可煅烧粒度为20mm以上的小粒度原料。（2）回转窑内石料来回翻滚，物料煅烧较为充分，煅烧的石灰质量较佳。但是从各厂家的生产实际情况来看，回转窑的活性度这项重要技术指标并不比先进竖窑好。例如太钢建设有3座1000吨燃煤粉回转窑以及1座500吨气烧双膛窑，在使用相同的原料情况下，500吨气烧双膛窑的质量甚至略好于1000吨的回转窑。（3）回转窑设备更容易大型化。目前，国内已投产的先进竖窑最大的单座石灰窑产量为600吨，国外也有800吨规格的竖窑。回转窑国内最大为1000吨。但回转窑影自身结构问题与先进竖窑相比又有一些不同。主要存在以下几点缺点：(1)由于回转窑属于“卧式窑”，其窑体主要依靠占据平面空间，而竖窑主要占据立面空间，因此其占地面积较先进竖窑窑大许多。这对于场地紧张的工厂来说是非常不利的。(2)大型回转窑一般使用的煤气热值要求较高，通常要求在3500kcal/Nm3以上。这对于只有有限优质煤气资源的工厂来说，是不利的。不过，随着回转窑技术的进步，也有使用煤气热值为2000kcal/Nm3的燃料的成功经验，但是其热耗明显增加。先进竖窑目前已经可以使用从最高热值的纯天然气到最低热值的纯高炉煤气均可。(3)由于回转窑的设备体积庞大，设备复杂，因此其投资通常要较先进竖窑高出约20%。(4)回转窑的热耗较先进竖窑高出约40%，因此，其生产成本较活性竖窑约高20%以上(对于600吨/天的石灰窑，回转窑每年煤气多用1000万人民币)。(5)由于回转窑的石料粒度较小，并且石料在窑内来回翻滚、摩擦窑壁，因此其粉灰率要较先进竖窑高许多（粉灰通常不能用于炼钢）。通常情况下来说，回转窑的粉灰率在20%，先进竖窑的粉灰率则在10%，因此，先进竖窑的成品率要比回转窑高。(6)由于石料在窑膛内来回摩擦窑壁，因此回转窑的窑衬寿命要较竖窑低许多。(7)回转窑通常存在结圈问题，石灰石上所携带的粉尘、泥土等杂质常常会附着在窑壁上，因此有条件的情况下，回转窑通常要求石灰石要水洗，这对位于北方的工厂（水资源短缺）来说是不利的。正是因为回转窑与竖窑存在的上述差异，在钢铁工业发达的欧洲及日本，钢铁工业约有70%以上的活性石灰是采用先进竖窑生产的。二、几种竖窑窑型比较竖窑的主要类型有瑞士麦尔兹公司（MAERZOFFNBAUAG）的并流蓄热式双膛竖窑、德国贝肯巴赫窑炉公司的（BECKENBACHKILNSGMBH）环形套筒窑（现已被意大利弗卡斯公司收购）、意大利弗卡斯公司（FERCALXS.P.A）的双梁窑等。上还有一些利用上述窑型的原理变形而来的窑型，包括有意大利西姆公司的双D窑，意大利弗里达公司的梁式窑以及国内的“环形双膛石灰窑”等。当今国际上流行的活性竖窑窑型主要有双膛窑、套筒窑和双梁窑。1、并流蓄热式双膛窑（MAERZ）我国引进的双膛窑数量最多。一般来说，250吨以下的双膛石灰窑的截面为矩形，300吨以上的双膛石灰窑的窑膛截面为圆形。双膛窑煅烧机理为全程并流煅烧，最易烧成活性石灰。双膛窑一般有两个窑身（少数有三个窑身），两个窑身交替轮换煅烧和预热矿石，在两个窑身的煅烧带底部之间有连接通道彼此连通，每隔12分钟换向一次以变换两个窑身的工作状态。在操作时，两个窑身交替装入矿石，助燃空气由窑顶供入，燃料由窑身上部送入，通过埋设在预热带底部的多只喷枪使燃料均匀地分布在整个窑的断面上，使得物料得到均匀加热。双膛窑使用的燃料为流体燃料，如天然气、煤气、油、煤粉等均可。石灰粒度最小为15mm。石灰活性度可达350ml以上。国内昆钢选用麦尔兹窑，用煤粉烧制，活性度为380—390ml，涟钢采用混合煤气，活性度可达400ml以上。双膛窑为密封正压操作，工作压力在40Kpa左右，全部采用罗茨风机鼓风。整个窑的操作控制（如换向、装料等）由PLC控制。助燃空气用罗茨风机丛竖窑的上部送入，助燃空气在与燃料混合前在预热带先被预热，然后煅烧火焰气流与矿石并流通过煅烧带（在所有竖窑中，双膛窑的并流带最长），使矿石得到合理煅烧。煅烧后的废气通过连接两个窑身的通道沿着另一窑体的与石料逆流向窑顶排出。由于长行程的并流煅烧，石灰质量很好。由于两个窑身交替换向操作，废气直接预热矿石，热量得到最充分的利用，在三种竖窑中单位热耗最低（~850Kcal/Kg石灰）。该种窑型运行稳定。2、环形套筒窑（BASK窑）我国冶金企业目前引进的套筒窑较双膛石灰窑少。套筒窑的煅烧机理为逆流+并流煅烧。套筒窑由砌有耐火材料的窑壳和分成上下两段的内套筒组成，窑壳与内套筒同心布置，矿石位于窑体和内套筒之间的环形空间内，故名环形套筒窑。下内套筒位于竖窑的下部，结构为双层钢壳形成环隙，环隙内通空气冷却，其内外侧砌耐火砖衬；上内筒悬挂在窑顶部。上下内筒各有其不同功能，上内筒主要是将高温废气抽出用于预热喷射空气；下内筒主要是用于产生循环气流形成并流煅烧，同时起到保证气流均匀分布的作用。套筒窑的结构特点是因设置了内套筒在窑身内形成了并流煅烧。套筒窑设有上下两层燃烧室，燃烧室通过耐火材料砌筑的拱桥与内套筒相联。套筒窑使用的燃料为流体燃料，如天然气、煤气（发热值在1600Kcal/Nm3以上）、油等。石灰最小粒度为30mm。套筒窑窑体从上到下可分为：预热带、上部煅烧带（逆流）、中心煅烧带（逆流）、下部煅烧带（并流）、冷却带。其核心为下部并流煅烧带，石灰最终在下煅烧带内烧成，保证了能够煅烧出优质活性石灰。石灰活性度可达350ml以上，梅钢套筒窑石灰质量最高可达400ml以上（燃料为煤气）。套筒窑整个窑体为负压操作，对窑体密封程度要求不是太高。比较而言，套筒窑的主要缺点是耐火材料消耗量大，砌筑很复杂。同时，燃烧室上的拱桥极易发生事故，设备稳定性差，国内有多座套筒窑发生过燃烧室拱桥倒塌的事故。相对双膛窑单位热耗偏高（~950Kcal/Kg石灰）。3、双梁窑（FERCALX窑）我国冶金行业目前引进的双梁窑相比以上两种窑最少。双梁窑的煅烧机理为全程逆流煅烧。双梁窑的核心部分是采用两层烧嘴梁，梁内有若干燃料管将燃料供给烧嘴，烧嘴分布在梁的两侧，将燃料均匀地分布在窑的断面上，保证了在整个竖窑断面上均匀燃烧。燃烧梁采用导热油冷却，导热油带出的热量用于预热燃烧用一次空气，使窑的热耗有所降低。双梁窑的主要优点是耐火材料砖型及砌筑简单，在三种竖窑中耐火材料重量最轻。双梁窑采用了双向压力系统（最新开发的为三路压力系统），煅烧带以下为正压，煅烧带以上为负压。燃烧所需的二次空气由鼓风机鼓入冷却带，使窑内煅烧带以下保持正压；窑上部的废气通过引风机抽出，使窑内煅烧带以上保持负压。所谓三路压力系统，是指在下层烧嘴梁以下2000mm处新增了抽气梁，抽气梁后面接高温风机将约500℃的热空气（石灰冷却空气冷却石灰后变成的热空气）抽出送到烧嘴梁，这样在下层烧嘴梁与抽气梁之间形成第三路DD零压，在这个区域基本无气流流动。双梁窑使用的燃料亦为流体燃料，如煤气、油、煤粉等。比较而言，双梁窑的主要缺点是煅烧原理落后，石灰活性度不高。国内几家投产的双梁窑石灰活性度均较低。甚至与普通气烧竖窑差不多，因此也限制了双梁窑的推广。采用并流加热系统，在物流煅烧尾期，物料与烟气温差小，石灰不会造成生、过烧，且活性度高。采用蓄热换热系统，排烟温度低，单位热耗最低。投资较少，占地面积小。与其他竖窑相比，多一套换向系统可采用煤粉、煤气、重油等流体燃料。煅烧带冷却带煅烧筒排气筒冷却带预热带储料带煅烧带预热带冷却带后置煅烧带由于采用烟气回流喷射技术，有较长的并流燃烧带，石灰活性度高。热耗较低。投资小，占地面积小。负压操作，环境质量好。窑体结构复杂，砖型多，砌筑要求质量高。易发生烧嘴拱桥塌落事故而停产。石灰煅烧均匀性较差。可采用煤气、重油等流体燃料。结构简单，操作简单，设备维护量小。生产调整较为灵活。热耗较低。窑为负压操作，生产环境较好。产品质量较差，在国内投产的几座窑，石灰活性度均较低。可采用煤粉、煤气、重油等流体燃料4、环形双膛石灰竖窑概述环形双膛竖窑是一种结合了传统双膛竖窑和套筒窑的优点，由国内公司技术人员自行开发的新型活性石灰窑型。该窑型具有完全自主知识产权，并申报了国家发明专利。这种窑型完全实现了国产化，所有的设备、材料完全由国内生产。环形双冷却带并流带中部煅烧带上部煅烧带预热带换热器膛窑完全根据国内的设备和材料制造、生产水平以及特性，按照国内标准进行设计，避免了由于国内外材料性能的不同带来的设计上的不合理的问题，同时也有利于设备后期的维护和检修。与传统双膛窑相同，该窑采用了先进的并流蓄热煅烧原理。在窑膛截面上均匀布置燃料喷枪，来实现煤气的供入，实现了供入燃料的均匀分配，由此保证煅烧时均匀的温度场。并且在窑型结构上也吸取了套筒窑的结构优点，即由于结构上原因，环形窑的外圆到内圆的距离与圆形双膛窑中心到周边的距离相比较短，使得窑膛内的气流分布偏流更小，因此更有利于生成活性石灰。因此，这种窑型生产的石灰活性度、残余CO2含量等质量指标完全可与国外先进竖窑相媲美，石灰石CaO含量大于53%的情况下，活性度完全可以达到370ml（4NHCl，10min滴定）以上，残余CO2小于2%。环形双膛窑基本结构及煅烧原理为：窑设置有两个半环状窑膛，一个为煅烧膛，一个为蓄热膛，中间由通道连接，两个窑膛的工作状态一般每隔12分钟进行一次互换。由于助燃空气及燃料均从煅烧带的上部供入向下流动，煅烧膛的物料也是自上向下流动，两者流向相同，这种物料与燃料流方向相同的方式，称为并流。并流煅烧方式的优点是，物料在煅烧带上部开始煅烧时，燃料在此处正好混合开始燃烧，温度较高，煅烧效率高，而在煅烧带下部，石灰煅烧过程基本完成，石灰在此处不再需要过多的热量，而燃料的燃烧产物也基本将热量传递给物料，温度降低，因此石灰活性度高。同时，由于双膛窑的工作方式为一个窑膛煅烧，烟气由另一个窑膛排出，此窑膛内的物料被烟气所含热量加热，使得烟气中所含热量得以有效回收，烟气以很低温度排出（150℃以下），因此与一般双膛窑一样，其热效率又是目前所有窑型内最高的。由于环形双膛窑与套筒窑在结构上的类似，其煅烧石灰石粒度一般为20mm以上，粒径比为1：2——1：3。一般来说，对于先进石灰竖窑使用的石灰石品质要求是：CaO≥53%(最低保证≥51%)，MgO≤4%，SiO2≤2%，Al2O3+Fe2O3≤2%；Na2O+K2O≤0.2%。同时，要求必须筛分干净石料表面的所粘覆的泥土和颗粒。关于投资的问题：在正常配置下，600吨回转窑及国外引进的先进竖窑一般价格在6000万元左右，我们的国产技术由于没有知识产权的太多费用以及我们的专业化管理，投资相比引进竖窑低约1000万元左右。