气烧套筒石灰竖窑生产活性石灰的工艺特点

气烧套筒石灰竖窑生产活性石灰的工艺特点

[加入时间：2009-01-08 11:17:10][ 浏览：1080]

摘要：概述了套筒窑的发展过程，介绍了套筒窑基本结构、工作原理，展望气烧套筒石灰窑的发展前景。 关键词：气烧套筒石灰窑 活性石灰 节能 1.概述

环形套筒石灰窑是联邦德国人卡尔·贝肯巴赫在上世纪60年代研究成功的。至今在世界上已建有300多座贝肯巴赫窑。我国在九十年代由梅山钢铁公司率先在冶金联合企业引入，随后是首钢、马钢、济钢等，目前我国钢铁企业共有5—6座。 2.气烧套筒石灰竖窑简介 2.1套筒窑工作原理

（1） 窑体：窑体由外套筒和同中心的上、下内套筒组成。外套筒由钢板卷成并衬以耐火材料。内筒分下内套筒和上内套筒两个独立部分。上下内筒是由双层钢板形成的圆柱形箱体,钢板箱内连续通入冷却空气以防其高温变形,箱体内外两侧均砌有耐火砖。内筒与外筒同心布置,形成一个环形空间,石灰石就在该环形区域内焙烧而成为活性石灰。

（2） 燃烧室：燃烧室设在窑体中部，并分上、下两层,下层的称为下燃烧室,上层的称为上燃烧室。每个燃烧室与内筒之间由耐火砖砌筑而成的拱桥相连,燃烧产生的高温烟气通过拱桥下的空间进入石灰石料层。燃烧室上、下两层错开分布，同排均匀分布。

（3）风机：套筒窑风机系统由内筒冷却风机、驱动空气风机和高温废气风机组成。内筒冷却风机向内筒供给冷却空气。同时,冷却空气经内筒后得到预热并作为燃烧器的一次空气;驱动风机通过喷射器向燃烧器供给喷射空气,使窑内形成循环气体;高温废气风机用来抽出窑内废气,与驱动空气换热，还可使窑保持负压。

1—加料装置；2—布料口；3—石灰料层；4—上部环型烟道；5—上部内筒；6—外筒；7—下部内筒冷却空气环管（约150℃的一次空气）；8—燃烧器；9—喷射管道（经换热器来的驱动空气，约455℃，0.485公斤/厘米2，作为喷射介质，抽出下部内筒循环烟气，喷入燃烧室作二次空气）；10—内筒冷却通道（循环烟气出口）；11—上部燃烧室（6个，空气消耗系数0.5，约占总热量30%）；12—下部燃烧室；13—过桥；14—循环气体入口（6个）；15—下部内筒；16—出料机构；17—出料台；18—石灰仓 （4） 装料、出料系统

套筒窑的上料装置由称量料斗、闸门、单斗提升机、密封闸板、旋转布料器、料钟及料位检测装置等组成。石灰石经预热、煅烧和冷却后,在冷却带底部由抽屉式出料机直接卸入窑下部灰仓,然后经仓下振动给料机排出。

该种窑是圆形横截面，窑身为环状。窑以负压或正压操作均可，负压操作有利于环保。由上下两排烧嘴进行燃烧（上燃烧室1200～1300℃、下燃烧室1300～1350℃），燃料可以是油、煤气或粉状固体燃料。从内套筒抽出的热气经预热器预热驱动空气后，再与从预热带抽出的废气混合（150～250℃）组成外排废气，经净化处理后排入大气。在窑的中心装有一个立式或吊式的圆筒，煅烧带便成为环形截面。燃烧室以径向安装在窑的外筒上。在燃烧室朝向窑内开口的地方有耐火材料砌筑的“火桥”，将内外筒体连接起来。“火桥”下是将物料径向切断。这样保证了燃烧气体均匀

进入物料并释放其热量。上下燃烧室交错排列，以达到气体的均匀分布。两排烧嘴把窑分成3个煅烧带，其中上面与中间的呈逆流煅烧，下面为并流煅烧。入窑的石灰石在预热带先以对流方式得到预热，然后进入上部煅烧带。在上燃烧室内未完全燃烧的热气体在这里完全燃烧，石灰石进行分解；在中间煅烧带，物料和从下燃烧室分流出来的热气体逆流煅烧而继续分解；在下部煅烧带，物料和从下燃烧室分流出来的热气体并流煅烧而完全分解成石灰。石灰进入冷却带。石灰的冷却空气由窑的出料口引进，继续向上，与并流燃烧气体混合（800～930℃），进入下内套筒。烧煤气时烧嘴使用兼作冷却内套筒的空气；在并流带内用喷射器保持并流状态。喷射器所用的驱动空气经预热器加热（400～500℃）。冷却空气和燃烧气体组成的混合气体（300～370℃）由喷射器在上排烧嘴以上从内套筒中抽出。这部分气体又被切向引到下部燃烧室。 2.2套筒窑工作流程简介

料钟将称量好的料卸入窑内。在套筒窑中部（焙烧），转炉煤气与空气一起进入上、下燃烧室（烧嘴）燃烧，产生的热气进入套筒窑。由于窑内不同的压力分布、上下燃烧室配入的空气量不同以及引射器把下内套筒的循环气体（约800℃）引入下燃烧室，使得下燃烧室充分燃烧，上燃烧室产生的热气和下燃烧室产生的部分热气逆石流而上，形成上部逆流焙烧；下燃烧室产生的多数热气顺石流而下，形成顺流焙烧。这样，石灰石由上而下经过预热带、上部焙烧带（逆流）、中部焙烧带（逆流）、下部焙烧带（并流）、冷却带5个阶段；石灰最终在下部煅烧带内烧成。生产工艺流程图如图1所示。

图1 套筒窑工作流程图

3..环形套筒窑结构的先进性主要表现在

（1）通过窑内四次石料的自动分布，使石料在窑内分布得更均匀，保证煅烧过程中热量始终均匀分布在石料上。从结构上看，环形套筒窑本体由窑外壳和内套筒组成，从上至下大致可分为四个区域：石灰石预热带，上下燃烧室之间逆流煅烧带，下燃烧室下部并流煅烧带，石料与气流就在内外壳体之间环形区流动。在石料流动方向上，窑顶的横梁，上拱桥，下拱桥和出料门四部分结构，上下两两之间呈60度交错分布，实现了物流在向下流动过程中的自动再次分布，保证了不同粒度的物料在窑体内得到均匀受热煅烧，煅烧出来的石灰质量稳定。

（2）在煅烧带形成并流煅烧过程，保证石灰石的充分燃烧，生产出高活性石灰产品。环形套筒窑利用从喷射管内喷出的高速流动热空气，在下燃烧室处产生低压区，使从下烧嘴进入的燃料和助燃空气与窑内的物料在下燃烧室下部同向流动并与之反应，形成并流煅烧带。在并流煅烧区域内，石灰石原料充分与高温气体接触，反应生成石灰产品，故生产出来的石灰活性度较高。

（3）环形套筒窑在工艺方面的先进性表现在：在窑内形成循环气体，并通过控制循环气体的温度，使煅烧过程得到控制并充分利用了热量。环形套筒窑内的循环气体是指从下烧嘴进入的燃料和助燃空气，在下燃烧室下部的并流燃烧带与石灰石原料充分反应后，与从窑底冷却带进入的冷却空气一起进入到环形套筒下内套筒上段内，后经过上拱桥内的循环气体通道管流入喷射器，与喷射管内的热空气混合后一起再次喷射进入下燃烧室的这一部分气体。循环气体的产生，在窑内形成了并流煅烧带，使环形套筒窑能煅烧生产出高活性度的石灰。同时循环气体也使窑内的热量得到了充分利用，降低了石灰产品的热耗。再次，通过控制循环气体在窑内的流量和气体温度，实现了对环形套筒窑煅烧过程的控制，生产出来的石灰质量得到很好的控制，产品的生烧和过烧现象减少。同时，环形套筒窑处于负压操作下的生产过程，很好的减少了因石灰窑工作给周边环境带来的污染，改善了操作人员的工作环境，也方便了工作人员，对整座窑系统的设备工状况的掌握，设备的检查，维护，维修工作也便利，操作

人员能及时发现对石灰窑正常生产潜在的故障，保证了生产的石灰产品的质量。

当然，环形套筒窑作为一种新窑型引入国内的时间只有短短的几十年，由于环形套筒自身结构特点和国内市场的使用情况与国外有所差别，在整座窑的运行过程中，还是出现了一些难以避免的问题。譬如，环形套筒窑拱桥（火桥或过桥）的坍塌，热器换热管束及循环通道管的堵塞，换热器换热管束末端的金属补偿器开裂问题，国内外技术专家针对这些问题也提出了各种解决的方法和改进的措施，使环形套筒窑的技术进一步完善。 4.气烧套筒窑的工艺特点

4.1其中采用气体燃料的优点在于：

（1）气烧石灰窑节约能源，可以利用高炉剩余煤气和焦炉剩余煤气等二次能源。

（2）有利环境保护，另外气体燃料的清洁使得烧制的石灰S、P等有害元素含量低,石灰中的瘤块减少。 （3）炉内温度均匀，煅烧石灰质量好。气体燃料可在石灰石的所有空隙中燃烧，无死角，石灰活性好。

（4）由于气体燃料能够与空气均匀混合,燃烧所需的空气过剩系数小,因此可以达到较高的燃烧强度和完全燃烧强度。 （5）好检测，好操作。气烧窑的温度和煤气、空气流量、压力均可由仪表检测 4.2气烧套筒窑存在的不足之处：

（1）炉顶废气温度偏高，易损坏炉顶设施。

（2）炉内气体流量和压力大，对物料透气性有一定要求，气烧窑与焦炭窑相比气流量大，透气性对炉况的影响更大。 （3）对煤气的安全操作有特定的要求。

（4）只能烧30mm以上的矿石，大量碎石无法利用。 5.气烧套筒石灰竖窑的发展前景

随着燃料价格上涨，以焦炭和煤为燃料的石灰竖窑的生存发展受到极大威胁。以高炉煤气等煤气为燃料的气烧套筒窑成功的工业应用打破了依靠固体燃料生产的格局，既环保又节能。

我国在20世纪90年代初期,以高炉煤气为燃料烧制冶金石灰的企业仅有少数几家,随着钢铁工业的高速发展,对活性石,促进了冶金石灰行业的技术极大的进步.气烧套筒石灰竖窑，与瑞士麦尔兹双膛竖窑同属世界上先进的窑型。它生产的活性石灰具有气孔率高(50%)、表面积大(1.5一2m/kg)、活性高(活性度345 mL)、硫含量低等特点。另外，它以转炉煤气为燃料，使得钢铁厂的二次能量充分得到利用。同时，生产中产出的污染物与使用固体燃料相比大为减少，带来了不可忽视的环境效益和社会效益。窑体为负压操作，检查、维修、维护便利，环保和劳动条件好，作业率高，适用燃料范围宽，窑体设备简单，相对双膛竖窑投资低，能耗低，目前，被世界各国广泛采用。随着钢铁行业发展，由于上述优点，这种窑必将被越来越多的企业所青睐。

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