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石灰窑技术总结
         现代石灰窑与传统土烧窑相比具有环保、节能;机械化 、自动化程度较高的优点,能充分利用廉价能源,特别能利用原来对环境有污染的气体作主要能源,变废为宝,不但对环境能达到保护,而且它生产的石灰,不但质量好而且成本低,对企业经济效益会有明显增加。
一、石灰窑种类
1、按燃料分:有混烧窑(即烧固体燃料,焦炭、焦粉、煤等)和气烧窑(即2、烧高炉煤气、焦炉煤气、电石尾气、发生炉煤气、天然气等)。
3、按窑形分:有竖窑、回转窑、套筒窑、双膛窑、双梁窑等。
4、按操作压力分:有正压操作窑和负压操作窑。
二、基本原理和热工工艺
       石灰石主要成分是碳酸钙,而石灰成分主要是氧化钙。烧制石灰的基本原理就是借助高温,把石灰石中碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳。
反应式
  CaCO3=CaO+CO2-42.5Kcal
工艺过程:石灰石和燃料装入石灰窑(若气体燃料经管道和燃烧器送入)预热后到850℃开始分解,到1200℃完成煅烧,再经冷却后,卸出窑外。即完成生石灰产品的生产。不同的窑形有不同的预热、煅烧、冷却和卸灰方式。但有几点工艺原则是相同的即:原料质量高,石灰质量好;燃料热值高,数量消耗少;石灰石粒度和煅烧时间成正比;生石灰活性度和煅烧时间,煅烧温度成反比。
三、燃料与燃烧
         烧石灰的燃料很广泛,固体燃料、气体燃料、液体燃料都可以。新技术石灰窑的燃烧原则是:哪种燃料最经济,哪种燃料更有利于环保,哪些燃料更能节约能源。
现在使用普遍的主要是焦炭和煤气,最理想的还是煤气,包括高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、电石尾气(煤气)发生炉煤气等是石灰窑的最好燃料。因为这些气体燃料都属于废物利用,循环经济性质,特别像焦炉煤气现在大部分放散,资源十分丰富,其次是高炉煤气,再就是电石尾气,这些煤气若利用起来,一来可大量节约能源,二来环境可得到保护,更重要的是企业可以收到很好的经济效益。
烧石灰用燃料的多少,是和它炉型与燃料的热值有关的。煅烧石灰所需的热量是由燃料的燃烧而得,固体燃料的主要成分碳的燃烧过程的分子式为C+O2 = CO2,气体燃料则是根据它的热值来计算的。按实际经验生产一公斤石灰约需960kcal热量,但由于各厂的生产设备和工艺条件不同也有区别。一般来说,烧一吨灰用高炉煤气需1600m3左右,烧焦炉煤气需300m3左右。电石尾气需360m3左右,天然气需120m3左右,发生炉煤气需900m3左右。
四、基本结构和设备
        石灰窑主要由窑体、上料装置、布料装置、燃烧装置、卸灰装置、电器、仪表控制装置、除尘装置等组成。不同形式的石灰窑,它的结构形式和煅烧形式有所区别,工艺流程基本相同,但设备价值有很大区别,使用效果也是有差别的。
         混烧石灰窑布料很关键,因为它在把燃料和石灰石同时装入窑内时,必须通过布料实现炉料在窑内的合理分布,消除炉壁效应,均衡炉内阻力,力求整个炉截面“上火”均匀一致,所以布料器形式和使用效果对石灰窑的生产效率有很大影响。布料器包括旋转布料器、海螺形布料器、固定布料等等。
气烧窑的主要附属设备是燃烧器,因为它的气体燃料是通过燃烧器把可燃气体和所需氧气(空气)按一定的比例在燃烧器内混合后送入炉内燃烧的,而且不同的燃气所需的空气量也不同。不同的炉型,不同的加热方式,它需要的火焰类型也不相同,如预混式、半混式、外混式及氧化焰、中性焰、还原焰等等。所以说气烧窑的燃烧器一定程度上决定着石灰窑 的煅烧效果。
当然其它附属设备也很重要,如风帽,看相似很简单,但要保证它所供窑内风量在整个窑断面上的分布才有好的效果。
五、石灰石质量要求和数量消耗
1、含碳酸钙成分含量高,一般要求要在97%以上。
2、结构晶粒要小,一般粒度为30mm—60mm,因为晶粒小的石灰石晶间不严实,且在含有有机物的情况下,有机物燃烧形成的多孔状,二氧化碳容易分离,便于煅烧。
3、杂质少,特别是有害成分少如二氧化硅,氧化镁、氧化铝、氧化铁、硫和磷等,这些成分在石灰石中若有百分之一,到煅烧成的生石灰中,就是百分之十八。
4、煅烧时“生”“过”烧的高低对石灰石质量好坏也有一定区别 。
烧1吨石灰按理论计算需1.78吨石灰石。
六、生石灰的质量标准
石灰质量的一般标准是:氧化钙含量,生、过烧率、活性度、有害成分含量等,不同的行业,不同的用途又有不同的标准。如电石行业特别强调活性度即软烧灰,炼铁行业又强调的是强度,所以要硬烧灰,炼钢则又要软烧灰。因此它的指标也是不一样的。一般标准生石灰,氧化钙含量要达到 97%以上,生过烧率小于 10%,活性度要300ml以上。
七、供风和风机选择

无论混烧窑还是气烧窑都是需要一定合理供风的,因为任何燃料燃烧都必须具备三个条件,即燃料、空气(氧气)、和明火,缺少任何一项条件都是不会燃烧的。风的用量是根据燃料的可燃成分的需氧量来计算,若供风不足燃料就不会充分燃料,供风过量过剩空气则变成烟气,大量热量流失,从而造成燃料的增加和浪费。风量一般按公式计算,但原燃料粒度不同也有差异。因此选用风机既要以理论计算为基础又要以具体炉型和实际经验为依据来选定风机,才能有好的使用效果。
八、石灰窑的除尘与环保
           石灰在煅烧时排放的烟尘中含有大量的有害气体和10微米以下的粉尘,粉尘中又包含SO2、 F2O3、AlO3等,这些有害气体和粉尘对人体的危害很大,而采用新技术的现代石灰窑除能耗低、产量高、质量好外,最大的好处是便于除尘。因为整个煅烧过程是相当于在一个密封容器中进行,它的烟气可从窑顶烟气管道排出,通过除尘净化,然后达到无害、无污染的达标排放。
九、三种活性石灰窑及其性能比较
1 环形套筒竖窑
         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以利于气流穿透,故名环形套筒竖窑。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;上内套筒悬挂在窑顶部。上下内套筒各有其不同的功能,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一个窑身内形成了并流煅烧。 
  套筒窑设有两层燃烧室,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、焦炉煤气、转炉煤气、高焦混合煤气(发热值在1600kcal/Nm3以上)、电石炉气、轻油、重油、煤粉等,在上述燃料不足的情况下,也可添加少量的小块焦炭。
  套筒窑窑体从上到下分为:预热带、上部煅烧带(逆流)、中部煅烧带(逆流)、下部煅烧带(并流)、冷却带,其核心为下部并流煅烧带,石灰最终在下部煅烧带内烧成,保证了能够煅烧出优质活性石灰。
  套筒窑窑内废气在预热矿石及喷射空气后自身温度下降到180℃左右由废气引风机抽出,经布袋除尘器净化后排空。整个窑体为负压操作,对窑体密封要求不高,可以在线观察到窑内的煅烧过程、在线取样及维修设备,因此,在所有竖窑中套筒窑作业率最高。
2 并流蓄热式双膛竖窑
         双膛窑有两个窑身,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12min换向一次以变换窑身的工作状态。在操作时,两个窑身交替装入矿石,燃料分别由两个窑身的上部送入,通过埋设在预热带底部的多支喷枪将燃料均匀地分布在整个窑的断面上,使燃料得到均匀的燃烧。双膛窑使用的燃料也是流体燃料,如燃气、燃油、煤粉等均可。
  助燃空气用罗茨风机从竖窑的上部送入,助燃空气与燃料混合前在预热带先被预热,然后煅烧火焰气流通过煅烧带与矿石并流(在所有竖窑中,双膛窑的并流带最长),使矿石得到煅烧。煅烧后的废气通过连接两个窑身的通道沿着另一窑体的预热带向窑顶排出。由于长行程的并流煅烧,石灰质量很好。另外,由于两个窑身交替换向操作,废气直接预热矿石,热量得到了充分的利用,在所有竖窑中单位热耗最低。 
  双膛窑为密封正压操作,工作压力在40kPa左右。整个窑的操作控制(如换向、装料等)由PLC集中控制。
3 双梁窑
         双梁窑的核心部分是采用两层烧咀梁,梁内有若干燃料管将燃料供给烧咀,烧咀分布在梁的两侧,将燃料均匀地分布在窑的断面上(双梁窑断面一般为方形或矩形), 保证了在整个竖窑断面上均匀燃烧。烧咀梁采用导热油冷却,导热油带出的热量用于预热燃烧一次空气,使窑的热耗有所降低。
  双梁窑采用了双向压力系统,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通过分布梁进入冷却带,使窑内煅烧带以下保持正压;窑上部的废气通过废气引风机抽出,使窑内煅烧带以上保持负压。
  双梁窑使用的燃料亦为流体燃料,如燃气、燃油、煤粉等。
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