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| 沉淀碳酸钙生产中石灰窑煅烧技术 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-09-24 10:08:25 浏览次数： |
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石灰石经石灰窑煅烧制得高活性度石灰，结构合理的石灰窑是基础，石灰窑煅烧技术是关键。在石灰生产中我们强调高活性度石灰的产出，但是对于石灰的活性度不能绝对化，因为活性度过高，石灰的机械强度就会随之减弱，这样就会造成过量的粉灰，给生产带来不利。
目前工业沉淀碳酸钙生产用的石灰窑多采用混烧或层烧工艺。依据石灰窑煅烧生产工艺，选择合理适用的窑体结构是基础；依据窑型结构制定科学合理的工艺操作参数是关键；严格生产工艺操作，针对窑炉热工工况变化适时对操控工艺参数准确调控是保证。
1 石灰窑体结构
1.1石灰窑内衬结构决定窑内通风条件，是生产高活性度石灰的基础
设计石灰窑应首先考虑窑壁效应对通风效果带来的影响。相对来讲，直筒型结构石灰窑的窑壁效应较为严重，它可使窑壁通风量大而窑炉中心区域通风不足，尤其是大直径结构的直筒窑。这是造成石灰活性度不稳定的症结之一。想要克服窑壁效应，应采用窑内衬变径结构的办法。由于混烧或层烧石灰窑一般都是窑底通风，当助燃风气流向上运动时，在变径结构石灰窑中气流不是沿窑壁直线上升，而是当气流碰撞到倾斜窑壁时，气流会向窑炉中心区域辐射，有利的改善窑炉中心区域通风条件，有利于石灰石均匀煅烧。同时变径结构的石灰窑其物料在沉降过程中通过不同区域时能产生有限制的翻滚运动，改善物料的堆积密度，有利于气体与物料之间的热交换。当窑炉内出现挂料现象时，其也会随物料的翻滚而会脱落。
1.2合理高径比
石灰窑热工通常分为“三带”，即预热带、煅烧带和冷却带。“三带”平衡稳定运行是石灰窑热工正常状态，是生产高活性度石灰的技术保证。而石灰窑高径比是否合理是决定“三带”正常稳定运行的基本条件。
石灰窑如果高径比过大，相应石灰窑内径变小，有效高度变大，窑炉内通风阻力增大，煅烧带就会相应下移。冷却带不稳定，容易出现火料；如果高径比过小，相应石灰窑内径变大，有效高度变小，窑炉内通风阻力变小，煅烧带就会相应上移，窑气温度会升高，热损失加大，CO含量会增加，如再加之窑气冷却不到位，会降低气体输送效果，影响碳化。
选择合理的石灰窑高径比应根据石灰石、燃料理化指标及风机选型等综合因素考虑。
2 石灰活性度
石灰石经煅烧后能否产出活性度高的石灰，是受多种因素制约的。例如石灰石化学成分、晶型结构和物理性质，入窑石灰石块径，煅烧温度及作用时间，所用燃料类型和数量，煅烧设备类型等有关。
成品石灰的活性度主要取决于石灰的体积密度、气孔率、比表面积及氧化钙晶粒的大小，体积密度越稳定（即从石灰石烧成氧化钙后体积收缩不大），晶粒越小，比表面积越大，气孔率越高，则石灰的活性度越高。其中比表面积是影响石灰活性度的重要因素，而体积密度、气孔率和氧化钙晶粒大小又影响着石灰比表面积的大小。
3 二氧化碳浓度
石灰窑气中CO₂含量和窑炉煅烧温度、煅烧时间及石灰石化学成分等因素有关。石灰石中CaCO3含量越高，则窑气中CO2浓度越高。
在石灰窑操作中会影响CO2浓度的因素主要有①助燃风供量不足或是分布不均匀造成局部助燃风短缺；②煅烧温度过高，致使部分CO2转化成CO；③石灰生烧或过烧；④CO2浓度还受石灰石中杂质特别是Fe2O3、Al2O3和碱类物质的影响，尤其是Fe2O3形成铁铝酸钙或铝铁酸钙而加剧石灰石或石灰颗粒表面的烧结，从而常常阻碍石灰石顺利而完全的分解，使石灰中留有残余CO2。
4 石灰窑煅烧技术
4.1风量控制与风机选型
作为燃料燃烧的助燃风对提高石灰窑产量、石灰活性度和窑气中CO2含量显得异常重要，没有助燃风就没有石灰和CO2产出量，更谈不上石灰的活性度。
选择合宜的风机是有效保证助燃风供及的保障。风机选型要综合考虑窑型、高径比、所用石灰石、燃料理化指标等因素，并结合热工计算的风量、风压等筛选与石灰窑相匹配的符合风机性能曲线的风压、风量范围，以满足石灰石煅烧、燃料燃烧，平衡稳定石灰窑“三带”调整的需风量。
安装与风机相配套的变频器，可视石灰窑热工参数变化适时有效地调整助燃风量。对避免石灰窑煅烧故障的发生，显得非常必要。
4.2合理配比，精确配料与均化
石灰石分解是吸热反应。烧固体燃料的石灰窑燃料与石灰石配比合理，窑用燃料计量准确，燃料与石灰石混合均匀以及入窑后物料布料是否均匀，是石灰窑工艺设计和操作管理环节中极重要一步。
石灰石、燃料配比不合理，计量不准确，会导致入窑燃料过多或过少。燃料过多，则热量供给多余，会出现石灰的过烧或粘结，严重时会结瘤；燃料过少，则热量供给不足，会出现石灰生烧，若再加助燃风供量不足，则现“皮蛋石”。不论燃料过多还是过少，都会影响窑所中CO2含量，给碳化带来不利。
准确称量石灰石、燃料并混合均匀是物料在窑炉内沿料层截面均匀分布的基础。原料、燃料混合均匀需在入窑前加装预装置。石灰石在动态输送、筛分过程中与动态输送的燃料实现均匀混合。即在石灰石输送过程中燃料同步撒布在石灰石中。
4.3均匀布料与热量分配
竖窑生产工艺和热工制度对入窑物料的基本要求是控制窑炉内物料的粒度和形状分布。做到入窑物料均匀分布在窑炉内料层截面上，消除窑壁效应，均衡窑内通风阻力，稳定、平衡窑内燃烧，均匀热量分配。控制和调节助燃风沿窑截面的均匀分布是石灰窑布料技术上不可少的措施。它可有效保证热量在窑炉内的均匀分配。
4.4助燃风调控
在一个周期内燃料的热值相对稳定的情况下，助燃风也就决定了煅烧带区域的分布情况。可以说助燃风是控制窑炉煅烧的关键。如果不能及时把握好引起窑炉热工变化的等诸多因素而适时调整助燃风量，一旦进入窑炉内助燃风过量，那么过量的助燃风就会加速燃料的燃烧速度，那么热量的释放速度也就随之加快，从而导致煅烧区域煅烧温度升高，这样煅烧带就会上移扩大，引发窑气温度升高，出窑石灰温度降低，伴随着会有石灰过烧或粘窑、结瘤等现象发生。相反，进入窑炉内的助燃风量过小，燃料的燃烧速度会放慢，热量的释放速度也会变慢。煅烧带则会下移，出窑石灰温度升高，伴之会有生烧石灰出现。窑气温度下移，窑气中CO含量会随之升高。
因此，根据燃料热量配之合理的原料、燃料比例，随窑炉热工变化，四时季节转换，天气变化等情况适时及时调控助燃风不可忽视。
4.5均衡卸料与异常调整
保持石灰窑内同一断面煅烧温度均匀，卸料均匀是前提。均匀卸料宏观讲是指石灰窑卸料应避免时而大出、大进，保持出料与进料相对平衡和稳定，以稳“三带”的正常运行，以于石灰质量的稳定，窑气中CO2含量的提高。微观来讲是指讲避免局部卸料过快，出现塌料等现象或是由于粘窑、结瘤等原因引起局部卸料不畅等，这些都会给均匀煅烧带来不利，出现这种情况要及时采取相应措施对局部卸料异常进行行之有效的调控。
4.6均衡生产
处于良性循环状态下的石灰窑热工状态始终处于动态运作中。但是，石灰窑预热带、煅烧带和冷却带确始终处于相对稳定状态中。“三带”相对稳定状态的前提是窑炉要基本做到相对均衡投、卸料配之合理的助燃风。提高窑炉产量应在设计、标定生产能力允许范围内，应遵循窑炉热工状态变化规律，在生产工艺操作参数允许范围内，在确保石灰质量和窑气中CO2含量的前提下，渐徐渐进的加大窑炉投、卸量，提高其生产能力。
4.7适时调控生产工艺操作是窑炉稳定关键
石灰窑操作失误或滞后性操作是造成石灰窑热工工况恶化的重要原因。良性循环的窑炉热工状态应该是窑炉操作人员准确掌握石灰石、燃料理化指标等信息的条件下，制定出符合窑情的最佳生产工艺操作参数。通过窑炉显示状态和发展趋向，洞察窑炉热工状态异常现象端倪，适时采取相应对策抑制其发展，以保窑炉在较短时间状态下回归到正常运行轨道上来。
5 结语
运行状态良好的石灰窑体现在“三高两低”，即石灰产量高，石灰活性度高，二氧化碳含量高，能耗低，生、过烧率低（生、过烧率≤3%）。其保证措施一是合理的石灰窑结构；二是过硬的煅烧技术，合理窑体结构是基础，煅烧技术是关键。
（本文作者：蒋如铁 张东明 浙江雪峰碳酸钙有限公司）
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