现代石灰窑设计经验
林州市现代科技中心常全生
一、发展新现代石灰窑设计原则石灰是钢铁生产、电石、耐火材料生产、氧化铝生产等工业产品的主要和主要辅助材料。20年代以前石灰生产主要依靠煤烧土灰窑和机械竖窑为主。二十年代后有了较大较快的发展，现在国家又出台的更高的环保要求，企业主产品质量不断升级，环保要求也在提高，包括碳达标，碳中和因此对窑的设计要求也越来高。但保证“高效，安全，经济，科学先进”原则不能变。
二、石灰窑设计型号种类选择现在石灰窑按燃料分有混烧窑，即烧固体燃料，焦炭、焦粉、煤等。和气烧窑。气烧窑包括烧高炉煤气，焦炉煤气，电石尾气，发生炉煤气，天然气等。按窑形分，有竖窑、回转窑、套筒窑、维马斯特窑（西德）、麦尔兹窑（瑞士、弗卡斯窑（意大利）等。这就需要根据用户生产需要，燃料条件和投资能力来确定。相比之下，机械化竖窑在现代算是结构最简单，投资比较低的窑型。回转窑也是传统的煅烧石灰窑投资比竖窑高，优点是烧的灰活性度比较高。还有就是国外技术的套筒窑、维马斯特窑（西德）、麦尔兹窑（瑞士、弗卡斯窑（意大利），双膛窑等，这些窑工艺比较先進，产量高，石灰生，过烧低质量好。但投资比较大。所以选择时需要科学的性比价可行论证。林州现代科技中心研究设计出了吨以下的现代机械自动化混烧窑和吨以下的现代机械化气烧竖窑效果也相当好。同时还要根据用户燃料条件选择。应尽量使用无污染燃料，及可实现经济循环的燃料。如工业炉煤气（废气，尾气）。可以说凡可燃烧有热值的气体均可作气烧石灰窑燃料。林州炉窑技术研究所在竖窑炉底增加了窑箅和混料作了一定的设计小粒石灰竖窑效果也很好。对大窑筛下废料得到了利用。
三、煅烧石灰的基本原理和热工工艺它的工艺过程为，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）预热后到度开始脱碳酸分解，到度完成煅烧，再经冷却后，卸出窑外。它的全部煅烧过程相当于在一个密封容器中进行。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：煅烧温度在—度，预热温度在——度。出灰温度在世度以下。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。
四、现代技术石灰窑的基本结构设计机械化竖窑，其结构主要包括基础部分，窑体钢结构，窑内衬，给料布料仓斗，槽，燃烧装置管道，出灰装置及仓斗等。
作为结构设计必须坚持强度安全，经济合理。在保证强度安全的情况下，力求经济合理。不能搞过度保守设计。钢结构不是越大越好，耐火砖也不是耐高温越高越好。钢结构小型号的能满足强度就不用大型号的，高温煅烧部位必须用高铝砖，不是高温的部位就应该用粘土砖。尽量减少建造成本。现代机械化竖窑它的内，径尺寸非常关键。因它与窑煅烧热气流，布料效果，出灰状况有极大关系。通常有“直筒形”“哑铃形”“花瓶形”“鸭蛋形”“喇叭形”等等。这些窑形都要根据原，燃料和设计，操作习惯具体确定。
五、主要附属设备配置设计现代石灰窑配置的专用设备有上料装置、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。这专用设备需根据窑的不同型号来选择。而且同类设备它又有多种型号。专用配置设计原则是，性能可靠，经济安全。也不是越先进越好。如布料器要求把倒入窑内的石子和燃煤（焦）均匀分布在窑截面上，保证上火均匀。气烧窑关键是燃烧装置烧嘴，火焰均匀有一定长度可烧到中心位置。卸灰用园盘出灰机加两段密封阀可满足吨以下竖窑。包括其它设备都必须坚持满足产能要求为原则，不可求大，求洋。
六、石灰石的质量和数量消耗工业用石灰对石灰石的质量要求主要有两个方面：一是要求含碳酸钙成分含量高，一般要求要在97%以上。二是它的结构晶粒要小，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，故便于煅烧。三是杂质少，特别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。烧一吨石灰按理论计算需1。78吨石灰石，但煅烧时“生”“过”烧的高低主石灰石质量好坏也有一定区别。
七、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，但更重的是不同的行业，不同的用途又有不同的标准。如电石行业它特别强调活性度即软烧灰，炼铁行业它又强调的是强度，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%，活性钙要mi以上。
八、现代石灰窑技术的燃料与燃烧石灰窑的燃料很广泛，包括固体燃料、气体燃料、液体燃料都可以，但现代技术石灰窑的燃烧原则是，那种燃料最经济，气想的。它既有利于环保、又可变废为宝节约能源。如高炉煤气、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、电石尾气现在大部分放散，资源十分丰富，其次是高炉煤气,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。这些气烧石灰窑，若大量发展起来，土烧窑污染环境的问题自然而然就解决了。现在为什么如此好的项目为什么发展缓慢，主要是气烧石灰窑技术在我国发展起来时间还比较短，任何事务都有一个发展认识的过程.特别是焦炉煤气，由于热值高、火焰短、石灰窑使用容易过烧和生烧。致使有的企业不敢大胆使用。其实这不是太难解决的问题，林州现代科技中心，现在已经研究制造出了外混式长火焰烧嘴。对焦炉煤气，转炉煤气和电石尾气等高热值煤气的石灰窑就没有什么问题了。烧石灰用燃料的多少，是和它炉型与燃料的热值有关。煅烧石灰所需的热量是由燃料的燃烧而得，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。按理论1kg石灰约需千卡热量。实际经验多是按大卡\kg石灰。不同的燃料包括燃气也就/燃气的热值量（大约数）就是它的单位消耗量。但由于各厂的生产设备和工艺条件各不同也有区别。一般来说，烧一吨灰用高炉煤气需1立方左右，烧焦炉煤气需立方左右。电石尾气需立方左右，天然气需立方左右，发生炉煤气需立方左右。
九、石灰窑的布料器、燃烧器，卸灰装置和其它附属设备石灰窑主要附属设备有上料装置,布料器，供风装置、燃烧装置,卸灰装置等，相对而言,混烧石灰窑布料很关键，因为它必须把燃料和石灰石同时装入窑内，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。现在有各种各样布料器，包括旋转布料器、海螺形布料器、固定布料等等，其中林州现代科技中心研制的“斜槽活动挡板可调旋转布料器”“钟旋结合布料器”“大径旋转布料器”都是实用新型专利产品，对解决了原燃料的均匀混合和大小粒度的合理分布问题都有很好的布料效果。而且具有耐高温，耐磨损和方便检修等多种优点。特别适用于中小型机械竖窑配置.而气烧窑它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成度上决定着石灰窑的煅烧效果。林州市现代科技中心炉窑技术研究所研究设计制造出了“长火焰烧嘴”专利产品。专利号（201307910.6））解决了高，低热值煤气火焰短难题。当然其它附属设备也很重要，如风帽，看相似很简单，但要用电脑仿真来设计它的风量在整个窑断面上的分布才有好的效果。。林州市现代科技中心炉窑技术研究所研究设计制造的塔形概率风帽。就有很好的供风效果。
十、石灰窑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。但风的用量是根据燃料的可燃成分的需氧量来计算,不可太多,也不可太少。太多了,过剩空气成为烟气排出将带走大量热量，风量小了，燃料将达不到充分燃烧，造成煅烧段下移和能源浪费。只有合理供风才会有好的煅烧效果和达到节约能源的目的。它的风量一般按下式计算：（计算公式略）它的压力要根据不同窑型，不同原料粒度形成的不同阻力来计算。一般来说立窑阻力可按40——70毫米水柱/有效高度（米）公式来计算。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的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。林州现代炉窑技术研究所设计的“冷却余热内循环”工艺不但提高了冷却效果同时保护了窑衬，更主要的它利用余热加热了助燃风提高了煅烧效果节约了燃气一举多得。
十一、石灰窑的除尘与环保设计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;AIO3等。这些有害气体和粉尘对人体的危害很大，如果人们长期吸入会引起支气管和肺部等呼吸性疾病，幼儿更为严重，而且飘浮在空中的粉尘中还含有致癌物质，若24小时呼吸平均浓度超过毫克/立方的有害粉尘对人体会造成致命危害。新技术石灰窑，它的主要优点是除能耗低、产量高、质量好外，最大的好处是便于除尘。因为它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。现在号召“碳达标”“碳中和”要求。林州科技中心研究出了“利用石灰窑烟气回收二氧化碳装置”在现代石灰窑上是很有必要的。
十二、自动化控制设计自动化控制是新技术石灰窑的重要特点，它的上料，配料，测温、供风、供气、卸灰，除尘，回收烟气都通过电脑自动化控制完成。但也要考虑国情,厂情和价值成本,也不是自动化程度越高越好.应以最终效果为原则。
对新技术石灰窑的设计，首先要解决现代观念问题和生态认识问题。是形式的需要，社会的需要，也是企业效益的需要。
作者简介
常全生年生，大学文化，林州市现代科技中心主任，工程师。林州文苑工作室编辑：平淡晓晔王杰燕利林州文苑是一个纯公益原创平台，旨在交流文化，宣传林州。
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