一. 概述 混料式机械化石灰竖窑目前仍然是国内石灰行业运行的主要炉型。随着先进技术的消化吸收，窑炉的工艺改进、创新，关键工艺设备的开发，窑炉操作技术的规范，自动化技术的应用及环保除尘技术的配套，混料式机械化石灰竖窑基本形成了一整套较完整、科学的石灰生产技术体系。国民经济转型发展和生态文明建设，绿色发展对石灰行业尤其是混料式机械化石灰竖炉提出了更高要求。新发展形势下、混料式机械化石灰窑炉必须适应新发展持续进行科学创新,扩展生存空间,有序健康发展。 二. 混料式石灰竖窑的现状及影响发展的主要技术因素 1. 混料式石灰竖窑的窑型 对于混料式石灰竖窑理想窑型应是采取园柱+双园台的变 径内胆结构；上锥度选取合理,炉口内径尺寸与机械化布料器的选型尺寸相匹配,发挥均匀布料的优势；下锥度与出灰设备的尺寸和角度相匹配,减少窑下部死料堆积。以使竖炉三带保持稳定，竖炉热利用最好，炉容利用最大化。 目前混料式石灰竖窑的窑型大多仍采用花瓶结构,对应现在混烧工艺配套的机械化布料和出灰设备，原层烧工艺时物料在炉内下沉实行动态翻滚的炉内胆上部大锥度缩口就弊大于利了。炉口内径过小不利于机械布料，大幅度的下沉动态翻滚会造成混合料二次不均。 这是影响混料式机械化石灰竖窑发展的主要技术问题之一。 2.混料式石灰竖窑的助燃鼓风 （1）风机选型问题仍十分突出,风量与压力不合理； （2）送风管道尺寸与风机不匹配； （3）窑内鼓风装置形状,出口尺寸,设置位置随意性 ； （4）出灰密封设备与出灰设备不匹配,设备模仿粗制滥造。 混料式机械化石灰竖窑长期较低产量运行,利用系数低下 的主要原因是由于助燃鼓风系统的问题，这是影响混料式机械化石灰竖窑发展的主要技术问题之一。 3.混料式石灰竖窑的烟气处理 混料式石灰竖窑窑顶烟气处理系统成为企业关注和技改的重点。混料式石灰竖窑窑顶烟气脱硫脱硝处理已提上日程。 （1）窑顶密封不严，致使烟气量波动变化大。 （2）烟气处理系统与竖窑产能不匹配，大马拉小车或是小马拉大车,造成烟气处理系统运行效果不佳。 (3)竖炉脱硝工艺不成熟,竖炉操作被动迎合脱硝工艺,本末 倒置.造成混料式石灰竖窑质量波动,煤耗上升。 （4）一对多的工艺配置不尽合理。 （5）竖窑现有窑顶烟气脱硝工艺的运行成本居高,超出石灰企业的承受能力。 烟气处理系统是影响混料式机械化石灰竖窑发展和生存的主要技术问题之一。 4.混料式石灰竖窑的窑衬结构寿命 混料式石灰竖窑的窑衬结构长期稳固、窑内热工状态才能稳定。稳定、长寿必然使竖炉能耗降低，企业才能低成本运行。 目前混烧石灰竖炉:一是盲目地加大窑衬厚度、大量填充 低档耐火废次料更为严重的填充泥土，不但对窑体稳定和保 温无益，更是加大窑体荷载，建设投资无形加大；二是窑型设计及其耐火材料选型不合理,致使窑衬短时间受损害；三是窑衬砌筑质量不符合窑炉砌筑规范,随意切砖,砖缝超标, 同心度和圆弧度超规范；四是操作不当窑况异常,冲刷,烧损, 结瘤致使窑衬损坏。 混料式石灰竖窑的窑衬极易损坏,寿命短则一年多.目前,行业混烧竖窑衬喷涂修补火热就是旁证。窑衬损坏致使窑炉状况运行不顺,企业经营困难是影响混料式机械化石灰竖窑发展的主要技术问题之一。 5.混料式石灰竖窑的窑炉大容积低利用系数 混料式机械化竖窑由于自身炉型结构存在“炉壁效应”。利用和控制“炉壁效应”是竖炉设计和操作管理的核心工作。目前竖炉容积扩大，为了适应炉顶布料和炉下部出料，竖炉上口和下口维持小容积竖炉尺寸、只加大了炉腹直径，形成了炉胆 特大肚现象。炉胆特大肚形状极易形成竖炉内混合料悬空、死料堆积加厚,极易产生“夹生”料柱。无论是上部布料、下部出料，还是炉断面气流分布都无法满足竖炉工艺要求的均匀性。助燃风系统和窑顶引风系统配置不合理更使大容积窑炉生产操 作束手无策。 一味追求大容积来确保实现产量目标，不但无谓增加工程投 资而且长期低利用系数运行，质量极于波动，生产成本必然居 高不下。 这是影响混料式机械化石灰竖窑发展的主要技术问题之一。 6.混料式石灰竖窑的窑况波动 对生产企业而言低成本是永恒的理念。石灰窑炉保持长期稳定顺行是最好的降本增效方式。稳定质量、降低消耗是石灰窑炉操作的最终目的。 目前,混料式石灰竖窑操作管理仍不够规范，随意性凭经验操作是操作管理的普遍现象。风的操作控制仍是混料式机械化石灰窑炉操作的主要问题。致使炉况不稳定，产量、质量波动大。 竖炉操作管理存在的现象： 1)、不连续送风即停风出灰仍然普遍； 2)、低料位、明火操作； 3)、送风管理不规范，送风操作仍然随意性； 4)、以高顶温为基准的操作仍是大多竖窑的操作制度； 5)、炉况分析判断不及时，异常炉况处理滞后； 混料式石灰竖窑全窑结瘤和满窑红事故时有发生,企业 被迫拉空窑进行处理重新点窑,致使窑衬受损,产量质量无法保证。这是影响混料式机械化石灰竖窑发展的主要技术问题之一。 三. 混料式机械化石灰竖窑节能减排的技术方向 混料式石灰窑炉的能源消耗主要集中体现在热能消耗与 电能消耗两方面。针对混料式石灰竖窑技术发展的影响因素, 以这两方面为切入点进行开发石灰窑炉的节能技术与措施。混料式石灰竖窑节能降耗的技术方向归纳为窑型结构技术，烧成操作控制技术,新型窑衬结构技术,窑衬涂层技术，窑炉余热利用技术，自动化与节电技术,超低排放技术等。 1.混料式石灰竖窑窑型结构技术 混料式石灰竖炉合理的窑型是石灰竖炉实现高产、稳产、 低耗、长寿的基本条件。借鉴运用国际国内行业窑炉的先进技术，邀请行业专业设计院所对窑炉内胆形式和布料及卸料，鼓风工艺进行科学设计选型,保证合理的设计炉型与生产条件相适应，基本实现设计炉型即为操作炉型.以提升 产品质量等级和提高产品质量的稳定性,提高产品的附加值和降低产品的燃料消耗量。对于混料式石灰竖窑这是最大的节能减排。 2. 混料式石灰竖炉的窑炉操作调控技术 完善丰富混料式石灰竖炉的窑炉操作调节是维护炉况 顺行的重要手段,探索开发适应原燃料条件和窑型的窑炉操作调控技术,利用热工制度的特性，通过热工过程的优化操作来达到提高煅烧质量、降低煅烧耗能对混料式石灰竖窑意义重大。只有炉况长期稳定顺行,才能优质稳产，才能高产长寿,也是混料式石灰竖炉节能减排降碳的有效途径。 混合烧成竖炉窑窑内燃烧气氛研究在国际石灰界早已进行，九十年代安阳钢铁公司引进日本活性石灰竖炉技术时就作 为竖炉专有技术之一引进并实施应用且取得了明显的效果。近年来因混料式石灰竖炉大多生产烧结灰就慢慢被荒废了。 混合烧成竖炉生产中应用添加剂进行窑内燃烧气氛节，对窑况顺行作用十分显著,能明显改善产品质量提高石灰活性度，提高石灰白度,运用好添加剂，是生产高活性石灰的有效措施。 上部废气循环调节操作是在预热带与烧成带之间吹入惰 性气体（从炉顶排出的废气），抑制此方向烧成带上行倾向，从而达到纠正烧成带倾斜的目的。对于调节煅烧带倾斜十分有效，下部二次鼓风调节操作是在冷却带上部吹入二次冷空气，抑制此方向烧成带下行倾向，从而达到纠正烧成带倾斜的目的。对于调节煅烧带倾斜也十分有效。 石灰竖炉炉内料断面可视化、可为混合烧成竖炉取消炉顶看火岗位、消除安全隐患,能及时发现炉内温度异常和煤气流异常并及时调整操作制度，预防炉况失常。实现炉顶料面自动监控分析和科学规范操作提供科学手段。 混料式石灰竖窑燃料称量的误差自动补偿功能保证燃料配加量的准确。混合烧成石灰竖炉炉顶烟气分析技术是生产操作人员科学了解炉内燃烧的合理性、数据作为工艺操作中及时调节竖窑供风量和修订燃料配加量的重要科学依据。是生产操作人员从传统经验操作转化为科学规范、进行数字量化操作的基础。以窑气为指导对窑内热工状况进行动态管理是混料式石灰竖窑顺产及降低煅烧热耗的有效途径。 3. 混料式石灰竖炉新型窑衬结构技术 采用新型窑衬结构是一项非常重要的节能措施，达到既减少燃料消耗，又改善操作环境的目的。选用节能型的耐火材料和合理的窑衬结构保证了砌体的整体性、牢固性及保温性，既满足砌体长期处于受震磨损状态的使用条件，又可以显著减少窑体的散热损失,节能效果显著。窑衬材料未来的发展趋势是“两高一轻”，即高温、高强、轻质，同时还要不断提高耐材的使用寿命。 科学进行窑衬结构的设计,规范和提升窑衬的砌筑质量, 提高窑体保温性能降低窑炉热量消耗,使窑衬的使用寿命最大化,是混料式石灰竖炉节能减排降碳的有效技术方向。 4.混料式石灰竖炉窑衬涂层技术 窑炉隔热保温技术是降低炉体散热损失的主要途径。窑衬涂层技术是隔热保温的先进技术之一,通过在窑衬表面喷涂涂层，降低窑内衬表面的黑度，减小窑内高温物料及气体 向窑衬辐射传热的吸收比，以减小传热量。这是混料式石灰竖窑降低热耗的有效途径。 5.窑炉余热利用技术 提高窑炉热效率不仅要从减少窑炉热损失入手，还要合 理利用窑炉生产过程中产生的余热。石灰窑炉生产过程中产 生的余热占到窑炉热耗的40%～50%以上。因此合理利用余热对于节能降耗，提高窑炉热效率至关重要。 对混烧竖窑的窑气进行余热置换利用；对混烧竖窑窑衬结构进行特殊设计,在预热带和冷却带设置余热换热特殊结构形式,将窑炉多余的热量置换出来进行利用,进行后续工 序加热或生活用热,降低热量消耗，充分利用混烧竖窑的余热是节能降耗的重要途径。 6.自动化及节电技术 目前，大部分石灰窑炉都采用自动化控制方式，所有用电设备均由自动化程序进行控制。 根据工况随时调整的用电设备，其控制方式及参数设定尤为重要。参数设定的合理性直接影响了设备调节的速度和精准性，也决定了其在调节过程中的电能消耗。 热工工艺参数的设定对石灰窑炉的煅烧起着至关重要的作用，其不仅决定了石灰的质量，还决定了煅烧的经济性。通过自动调节技术，可以通过对燃烧烟气中的CO及O2含量进行分析，适时调整空燃比例，达到经济燃烧的目的。全工艺流程采用 PLC 智能控制操作，实现智能化生产是保证生产稳定，稳定产品质量和提高产量的重要措施。 电能节约技术是通过优化措施，降低窑炉用电设备载荷或优化设备运行过程，达到减少窑炉电耗的目的。目前，应用在石灰窑炉上的电能节约技术主要有： a.降低窑炉系统阻力 助燃鼓风机是石灰窑炉的主要用电设备，其运行过程中的功率消耗主要由供风量及供风压力决定，其中供风压力的大小取决于窑炉的系统阻力，包括供风管网阻力以及窑膛的流通阻力。对管网及窑炉结构进行优化，都能够有效降低供风系统的阻力。合适的高径比使窑体阻力降低 20~25%，低系统阻力的竖窑有效地降低了电耗。科学进行各种动力设备选型, 采用最新节能设备,最大限度节能降耗减排. b.变频调速技术 采用变频节能技术对旧有电气系统进行改造，提高电动机运行效率，节约电能，降低生产成本。传统风机主要依靠出口风门开度的大小来调节风量，其实质是改变管道中气体阻力改变风量。而通过改变电动机的转速来调节管道中的风量，实质上节约了气体的能量。 7.系统规划，科学进行工艺设计，确保达标排放 （1）对整个生产区域重新科学规划,以使生产工艺流程更优化更顺畅,减少生产区域的安全危害源点及减少生产区域的非必要设备台套降低设备装机容量;减少岗位的扬尘点最大 限度的降低无组织排放； （2）科学进行窑炉烟气处理系统的工艺选型设计,以使该系统达标排放,运行稳定可靠； （3）进行全员岗位操作技能培训和生产管理培训,以适应先进工艺装备生产操作和现代化工业管理。 8. 混料式石灰竖炉能源的转换或替代综合技术储备技术 从国内大环境来看，能耗双控已成为石灰行业发展空间甚至是生存空间的前置评估条件。未来石灰行业获得的能源消费增量极其有限，降低能源消费强度也成为石灰行业的必然选择。 发挥混料式石灰竖炉产品多样性，燃料多样性，产量弹性调节性及行业应用多功能性,顺应政策及行业发展进行竖炉专项新技术研究开发及技术储备,为混料式石灰竖炉持续发展提供坚强的技术支撑。 （1）研究推广清洁、高效、低氮的燃煤燃气技术； （2）进行固气燃料互换的石灰竖窑工艺技术研究应用； （3）针对下游行业进行专项技术研究开发: a.石灰竖窑大型化的技术研究开发； b.特定深加工领域的石灰竖窑工艺装备技术开发； c.扩展原料使用范围的石灰竖炉技术开发。
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