石灰窑结构和性能改进设计

石灰窑结构和性能改进设计

凌如

江苏中圣园科技股份有限公司 江苏南京 210000

摘要：石灰窑是国家纯碱工业、钢铁工业、氧化铝工业以及多种行业生产工序中的重要辅助设备，尤其是近年来，随着国家经济建设以及工业化发展步伐的不断加快，石灰材料的供应与国家工业发展过程中，对于石灰材料需求量之间的矛盾也日益凸显出来。石灰是工业领域中不同行业发展的重要辅助材料之一，而石灰的质量与产量也会直接影响到工业生产的效率和质量。石灰窑结构的设计是确保石灰窑生产制造过程中常规操作的前提条件，石灰窑结构的设计中包含了石灰窑比例的确认、窑前石灰石配焦比例、窑底传动系统的稳定性等方面的问题。本文主要是以国内某公司的环形套筒石灰窑为例，分析了该石灰窑的煅烧原理与结构质量，并且就石灰窑结构以及性能的改进措施进行了探讨，希望能够为不断推动石灰生产行业的进一步发展提供参考意见。

关键词：石灰窑结构；石灰窑性能；优化措施

目前，我国的钢铁行业、氧化铝行业、耐火材料的生产行业在发展过程中都需要大量的消耗石灰原材料。同时，这些行业也是推动我国工业高速发展的支柱性行业。目前，这些行业每年的产品产量基本以20%以上的速度在持续增长，但是在发展过程中，这些行业所需要的辅助性材料石灰却没有相应的增长，这就造成了石灰资源的用料紧张现象。因此，在行业中，通过不断改造石灰窑，使石灰窑实现不断地升级和优化，提升石灰的产量势在必行。现代化的石灰窑技术具有环保性较高、节能性较强、机械化程度和自动化程度较高的优势，改进过后的石灰窑在生产石灰的过程中，不仅具有较好的质量，同时还具有投入成本较低的优势。通过对旧的石灰窑进行进一步的优化和完善，可以有效地提升实惠材料生产过程中的自动化以及智能化程度，推动行业的持续性发展。

一、环形套筒石灰窑

环形套筒石灰窑是德国公司在上个世纪发明的新型石灰窑，这种石灰窑主要是生产化工企业、钢铁企业发展过程中所需要的活性石灰材料。迄今为止，在全球范围内环形套筒石灰窑已经建立了近千余座，其中，我国的环形套筒石灰窑种类众多，多数以日产量600吨、日产量500吨、日产量300吨以及日产量150吨这几种为主。环形套筒石灰窑结构较为精巧，在炼制石灰过程中，具有操作便捷性较强的优势，并且在炼制石灰过程中，还能够根据生产需求对日产量进行灵活的调整，调整的范围可以达到60％到110%之间，同时还行，套筒石灰窑在应用过程中还具有较强的环保性能^[1]。

二、石灰窑的主体结构以及锻烧工作的原因

（一）石灰窑的主体结构

本文所提到的石灰窑工程中所采用的石灰窑主体结构为套筒石灰窑主体，主体结构中主要包括了窑体、上料系统、燃烧换热系统、出灰系统以及风机系统这几个部分。

环形套筒石灰窑的窑体结构分为内桶和外桶两个部分，其中内筒又分为上下两个部位，两者之间相对独立，并且二者之间都是由双层结构构成的钢板箱。环形套筒石灰窑的外桶材质就是普通的钢板材料与耐火材料所构成的内桶的钢板箱需要持续性的通路冷空气来对其进行降温，避免钢板材料由于受到热空气的压力而变形。同时，外侧还贴有耐火砖，冷空气，通过预热后就会直接进入到燃烧室，为石灰石的锻造提供热量。盘锦套筒窑窑体的内桶与外桶是同心连接形式，石灰石需要在二者之间形成的环绕区域内进行煅烧。

燃烧换热系统是环形套筒石灰窑的核心构成部分，燃烧换热系统的主体结构分为两层，燃烧室以及换热器。燃烧室是上下层结构所分开的上下两层之间相互交错，通常情况下，燃烧室内的各层处于遥体结构的中心位置，内筒与燃烧室之间主要 是由耐火砖进行连接，烟气会通过耐火砖搭建的拱桥进入料层，而换热器主要负责将燃烧过程中产生的废气引出，并且将驱动风与窑顶废气进行热交换，以此来降低对于热量的消耗。燃烧完成后的石灰石在冷却后会放入冷却带并且运出。

（二）煅烧原理

环形套筒石灰窑煅烧石灰石会先产生逆流煅烧的现象，然后才能够进行并流煅烧。上部燃烧室内，如果不进行充分燃烧，助燃空气就能够保持在50%左右燃烧后产生的废气会与窑体下部分剩余的空气汇合，帮助未完全燃烧的成分继续燃烧。上不断稍大的石灰石原材料与气流流动的方向是相反的，石灰石进入窑体结构时就开始会分解，此时需要大量的热量帮助石灰石进行分解，在上部煅烧大内完全燃烧后的烟气，通过表体结构的顶部会调节，分成两部分，一部分负责预热分解后对石灰石助燃，另外一部分会进入空气换热器中。而中部燃烧带连接窑体结构的上下燃烧室，其中，下段燃烧室会进行完全燃烧，燃烧过程中产生的高温气体又会被分为两部分，一部分继续向上运行，另外一部分持续下行，最终形成并流煅烧带。主引风机会将管道内部最终的废气抽出，通过除尘器进行处理后再向大气排放。石灰窑内循环气体会先通过喷射器，然后将会依次经过下内桶底、下燃烧是料层、下内入口并如此往复循环。

三、环形套筒石灰窑生产体系的改造和优化

（一）改进空气与废气系统

本文中所提到的环形套筒石灰窑中的空气管道分为一次风系统和二次风系统，一次风系统在每一座环形套筒石灰窑中都会投入使用一台离心风机作为辅助设备，二次封系统的每座环形套筒石灰窑内都安装有两台罗茨风机，罗茨风机能够将二次风预热到350度以上，然后再注入燃烧室中。每一座环形套筒窑中都有废气引风机来抽取石灰窑体结构内的废气，这些废气经过废气处理系统的净化处理后会再次排放到大气中。

（二）改进石灰窑底出灰系统结构

在没有经过改造之前，环形套筒石灰窑窑底结构中的出灰板是单层结构，在运行过程中存在出灰结构，力量支撑力度不足的问题，同时，也缺乏精准的定位系统，导致石灰窑的窑底结构在转动过程中，齿轮在运行的不同阶段会发生不同的变化状态，也会使得石灰石原材料受到来自于不同方向上的推理，而石灰石原材料在不同的推力作用下，也会与齿轮之间发生相互作用，对齿轮产生严重的磨损伤害，这就需要工作人员及时地更换齿轮，加大了工作人员后期维护管理的难度，不利于石灰窑工作系统的连续性^[2]。

在对环形套筒石灰窑的出灰结构系统进行改造后，可以将原本的出灰结构变成液压驱动，抽屉式的出灰结构，石灰石经过底部空气冷却后，直接通过抽屉式的出灰机就能够传输到下一个环节中。环形套筒石灰窑内共有六个出灰推杆，与下层的燃烧室在位置上是相互对应的。抽屉式出灰结构能够有效地降低环形套筒窑出灰结构故障发生的概率，并且还能够有效地提升出灰结构的出灰同步效率，避免出灰结构在长期劳动强度下出现的故障问题。

（三）改造燃气通道

环形套筒窑内部的尾气可以通过支管直接进入到燃烧室内部，燃气通道上层结构中有电动密封式的阀门，这种电动控制的阀门可以对煤气进行自动化的调节，根据煤气的需求量进行灵活的调整。一旦在运行过程中发生突发状况，还能够及时贴切断煤气的供应，避免发生安全事故。除此之外，环形套筒窑体结构的全部管道都加装了流量计算器，用来调节进入燃烧室内部的没气量，这样就能够实现对煅烧全过程的动态化控制。煤气管道外部加装氮气扫吹装置之后，能够有效地实现煤气的置换和排空功能^[3]。

结语：

综上所述，环形套筒石灰窑是目前世界上较为先进的石灰生产设备，在应用过程中，具有灵活程度较高且废气排放物含硫量较少的优势。随着我国工业发展对于石灰原材料的需求不断提升，必须要通过对环形套筒式石灰窑的改造和优化，才能推动石灰制造全过程的自动化发展以及节能化发展。

参考文献：

[1]王帆.石灰窑改造项目进度管理研究[J].科技风,2020,10:120.

[2]吕长申.石灰窑结构改造流程及应用[J].科技创新导报,2020,17（17）:94+96.

[3]马玉清,景占福,王正愉,李其富.混烧立式石灰窑结构的系统改造[J].数码设计,2017,6（04）:193-195.