“第四代煤电一体化石灰窑”工艺通过行业鉴定

一、导语：

在2021年01月18日召开的“中国石灰产业学会”年会上，唐山金泉公司报备的“第四代煤电一体化石灰竖窑技术”工艺装置通过了学会行业专家组的鉴证，获得了“新技术应用推广证书”。

   鉴定会上，专家组充分论证了各项工艺配置的可行性和推广应用价值，调取和咨询了唐山金泉公司2019年和2020年度在国内所设计建造的多家“省级示范工程”实际实施工程案例，对各项指标进行了鉴证和质询，最终达成了一直的鉴定意见。

    二、“第四代煤电一体化石灰竖窑”定型推广装置介绍

通过报备鉴定资料显示，该项技术在2021年度开始正式推广，目前已经确定的“示范工程”标准配置和最新专利技术应用主要有：

1、   原料及混配系统：

原料与混配系统实现“集约化”组合设计工艺，原料的筛分、清洗、称量、混配更加简约、实用，减少了占地面积。

2、   上料系统：

采用斜桥桁架双轨双车循环上料、变频调速，与单车上料方式相比可节电30%以上。

3、   炉顶布料系统：

选用“新一代多级复合筛分倾动旋转布料器”成套装置，能够实现炉内物料筛分、旋转、倾动、布料等“四项合一”是该装置的主要创新点，可以把不同粒度的石料通过多级复合旋转筛分体和倾动布料装置在炉内进行复合分级筛分及定点布料，可以把石料按照不同粒径根据炉体圆周半径进行差别化布料。在布料的过程中实现把小粒度石料通过可倾动布料装置在窑壁周边进行定点布料。

布料方法创新采用了“三环布料法”，实现石料块度大小从里向外有序布置；在竖窑料面截面中心形成圆形放射状的大块石料聚集区，在环窑壁周边区域形成环形放射状的小粒度石料聚集区，有效解决了石灰竖窑煅烧过程中热工制度对布料要求的关键问题，通过控制炉内物料的粒度和形状分布、均衡炉内通风阻力、均匀热量分配以达到消除“窑壁效应”的目的。能够通过平衡炉内的燃烧以及控制气流在整个窑内料面截面的分布，达到窑内通风及上火一致、改变窑中心透气性差问题。

实现“差热法”燃料布料是该项技术的“关键点”。由于窑壁阻风造成窑壁周边通风快原因和炉墙吸热能耗高等原因造成竖窑的“窑壁效应”是传统竖窑的最大弊病且一直无法解决。新型布料器创新采用了复合筛分功能，根据窑内断面边部及中部通风程度差别和能耗的差别，分别加入不同的煤量，有效的均衡了窑内断面的热量分布。

专家鉴定点评：

 燃料采用“差热法”布料是解决“窑壁效应”的有效措施，但是，该项方法一般都是在传统的“层烧”竖窑上采用人工布煤的方法才可以实现，混料式燃煤竖窑采用布料器的方式能够实现“差热法”布料是一个创举。

  过去，传统的布料器一直致力于把“石料在炉内混匀”，但是都没有取得效果，有的还“适得其反”。新型布料器通过“三环布料法”，把不同粒径的石料之间形成不同体积的空隙，也就形成不同流量的高温气流流动，高温空气的不同热量分配可以形成大粒度石灰石区域高温煅烧，小粒度石灰石区域低温煅烧，这个方法也是关键。

  4、供风布风系统：

石灰的煅烧是一种激烈的氧化反应，是燃料中的可燃成分与空气的氧气进行氧化反应，合理供风、加大供氧是节能石灰窑重要措施，是节能达产的重要环节，而且有利于降低石灰生过烧率、提高石灰的石灰活性度。

活性石灰竖窑在煅烧过程中，供风的大小和布风均匀程度，对石灰的活性度和烧结的生熟均匀度至关重要，到达竖窑煅烧带风的量和流速决定了窑的生产能力，唐山金泉公司通过自主研发的“工业窑炉模拟三维仿真热工系统计算软件”有效的分析、模拟了石灰竖窑实际生产中所需的各项数据，根据热工计算原燃料的性能和粒度组成计算窑内料柱的通风阻力和流量，再根据阻力和流量确定窑的实际容积和选定竖窑高径比。

最新第四代“等圆圆锥体概率风帽”装置供风方针是：“高富氧、稳风压、均风量、低功率、大效果”，使窑体统一截面上气流分布趋于一致，有效解决了窑壁效应及料柱抽芯问题，实现了定量送风，可以使炉内料面断面供风均匀，气流分布更加均匀，有效减少气流在炉内渗流区的偏析，打通一维渗流区、二维渗流区、三维渗流区的气流分布，实现富氧燃烧效果。

该装置解决了第一代及第二代传统石灰窑鼓风系统圆柱形或一级、三级简易塔形风帽结构造成的气流在窑内的分布趋向于四周炉壁，中间单位面积流量小，加剧窑壁效应，易发生粘瘤现象，同时也有效的解决了布风风压及风量不均，使石灰生过烧率居高不下的问题。

       5、出灰系统：

选用“多通道旋转出灰机”成套装置，可实现多通道多点平稳下料，可单点或多点调控炉内料面的下降速度和下料量，实现分级多点卸料，快速有效解决下料不均及偏料现象，可定点、多点排料快速解决窑内的偏烧、偏料现象，而且出料时料柱阻力均匀、排料顺畅。该装置实现了多通道同步旋转出灰，炉内周边分布的多个可调式卸料装置下料点汇集到一个旋转机构，与旋转体同步旋转下料，而且每个卸灰装置的出灰量是可调的，通过调整操控旋转体的旋转速度、下料速度来改变成品石灰下落前的堆积次序，使炉内断面各处下料均匀，出灰准确，出灰效率高、成品灰不破碎、炉内料位下降平整。

专家鉴定点评：

混料式石灰竖窑的出灰设备是保证竖炉横截面均匀出料、调节焙烧带形状、稳定窑内气流走向、破碎黏结物料、决定生产能力(产量)、影响产品质量的关键设备。

长期以来国内石灰竖炉传统的出灰系统在生产中具有一定的局限性，比如：行星出灰机、托扳出料机、插板出灰机、齿辊出灰机、齿盘出灰机、振动出灰机等都无法控制排料量，造成炉内料面不能控制极易产生偏料问题，这些装置已经逐步淘汰。在50年代从苏联引进的“螺锥出灰机”及在90年代开始普及的“圆盘式出灰机”在使用过程不断发现的问题和一些无法解决的缺陷也急需解决。如：圆盘出灰机的中心下料快周边下料慢容易形成炉内料面中心漏斗现象，螺锥出灰机不能更换设备及拆装、维护繁琐的弊端、不能调整料面等缺陷。

 在生产中正确认识石灰窑出灰设备以及探讨其科学改进，对于提高石灰产量和质量、降低生产成本具有重要意义。以“多通道旋转出灰机”构成的新型出灰系统性能优良，主机为多通道的旋转出灰装备，能够避免出灰机下料不均匀，而且能够实现精准多点周边下料与中心下料同步旋转出灰。形成料面在360度范围内料流可调是其技术关键点，具有出灰机动灵活，出灰准确，出灰效率高、成品灰不破碎、炉内料位下降平整的特点。是目前国内唯一的实现了真正意义上的多通道多点同步出灰功能的新一代石灰竖炉专用出灰设备。

   6、卸灰系统：

   设计选用新型两段出灰阀装置，出灰装置是影响炉子利用系数和操作的关键部位，唐山金泉公司新开发的二段出灰机能够做到在不停风的情况下正常出灰，有效的避免了炉气的外泄。由此实现竖炉稳压恒量地供风和炉内气流的合理分布，保证了煅烧质量，改善了工作环境。

  7、炉体操控系统：

 “智能化操控和炉体三段操控装置”是唐山公司作为“第四代技术”升级中典型的创新技术之一，“炉体三段操控装置”通过“三级供风”措施可以有效的把炉体预热带、煅烧带、冷却带控制在合理的范围，可快速调节煅烧带的上移和下降。同时，还具有煅烧带料面调偏的功能，可实现炉体局部供风助氧升温和厌氧降温冷却的目的。

 “智能化操控”是最新应用的技术，该技术主要是应用自动化智能监控和数据采集技术，在生产中采集炉顶烟气进行智能测定，可以通过烟气中的CO含量来确定炉底助燃风机的供风量，通过烟气中CO2和O2含量来确定燃料配比。同时，通过采集炉顶温度、炉底温度和出灰温度等数据确定炉体“三带”温控数据。

 通过生产实践我们得知：当炉顶烟气中CO含量每增加1%时，在生产中燃料能耗就可以增加5-7%，当烟气中CO2含量每减少1%时就需要增加燃料消耗3-5%，当O2含量高于设定值时通过过剩空气带走的热量会增大热损失。可见，实现“智能化操作”对生产操控和节能是非常重要的。

专家鉴定点评：

 通过生产实践证明，高效稳定的操作工艺技术是发挥生产工艺装备优势的关键，无论多么先进的装备如果没有相应的检测和调控手段是无法实现其功能的。如果想实现“高效、稳定、均衡”的生产必须在选用先进的装备同时还要应用和选择先进的操控装置和高效的操作技术方法。混烧石灰竖窑在生产过程中最难解决的问题就是炉况不稳定，也是能耗过高和石灰产品质量不容易把控的重要因素。石灰窑能否调控，调控手段是否有效便捷，调控功能是否强大等都是混料式竖窑生产中涌现出来的重大问题。