1、石灰石在豎式石灰窯內(nèi)的煅燒過程分析段潤林（太化集團有限公司電石廠，太原 030056）摘要：就石灰窯溫度、石灰石粒度、燃料特性配比、風(fēng)壓及布料均勻狀況對豎式石灰窯煅燒過程的作用分別進行了分析、并指出相應(yīng)的控制范圍。關(guān)鍵詞：石灰窯；溫度；煅燒；風(fēng)壓jgjj1 豎式石灰窯結(jié)構(gòu)簡介 豎式石灰窯內(nèi)部分為3個區(qū)域，即預(yù)熱區(qū)、煅燒區(qū)、冷卻區(qū)，如圖1所示。圖 l 石灰窯及三區(qū)示意圖預(yù)熱區(qū)在窯的上部，其作用是使由煅燒區(qū)升上來的廢氣與新投入的石灰石和炭材相遇，進行熱交換，對將進入煅燒區(qū)的石灰石和炭材進行預(yù)熱，因為石灰石的分解溫度為812，所以大家把預(yù)熱區(qū)與煅燒區(qū)的溫度分界點定為850。煅燒區(qū)是在窯的中部，是窯內(nèi)

2、進行化學(xué)反應(yīng)的主要區(qū)域，也是全窯溫度集中的地方，中心溫度可達1200，邊緣區(qū)域的最低溫度為815，由冷卻區(qū)升上來的空氣在此處起助燃作用。煅燒區(qū)的溫度和位置，決定于物料下降速度、混合料的粒度、風(fēng)量大小、風(fēng)壓高低、窯料配比等因素。煅燒區(qū)主要反應(yīng)有：(a) 燃料燃燒c + o2 = co2+33 777 kj/kg炭c + 12o2 =co+10216.5kj/kg 炭(b) 石灰石caco3分解caco3 ca0 + co21788.9kj/kg冷卻區(qū)是在窯下部，當(dāng)煅燒好的生石灰下降到這個區(qū)域時，與鼓風(fēng)機送入的冷空氣相遇產(chǎn)生熱交換，生石灰被冷空氣冷卻到1oo以下自窯下卸出。進人窯內(nèi)的空氣則被生石灰

3、預(yù)加熱后，上升到煅燒區(qū)，參加燃燒反應(yīng)。2 影響石灰石煅燒的主要因素影響石灰石煅燒因素主要有煅燒溫度、石灰粒度、石灰石與燃料(焦炭)的混合均勻程度。21 溫度對石灰石煅燒的影響圖 2 石灰石煅燒速度與溫度的關(guān)系石灰石煅燒速度與溫度有極大關(guān)系。圖 2為石灰石煅燒曲線圖。由圖2可見，煅燒溫度在900時，每小時只能煅燒0.33 cm；若在1000時，則每小時可燒透石灰0.66 cm，加快1倍；若在1 1o0，則每小時燒透1.4 cm，加快了3倍。通常實際生產(chǎn)中石灰窯的煅燒溫度應(yīng)控制在1050左右，故要求窯內(nèi)溫度穩(wěn)定且均勻分布，要求三個區(qū)域的位置適宜，同一截面的溫度最好一致，這樣石灰石分解就得到保證。如

4、果煅燒區(qū)下移，將使生成的石灰得不到充分冷卻，空氣得不到充分預(yù)熱，冷卻區(qū)縮短；如果煅燒區(qū)上移，石灰石預(yù)熱不好(預(yù)熱區(qū)縮短)，熱氣得不到冷卻， 窯氣帶出熱量增加。窯氣溫度高，損失熱量比石灰溫度高損失熱量高得多。例如同是150，石灰?guī)С鰺崃繛?0 890kjlo00kg，以同樣重量的石灰石產(chǎn)生窯氣帶出熱量為175 140kjlo00kg， 要保證窯內(nèi)溫度穩(wěn)定均勻正常生產(chǎn)，必須做到四個均勻：石灰石粒度、焦炭粒度均勻，混合料分布均勻，出灰速度均勻，送風(fēng)量均勻。2.2 石灰石粒度對煅燒過程的影響石灰石的煅燒速度取決于石灰石的粒度，粒度越大，煅燒速度越慢。這是由于石灰的導(dǎo)熱系數(shù)小于石灰石的導(dǎo)熱系數(shù)。所以大塊

5、石灰往往存在夾心，生燒石灰就是這個原因。為了使熱量盡快進入石塊中心，必須保證窯溫。石灰石粒度與煅燒時間關(guān)系曲線如圖3。圖 3 石灰石粒度與煅燒時間關(guān)系由圖3可見，對石灰石粒度應(yīng)有一個適當(dāng)?shù)囊螅駝t其所需煅燒時間相差懸殊，150mm石灰石在1150時需煅燒4 h，如果窯溫降至950則需17h，煅燒速度低4倍左右。以4m石灰窯為例，當(dāng)煅燒區(qū)熱電偶顯示溫度為690750時(窯內(nèi)實際溫度要高出顯示溫度200左右)，生產(chǎn)出窯的石灰生燒較多，約15%；如果人窯石灰石粒度超過200mm的較多，石灰生燒現(xiàn)象就更為嚴重。由于窯溫控制得較低，石灰石粒度卻偏大而導(dǎo)致生產(chǎn)的石灰生燒大約15%以上，顯然是由于煅燒速度

6、不夠所致。提高控制溫度在800以上，嚴格控制石灰石粒度小于20o mm，石灰生燒量就會降低到允許范圍之內(nèi)。2.3 布料均勻狀況對石灰石煅燒過程的影響在煅燒石灰石過程中，燃料應(yīng)與石灰石塊混合均勻，均勻分布在窯內(nèi)，才能正常煅燒。燃料的粒度過大，燃燒較慢，容易在石灰中殘存未燒盡的燃料，不但浪費燃料，還會出現(xiàn)生燒石灰、煅燒不充分現(xiàn)象；粒度偏小，燃燒較快，煅燒區(qū)上移，也可能出現(xiàn)生燒石灰。如果石灰石粒度相差懸殊，則與燃料混合后，投入窯內(nèi)形成物料分聚現(xiàn)象，靠窯壁的物料粒度大， 阻力小，易燃燒，火層易上移，形成煅燒區(qū)上移， 窯頂竄火。消除這種現(xiàn)象必須采取粒度合適的石灰石和燃料，例如4 m石灰窯粒度50 mm1

7、50 mm、焦炭20mm40mm較合理。布料器須保證運行可靠，布料均勻。我廠中4m石灰窯曾由于布料器故障，幾次造成布料不均導(dǎo)致石灰窯內(nèi)煅燒溫度不均勻較典型的一次煅燒區(qū)三個熱電偶顯示溫度分別為802、333、723，形成偏窯現(xiàn)象，對石灰石煅燒分解極為不利，而導(dǎo)致生燒與結(jié)瘤現(xiàn)象較嚴重。之后為確保布料器的運行可靠，布料點控制方式由原設(shè)計的機械傳動與行程開關(guān)控制形式改進為由石灰窯系統(tǒng)的可編控制器(pc)控制。2.4 燃料特征對石灰石煅燒過程的影響固體燃料的石灰窯生產(chǎn)通常用焦炭與無煙煤作燃料，在生產(chǎn)中要求燃料的固定炭含量越高越好，炭分、揮發(fā)分越少越好。因為灰分高燃料發(fā)熱值降低，灰分含量高也相應(yīng)降低石灰質(zhì)

8、量。揮發(fā)份的含量高，造成火焰長，煅燒區(qū)增長，因此要求燃料固定炭高。焦炭和無煙煤的比較(焦炭及無煙煤燃燒持性曲線見圖4)。圖 4 焦炭豆無煙攥燃燒特性曲線(a) 焦炭燃燒速度比無煙煤的燃燒速度快，見圖 4，在其它條件相同情況下，使用焦炭煅燒石灰石大層集中；相反無煙煤的燃燒速度慢、燃點低，易形成煅燒區(qū)拉長，造成窯氣溫度及出灰溫度偏高。(b) 由于無煙煤中揮發(fā)分太，使用無煙煤煅燒石灰石易造成兩頭高。揮發(fā)分在較低溫度即在預(yù)熱區(qū)就揮發(fā)出來，造成窯氣溫度高。無煙煤燃燒速度慢，造成灰溫高，熱損失較太。實際生產(chǎn)中，使用無煙煤的配比要比使用焦炭的配比高 2%。在石灰石燃燒過程中，燃料的配比量是影響石灰石煅燒分解

9、的關(guān)鍵。 配比低了溫度達不到要求，煅燒不充分，石灰?guī)鸁龂乐兀环粗浔冗^大易造成結(jié)瘤。因此，燃燒配比要適宜，操作計量要準確。配比大小要根據(jù)石灰石粒度、燃料粒度含水量停窯時間、石灰質(zhì)量和產(chǎn)量變化而及時合理地調(diào)整。2.5 通風(fēng)機送風(fēng)量對石灰石煅燒過程的影響在燃料配比合適的情況下，要控制合理的送風(fēng)量，一般情況空氣量的控制用壓力表示，即送風(fēng)壓力。風(fēng)壓大與小分別影響石灰窯的煅燒和煅燒區(qū)上移、下移，同時影響煅燒過程產(chǎn)生窯氣的變化。窯氣主要成分是：co2、c0、02，分別應(yīng)控制(co2)=4042%， (co)0.4、 (o2)1.0，這三個成分可看出石灰窯的煅燒情況：(a) 二氧化碳含量高40%42%，

10、說明窯角石灰石煅燒良好，窯況正常。事實上對4m的石灰窯而言，當(dāng)窯氣中co2含量為31%33%時，煅燒的石灰石就難以充分分解，生產(chǎn)的石灰中生燒量一般可能在15%20%。(b) 一氧化碳低(0.4%)，說明燃料燃燒完全，反之說明燃燒不完全；另一方面說明窯內(nèi)溫度高、配比高，或局部燃料集中，使生成的co2還原成co。co高是窯內(nèi)結(jié)瘤的一個象征。(c) 一般要求空氣過量系數(shù)為1.05，如果o2濃度高，說明供風(fēng)量大，有o2浪費，也造成熱量損失。對石灰窯而言，根據(jù)窯氣組成可科學(xué)合理地指導(dǎo)控制供風(fēng)量，保證石灰石煅燒分解反應(yīng)正常進行。(d) 供風(fēng)壓力上不去是窯況異常的信號，要及時分析處理。綜上所述，影響豎式石灰窯煅燒過程的因素是多方