更新传统观念创新研究开发石灰装备新技术-洛阳矿山机械工程设计.PDF

更新传统观念，创新研究开发石灰装备新技术 张凯博 孙盛泮 洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 摘要：介绍了洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司在活性石灰回转窑 技术方面的一些必威体育精装版创新研究与开发，这些技术装备研究开发的成果如果能得到 推广应用并取得良好的经济和社会效益，将会对我国活性石灰技术的进步和发展 起到推进作用。 1.引言 活性石灰回转窑系统具有产量高﹑石灰质量好且稳定，能够煅烧 小粒级石灰石等方面的优势，是国内技术最成熟﹑推广范围最广泛的 先进石灰窑。我国共引进两种带竖式预热器和竖式冷却器石灰窑，分 别为德国克劳斯——玛菲型（KMAG）和美国美卓型（KVS）；日本三菱 重工带链篦预热机和篦式冷却机的石灰窑（立波尔型）。这三种窑型 均属预分解的长径比（L/D）为 11～15 的两档或三档传统结构回转窑， 石灰石的预分解率为 20～25%，最大 30%，热耗≥1100Kcal/kgCaO， 最佳原料粒度为 15～45mm。但其缺点是占地面积大，热耗高、低热 值煤气利用率低，在一定程度上影响了回转窑石灰系统的应用推广。 进入 21世纪后，随着国民经济的高速发展，我国活性石灰越来越广 泛地应用于钢铁、电石、氧化铝、金属镁、造纸、有色矿山等诸多行 业，石灰工业技术及装备水平得到了极大提高，出现了一批回转窑石 灰技术装备的研发企业，在引进消化吸收国外先进技术的基础上，经 过 10 多年的研究开发应该，已经完全实现国产化，总体技术水平接 近国际先进水平。尽管技术装备取得很大进步，但是低碳环保、资源 综合利用、尾气综合利用、降低建设投资等问题是回转窑活性石灰技 术面临的新课题。洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司（以下 简称洛矿院）基于几十年对石灰回转窑系统设备研发的实践经验，更 新传统观念，不断以创新理念研究开发石灰回转窑新技术，为提高我 国石灰回转窑整体技术水平和节能环保尽一份力量。 2.高预分解率石灰回转窑煅烧系统试验研究 石灰石在传统竖式预热器的预分解率最高能达到 30%，剩余的 70%是在回转窑内分解煅烧。回转窑属敞开式煅烧设备，石灰石在回 转窑内不断翻滚，有利于大小粒度石灰石均匀煅烧，但是石灰石和烟 气以辐射换热为主，需要≥1350℃的煅烧温度，因为石灰窑无窑皮保 护，筒体表面温度高达 300℃以上，筒体的散热损失约为 150Kcal/kg• CaO，约占系统总热耗的13～15%。而预热器是以对流换 热为主，虽热交换面积大，因烟气温度要求相对不高，预热器的表面 散热及漏损的热损失仅为回转窑筒体散热的十分之一。 因此如果研发一种高预分解率的预分解装置，将石灰石的预分解 率由 30%提高到 60%以上，来代替传统低预分解率的预热器，则可以 在保证不同粒度石灰石在回转窑内均匀煅烧的同时，减小回转窑设备 规格，降低窑筒体表面热损失，从而大大降低系统热耗。其目标为： 在预热器废气的排放阻力和温度基本不变的条件下，使系统热耗由 1150Kcal/kgCaO 降到 950Kcal/kgCaO以下。 2.1 高预分解率石灰回转窑系统研发方案 如何提高石灰石的预分解率，对块状物料来说：一是提高预分解 温度，二是要有足够的预热时间。从带竖式预热器回转窑系统来看， 增加预热器高度就能保证预热时间。而提高预分解温度有两种方法： 第一种方法是提高窑尾烟气温度，这样窑尾进料溜槽，窑尾护板等相 关件必须耐 1200℃以上高温；并对窑尾密封装置提出很高气密性和 耐高温的要求，使其在使用中不致被烧坏，这种方案增加了制造难度 和成本。第二种方法是保持窑尾烟气温度不变，在预热器处增设第二 热源，即如新型干法水泥系统的“窑尾一把火”，以提高预分解温度 及交换烟气的热效率。第二热源提供的烟气温度在 1200℃左右，比 窑内的煅烧温度低，可以使用低热值燃料，如高炉或转炉煤气。采用 这种方案可以大幅提高石灰石预分解率，减少回转窑窑内煅烧燃料 量，缩短物料停留时间，从而使回转窑规格相应减小减少，筒体表面 散热损失大大降低。 2.2 高预分解率的试验研究 综合考虑预热器料层阻力，废气出口温度等因素，给定进预热器 的烟气温度为 1150～1200℃之间，石灰石在预热器内停留时间为 3.5～4 小时。为验证在给定条件下，石灰石的预分解率能否达 60% 以上，分别进行了马弗炉和试验回转窑模拟煅烧试验。 2.2.1 马弗炉煅烧试验 按