摘要：雙梁石灰豎窯廣泛應(yīng)用于冶金、化工行業(yè)。雙梁窯以其工藝成熟，石灰成品質(zhì)量穩(wěn)定，燃料來(lái)源充分，能源利用合理而得到用戶的好評(píng)和推廣。本文就高爐煤氣（發(fā)生爐煤氣）、煤粉混燒石灰石為主的梁式石灰窯在碳酸鈣生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用進(jìn)行實(shí)踐說(shuō)明和理論探討。
關(guān)鍵詞：雙梁石灰窯 碳酸鈣生產(chǎn)工藝 應(yīng)用 實(shí)踐 探討
一、概述
雙梁石灰豎窯也稱為準(zhǔn)矩形雙梁窯。在上世紀(jì)九十年代，該窯型由意大利弗卡斯公司引入我國(guó)鋼鐵企業(yè)做為冶金灰煅燒窯爐，故也稱為弗卡斯窯。近些年來(lái)，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)相關(guān)設(shè)計(jì)、建設(shè)施工單位的吸收消化，雙梁窯的結(jié)構(gòu)性能得到了優(yōu)化，核心技術(shù)已經(jīng)為我國(guó)企業(yè)所掌握。目前在用的國(guó)內(nèi)雙梁窯約有200余座。該窯型以成品灰質(zhì)量均勻穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資低、運(yùn)行穩(wěn)定、操作彈性大、適用燃料種類寬、生產(chǎn)成本低及環(huán)境保護(hù)效果顯著的優(yōu)勢(shì)得到了廣大用戶的認(rèn)同，僅僅幾年的時(shí)間就在國(guó)內(nèi)迅速發(fā)展推廣。
梁式窯的核心技術(shù)為燃燒梁的設(shè)計(jì)、制作和布置。國(guó)內(nèi)初期的梁式窯以高爐煤氣為主要燃料，即氣燒梁式窯；主要分布于煉鐵、密閉電煉電石及尾氣熱值達(dá)到可能利用濃度的化工企業(yè)中。做為綜合利用項(xiàng)目和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一環(huán)，植根于企業(yè)，為企業(yè)節(jié)能挖潛、提高經(jīng)濟(jì)效益做出了突出的貢獻(xiàn)。近年來(lái)，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，梁式窯不僅在冶金、化工行業(yè)得以發(fā)展，而且在石灰的深加工行業(yè)得到了開發(fā)和應(yīng)用。特別是在沉淀碳酸鈣、氫氧化鈣、活性碳酸鈣、納米碳酸鈣等企業(yè)得到了應(yīng)用和發(fā)展。
二、雙梁窯在碳酸鈣行業(yè)中的應(yīng)用需要解決的幾個(gè)問題
眾所周知，碳酸鈣的生產(chǎn)是由三大反應(yīng)過(guò)程構(gòu)成。即石灰石的熱分解反應(yīng)、生石灰的水解消化反應(yīng)和石灰乳生漿的碳化結(jié)晶反應(yīng)。伴生這三大反應(yīng)過(guò)程中還存在著一些副反應(yīng)發(fā)生。雙梁窯承擔(dān)著生石灰的制備和碳酸化反應(yīng)用氣的任務(wù)。圍繞這兩大任務(wù)，雙梁窯必須滿足碳酸鈣生產(chǎn)工藝的要求。也就是說(shuō)雙梁窯必須解決生石灰質(zhì)量的穩(wěn)定性和碳化用二氧化碳濃度的穩(wěn)定性問題。
石灰的質(zhì)量除了與原生礦的品質(zhì)有關(guān)外，還與煅燒工藝、工藝操作法、設(shè)備裝備結(jié)構(gòu)水平有關(guān)。石家莊鴻宇化學(xué)工程技術(shù)有限公司吸收消化國(guó)外先進(jìn)的雙梁窯制造技術(shù)，對(duì)核心部件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)雙梁窯的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，使得該窯型結(jié)構(gòu)更加合理，煅燒效果顯著，制造安裝使用成本大幅降低。
（一）優(yōu)化燃燒梁的結(jié)構(gòu)
燃燒梁是雙梁窯的核心部件，是由箱體、噴送燃?xì)饣蛎悍蹆?nèi)管、空氣分配器及燒嘴構(gòu)成的一種設(shè)備，其長(zhǎng)寬高尺寸根據(jù)雙梁窯的生產(chǎn)能力做不同的設(shè)計(jì)和規(guī)格化。做雙梁窯實(shí)質(zhì)上就是在做燃燒梁，因此必須對(duì)其設(shè)計(jì)制作高度重視。做好燃燒梁需要對(duì)其功能和使用條件做充分的分析和研究。所謂的燃燒梁是一種在850--1150℃高溫氛圍下完成氣-氣、氣-固（粉）燃燒過(guò)程的裝置。這其中涉及到了氣體流體力學(xué)，氣流輸送、燃燒熱動(dòng)力學(xué)、材料學(xué)及其力學(xué)等學(xué)科。在設(shè)計(jì)時(shí)必須先行做好雙梁窯的熱能平衡和物料平衡。根據(jù)用戶提供的燃料、原料資料設(shè)計(jì)，單位要依據(jù)產(chǎn)能要求列出物料平衡關(guān)系，提出能量平衡表，計(jì)算出理論上的原、燃料需求量，確定合理的風(fēng)速、物料停留時(shí)間、按照當(dāng)?shù)貧庀髼l件確定好空燃料比值。我們知道要想獲得高的燃燒效率必須要有高的爐溫、高的氧化劑量、一定的燃燒時(shí)間。因此在設(shè)計(jì)制作燃燒梁時(shí)必須充分考慮到燃料性質(zhì)、空氣質(zhì)量和燃燒空間。
（二）優(yōu)化窯體結(jié)構(gòu)
引進(jìn)的窯體多采用懸掛式平臺(tái)走梯，耐材為一種類型，邊角接縫存在應(yīng)力集中的問題。這就意味著要消耗更多的鋼材、耐材，窯體過(guò)于龐大，同時(shí)還存在跑火漏風(fēng)的隱患。根據(jù)多年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐和理論校核，本公司對(duì)雙梁的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了根本性的改變，改懸掛式平臺(tái)為依托窯本體組合式平臺(tái)；對(duì)耐材分類使用，在煅燒區(qū)使用高鋁質(zhì)耐火磚，在預(yù)熱區(qū)、冷卻區(qū)使用低鋁質(zhì)耐材；對(duì)包角處作應(yīng)力釋放，使用專用型耐材消除跑風(fēng)漏火隱患。對(duì)隔熱層優(yōu)化降低表面散熱損失。為適應(yīng)碳酸鈣的生產(chǎn)需要改雙路吸氣為單路吸氣。對(duì)受料裝置、出灰稱重裝置進(jìn)行了優(yōu)化，保證物料順暢布料均勻，同時(shí)保證窯體整體的密封性，降低在加料出料時(shí)的漏風(fēng)損失。
通過(guò)上述改進(jìn)減輕了雙梁窯的體重，大大降低了雙梁窯的投資成本，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，提高了窯體的整體性能，為適應(yīng)碳酸鈣生產(chǎn)的需要做了很好的改進(jìn)。
（三）對(duì)配置的輔助機(jī)械進(jìn)行合理選型
以弗卡斯公司為代表的爐型在選擇輔機(jī)時(shí)設(shè)備的容量過(guò)于偏大。經(jīng)過(guò)理論計(jì)算和實(shí)踐驗(yàn)證，其選用的風(fēng)機(jī)泵類容量超過(guò)實(shí)際需要的三倍，這是極其不合理的。依據(jù)物料和能量的平衡，我們對(duì)其進(jìn)行了容量?jī)?yōu)化，徹底改變大馬拉小車的境況，綜合考慮各種因素，各類輔機(jī)容量在選型時(shí)僅為實(shí)際生產(chǎn)用量的1.2--1.5倍，完全可以滿足生產(chǎn)要求。為用戶降低了固定資產(chǎn)投資，同時(shí)也大大降低了運(yùn)行成本。為適應(yīng)節(jié)能減排提高效率的要求，在選擇設(shè)備規(guī)格型號(hào)時(shí)采用國(guó)家優(yōu)先目錄產(chǎn)品，保持設(shè)備的國(guó)內(nèi)先進(jìn)性；大規(guī)模采用集散控制系統(tǒng)，應(yīng)用軟控制、模糊控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制保持國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，最大限度發(fā)揮設(shè)備的功能，提高雙梁窯的綜合效率。
四、結(jié)論
針對(duì)碳酸鈣生產(chǎn)工藝而建設(shè)的雙梁石灰窯工程是一項(xiàng)系統(tǒng)性很強(qiáng)的工程項(xiàng)目建設(shè)，既要考慮雙梁窯的特性也要適應(yīng)碳酸鈣的生產(chǎn)工藝要求。建設(shè)方、設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)充分論證其可行性，一旦確定了項(xiàng)目的可行性，就要通力合作，從基礎(chǔ)抓起，科學(xué)設(shè)計(jì)、科學(xué)施工、科學(xué)管理，關(guān)注并解決要點(diǎn)問題，形成系統(tǒng)性，工程建設(shè)就一定會(huì)收到事半功倍的效果。工程的質(zhì)量、安全也就有了保障。
2013年我公司為西北某大型冶金用鈣劑廠家建設(shè)年產(chǎn)十萬(wàn)噸輕質(zhì)碳酸鈣項(xiàng)目工程，一期工程五萬(wàn)噸已投入生產(chǎn)，產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該項(xiàng)目的完成標(biāo)志著雙梁窯在碳酸鈣生產(chǎn)工藝中的工業(yè)應(yīng)用也已成功。
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