生产管理知识-活性石灰生产手册(doc 72页)

工艺部分工艺部分 第一章 煅烧理论 第一节 石灰煅烧概论 一、石灰概述 以主要成份为碳酸钙 CaCO3 石灰石为主要原料，经过适当温度的煅烧所得到的 一种气硬性胶凝材料，其主要成份为氧化钙（CaO） ，此种材料就叫做生石灰。 1、生石灰的主要性质 颜色：白色，随着化学纯度不同而亮度不同，最纯的石灰最白，低纯度和生 烧的石灰其亮度低，其颜色是由杂质，主要是铁元素很等着的色。有时也呈暗灰色、浅 黄色。生石灰常常比原来的石灰石白。 气味：稍有臭味，伴有刺激性感觉。 组织：生石灰全部是结晶质，结晶的大小与排列依生石灰的不同而显著不同， 其中，有看起来像无定形的东西，但实际上它是由微昌粒组成的。 空隙率：市场上销售的生石灰的空隙率随石灰石的结构，煅烧温度和时间等 不同而在宽达 1848%（平均 35%）的范围里变化 比重：完全死烧了的时候为 3.343.40。一般市场上销售的生石灰比重为 3.0 左右 假比重：在 1.62.8 的宽范围变动，一般市场上销售的生石灰其平 均值为 2.02.2 ，堆比重为 1.11.7g/cm3 导热率：（0.00150.002）cal/cm3.s. 熔点、沸点：分别为 2572和 2850 安息角：是将石灰自然堆放时，其斜面也水平面构成的倾斜角，大约为 4050 度 2、炼钢生产对石灰的质量要求 石灰石呈碱性，是最理想的造渣原料。氧气转炉对于石灰有如下要求： 石灰的氧化钙含量要高； 石灰要有高的活性度； 应有高的气孔率； 应有低的体积密度； 石灰的比表面积要大 3、活性石灰在钢铁冶金中的重要作用 不同的炼钢方法对于石灰的活性度要求也是不一样的。平炉、电炉冶炼时间较长， 有充分的时间造渣，因此对于石灰的活性度要注也不是那么严格，而氧气转炉炼钢的冶 炼时间缩短到十几分钟，要求很快溶解成渣，所以要求石灰具有较高的化学纯度，活泼 的化学反应性能，加入炼钢炉能快速反应化渣，脱去钢水中的杂质，所以采用高效活性 石灰是改进炼钢工艺中的很重要的一个面。活性石灰代替普通石灰在炼钢中具有如下的 技术经济效果： 1）加快化渣速度，缩短冶炼时间（吹氧时间可缩短 10%左右） 。 2）提高炼钢热效率，废钢比增加（可相应提高废钢比 1.52.5%） 。 3）提高钢水收得率，降低钢铁料消耗（钢水收得率可提高 1%左右） 。 4）提高脱硫、脱磷效果，改进钢质量（脱硫脱磷可比普通石灰提高 1030%） 。 5）炉衬侵蚀减轻，炉龄提高（一般可提高炉龄 20%） 二、石灰石在煅烧过程中进行的反应 煅烧石灰石时，窑内的化学反应为石灰石受热后分解成生石灰与二氧化碳，其反应 式如下： CaCO3 = CaO + CO2 这是一个吸热反应，热量的来源主要是燃料，另外，这个反应是可逆的。因此，为 使反应自左向右进行，必须指定温度和压力条件，温度越高反应越完全，在 750时， CaCO3 分解开始明显，但反应很慢，在 898时，CaCO3 分解就相当快了。425.2 千卡 热量需要 60.74 克标准煤，约为石灰石重量的 6%，制取 1 公斤氧化钙，理论上需要消耗 1.786 公斤碳酸钙，这时需要的消耗理为 452.2 千卡1.786759.44.1868KJ，相当于 108.4 克标准煤。实际上，煅烧石灰所需的热耗都大于理论值，这将直接取决于窑的类 型和工艺技术水平，热的利用效率等。1 公斤 MgCO3 的分解热为 3434.1868KJ，而制 取 1 公斤氧化镁需要煅烧 2.1 公斤 MgCO3，所需要的热量为 343 千卡 2.1720.34.1868KJ，由于 MgO 的烧结温度比 CaO 低，所以分解 MgCO3 消耗的热 也较 CaCO3 少。煅烧石灰石所需要的热，均由燃料在窑内燃烧所至，燃料的燃烧需要 足够的氧气，若送入窑内的空气量不足，燃烧就会不完全而产生 CO，在位置较高的煅 烧层中，还存在着还原层，CO2 被炽热的碳部分地还原为 CO： CCO2 2CO42.04.1868KJ 在煅烧较高的地方和空气中有剩余的氧，大部分 CO 被气化成为 CO2： 2COO2 2CO136.2 千卡 当一氧化碳升到窑（料）面与空气接触燃烧生成二氧化碳 CO1/2O2CO267.6 千卡4.1868KJ 应当指出，在窑顶的一氧化碳遇到空气燃烧产生的热量是白白浪费掉的，所以， 窑气中每增 1%的一氧化碳，相当于浪费料 67%。因此，当一公斤碳完全燃烧时能 释放出 79004.1868KJ 的热量，而不完全燃烧时仅能释放出 234.1868KJ 左右 的热量，所损失的热量相当于总和的 710.1%（一氧化碳在窑气中的含量一般不应 超过 1.2%）石灰石各主要成份是碳酸钙，同样还存在着各种有害物质，所以，在 高温的燃烧过程中进行着下述反应： CaCO3CaOCO2 碳酸钙的分解 MgCO3MgO+CO2 碳酸镁的分解 C+O=CO2 碳的完全燃烧 CO2+C=2CO2 二氧化碳的还原 CO2+C=2CO 一氧化碳的燃烧 2H2+O2=2H2O 氢的燃烧 S+O2=SO2 硫的燃烧 从上面列举的还很不完全的反应中可以看得出，在石灰窑中不仅进行着氧化过程 ，也进行着还原过程。困此，烧制出的石灰是有各种颜色。 三、石灰石的分解温度 生石灰（简称石灰、白灰）是由石灰石（主要成分 CaCO3）在高温（一般大于 900）下发生分解反应而生成的，CaCO3 分解温度是指其 CO2 分解压的温度，因此在 气相中 PCO2 不同时，CaCO3 分解温度是不同的，在一标准大气压下，纯 CO2 气相中， CaCO3 的分解温度为 898910。 工业窑炉内气氛中还有其它的气体，因此 PCO2 小于标准大气压，因此，在煅烧 过程中，石灰石料块表面部分实际上在 810850就已经开始分解了。 四、分解速度 石灰石（CaCO3）的分解速度依赖于温度的高低，若煅烧温度为 900，每小时 能烧透 3mm/h；1000时是 14mm/h，1000时是 10mm/h，1200时是 25mm/h。随着 温度的升高，分解速度呈平方形式升增长，但温度过高时，内部还未分解，而在表面已 经被烧死，影响煅烧速度。 在恒定外部温度下，越靠近石灰石中心，CO2 逸出的阻力就越大，分解速度越 慢，从实际上来讲，直径为 150mm 的球形石灰石，在 1050条件下，在窑内煅烧需要 20 个小时才能烧透，与理论值相差 5 小时。 在一定的介质温度下，石灰石的分解速度有一个大致的范围，如果入窑的石灰 石粒径差很大，如 30120mm，则小粒径的石灰石尚未通过煅烧带就已经分解完毕，而 后继续在高温的烧成带停留一段时间，其结果必然出现石灰晶柱长大和烧结。而那些粒 径大的石灰石，则由于其完全分解所需时间超过了它在高温带可能停留的时间而出现中 心部分生烧。 对于小粒径的石灰石，如回转窑生产 1545mm 的石灰石，虽然粒径为 13， 但由于中小颗粒的石灰石完全分解后只需在煅烧带停留较短的时间，而颗粒较大的也能 分解完毕。因此在确定炉型后，必须选择合适的石灰石粒径区间。石灰石在煅烧中生成 的石灰层，由于气空率大，而且较石灰石的导热系数低，使得热很难传到被煅烧的石灰 石内部，被煅烧的石灰石粒度越大，石灰层厚度就越大，CO2 的逸出也越困难。煅烧大 粒径的石灰石时，必须以降低煅烧温度，牺牲煅烧速度和降低竖炉利用系数为代价，才 能生产出符合需要的石灰石。 五、煅烧度 石灰的煅烧度一般分类为软烧（soft） 、硬烧(hard)、死烧(dead)。石灰石分解时 释放占其重量 40%左右的 CO2，所以在分解瞬间的生石灰（）具有结晶细、比表面积大、 空隙度大（但个晶粒间空隙小） 、假比重小、反应性能强等性质，这种状态的生石灰称 为软烧石灰。这种石灰若在高温下长时间煅烧，细的晶粒逐渐熔合，总体积收缩，这种 状态的石灰一般称为硬烧石灰。再进一步提高煅烧度，消化反应速度变得极低。称之为 死烧石灰。 六、杂质对煅烧的影响 在石灰煅烧中有害杂质主要是 SiO2、Al2O3、Fe2O3，纯 CaO 的熔点很高，达 2572。但由于杂质的存在，在煅烧过程中，表面张力、蒸发浓缩、扩张等作用开始的 温度却是该物质熔点的大约 60%。例如在 CaO-SiO2 系化合物中 -C2S 的熔点是 2130，但在煅烧过程中于 1280左右的温度就已经开始生成其结晶了。在大致 900 的低温以下，石灰石中的杂质 SiO2、Al2O3、Fe2O3 与石灰反应的量很少，但若温度进 一步提高，则会发生以下一些次生反应： 2CaO + SiO2 2CaOSiO2 3CaO + SiO2 3CaOSiO2 3CaO + Al2O3 3CaOAl2O3 4CaO + Al2O3 + Fe2O3 4CaOAl2O3Fe2O3 这些反应生成物堵塞生石灰的细孔，使石灰活性度下降。这些杂质数量很大时， 在高温时形成融熔状态，使石灰相互粘结，造成结瘤，使窑况恶化。因此应避免杂质的 引入，采取筛分和水洗能去除原料中混入的部分杂质，改善原料质量。 第二节 原料石灰石 1.石灰石的定义和分类 石灰石是一种天然的沉积岩，亦称水成岩，石灰石以化学式 CaCO3 为主，具有 细粒的结晶结构，从颜色来看，以青灰、浅灰的色泽为好，杂质含量少，另外，还可采 用化学试剂进行测试：把少量的稀盐酸滴在岩石上，发出嘶嘶声并放出二氧化碳气泡的 便是石灰石。 一般来说，含有碳化物和沥青杂质的石灰石为灰色、黑色；有微细沉积的，与 有机杂质的呈微蓝色；有海绿石或铁（镁）氧化物的呈浅绿色；米色、淡粉红色、没有 光泽则含较多的氧化镁；灰色、灰褐色、红黑色、棕色则含有铁、锰氧化物；乳白色有 晶体光泽的，含有少量的氧化硅；色泽较深的，含有硫化氢较多。 按矿床类型，石灰石分为普通石灰石、高镁石灰石两类。 2、可以烧制生石灰的石灰石分类 用于炼制石灰石的原料是碳酸盐类岩石（或矿物） ，其主要成份是 CaCO3。具体 说烧制石灰的原料基本有以下几种： （一）由磷酸盐类岩石经接触变质或区域变质而成具有结晶结构的大理石。 （二）普通的石灰石。 （三）多孔石灰石（包括贝壳石灰石、石灰质凝石灰石、鱼卵石、石灰华） 。 （四）白垩（土状结构、具有疏松的特点） 。 （五）贝壳。 3、石灰石和白云石的区别 可以从以下几个方面区别： （一）理化 （1）石灰石的主要成份是 CaCO3；白云石是碳酸钙和碳酸镁的复盐（CaCO3、MgC O3） 。 （2）石灰石具有细粒的结构，微结晶体球形或近似立方体；白云石属三方晶体系 ，菱面晶体；其结构是粒状的、致密的、板状的和鳞状的。 （3）硬度 石灰石的极限抗压强度 4001000 公斤/厘米 2； 白云石的极限抗压强度 10001400 公斤/厘米 2。 （4）白云石遇冷酸起泡缓慢，不如石灰石剧烈，也无丝丝声，但在被加热为 10% 浓度的盐酸作用下能产生沸腾现象。 （二）颜色 白云石因常含有铁、铝、硅等氧化物体质，其颜色与所含杂质有关，呈灰白和浅 红，并有玻璃光泽。 白云石化学成分为 CaMgCO32，晶体属三方晶系的碳酸盐矿物。白云石的晶体 结构与方解石类似，晶形为菱面体，晶面常弯曲成马鞍状，聚片双晶常见，多呈块状、 粒状集合体。纯白云石为白色，因含其他元素和杂质有时呈灰绿、灰黄、粉红等色，玻 璃光泽。三组菱面体解理完全，性脆。摩氏硬度 3.5-4，比重 2.8-2.9。矿物粉末在冷稀 盐酸中反应缓慢。 鉴定特征：以硬度稍大，在冷稀盐酸中反应缓慢等特征，可与相似的方解石相区别。 白云石是组成白云岩和白云质灰岩的主要矿物成分。白云石可用作冶金熔剂、耐火 材料、建筑材料和玻璃、陶瓷的配料。 4、煅烧对石灰石的质量要求 （1）石灰石的有用成份：CaCO3 （2）石灰石的所含有害物：SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O、P、S； （3）石灰石以泥土、沙粒形态粘附的有害物： SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O、P、S； 在石灰煅烧中有害杂质是 SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O 等。这些杂质从比较低的 温度（900）就开始和烧成的石灰 CaO 发生反应，促进 CaO 颗粒间的融合，其结果导 致颗粒间收缩，反应生成物堵塞生石灰的细孔，使石灰反应性能下降。同时也堵塞石灰 石脱除 CO2 后所剩余的通道，造成石灰石难分解，产生带芯石灰。这些杂质数量很大 时，在高温时形成融熔状态，使石灰相互粘结，形成结瘤，使石灰煅烧炉失常。 对石灰煅烧产生影响的杂质，通常要求：SiO2+Al2O3+Fe2O35%，但是，由于所采用 的石灰煅烧炉的形式不同，燃料的种类不同，所要求的煅烧度不同，上述的判别的标准 也不同。 （4）石灰石的结晶组织 石灰石的结晶组织，主要反应在 CaO 结晶颗粒的大小上，结晶粗大的石灰石因结构致密， 石灰石分解时 CO2 逸出时的通道很小，石灰石难分解。在高温状态分解时，会产生粉 化，同时石灰的活性度也低。因此在石灰煅烧时，一般应选用结晶颗粒细的石灰石。但 因煅烧方式的不同，对不同种窑形，某些结晶颗粒粗的石灰石也是可以采用的。 （5）石灰石的颗粒 在石灰石煅烧过程中，原料石灰石粒度的影响也是非常大的，由于 CO2 的分解是由石 灰石表面向内部慢慢进行的，所以大颗粒的石灰石比小粒径的煅烧要困难，需要的时间 也长。石灰石的分解时间与粒度不是线性关系，在一定温度下，煅烧时间与石灰石的粒 径的平方成正比的。 第三节 燃料 1、燃料的种类 依其状态，燃料可分为： 固体燃料：如煤、焦炭等 液体燃料：如重油。煤油、柴油 气体然：如液化石油气、发生炉煤气、天然气，高炉焦炉转炉煤气。 2、石灰生产对于燃料有如下要求： 燃料的发热量对于窑的产量、热耗具有很重要的意义，在煅烧情况下，高 热值的燃料能够强化煅烧、增加产量、降低热耗。 燃烧中的挥发份的分解温度比燃点低，在煅烧中，燃料往往还没进入煅烧 区，挥发份就在高温缺氧的予热区逸出并被废气带走，所以，竖窑要求燃料中的 挥发份尽可能低。 燃料中的灰分，对于竖窑来讲是全部掺入石灰中。这样，灰分的波动变化 不但影响发热量的变化，而且还影响石灰的化学成分。 燃料的粒度，要尽可能在要求范围内与石灰石数量相匹配，若粒度过大或 过小，甚至粉末过多，都将直接影响正常生产。 燃料中的水份过多，将影响到配料的准确性，并将使得燃料消耗量增加。 3、焦炭理化性能 固定碳和灰份 固定碳的高低主要影响来自灰分，其它成份含量少而且稳定，固定炭简易计算为 C 固=100（灰分+挥发份+S）% S、P 焦炭中的 S 多以硫化物、硫酸盐、有机硫三种形式存在。竖炉煅烧过程中，焦炭燃烧产 生的 SO2 会与 CaO 结合，以亚硫酸盐或硫酸盐形式附着于石灰表面。石灰中的硫主要 来自焦炭。 焦炭中的磷一般含量很少。 挥发份 主要是 C、H、O 及少量的 S、N，其含量的高低表明了焦炭的生熟程度，不一般为 0.71.2%，含量多，则生焦多，强度差。 水份 焦炭附着水在燃烧过程中挥发要消耗部分热量，同时因为水分的不稳定也会影响实际入 炉的固定炭的不稳定，生产实践中要求水分尽可能稳定。 粒度 在以焦炭为燃料的石灰生产中，焦炭的粒径决定烧成带的高度，煅烧带的长度与风速无 关，与焦炭的粒径成正比，与焦炭的混合比成反比，粒度要求整齐一致，理由是：是 为石灰石与焦炭不分离；是以燃料的燃烧时间和石灰石的分解时间相平衡。 第四节 200m3 焦炭竖窑对原、燃料的质量要求 1、原料的质量要求 1）石灰石化学成份，CaO 要求大于 53% 2）粒度要求：所用石灰石粒度要在 4080mm，范围，其中80mm 及40mm 的量各 不超过 5%，80mm 的粒度不超过 90mm，40mm 的粒度不得小于 30mm 2、燃料质量要求 1）化学成份：C 固85%，灰分 14%，S 2）发热值：低位发热值 67004.1868kJ/kg 焦 3）粒度：在 2540mm 以内，其中40mm 及25mm 的量各不超过 5%；40mm 的 粒度不超过 50mm，25mm 的粒度不小于 15mm。 第二章 竖炉操作 第一节 窑型简介 1.麦尔兹窑 产地：奥地利。麦尔兹窑也称并流蓄热式双膛竖窑。在煅烧过程中，两个窑膛交替工作， 第一个循环中，燃烧空气和燃料从膛的顶部进入，热烟气向下流动，在联通道处与上 升冷却气汇合，再经过联通道穿过膛，排出窑外。第二循环中，燃烧空气和燃料从膛 的顶部进入，热烟气向下流动，在联通道处与上升冷却气汇合，再经过联通道穿过膛 ，排出窑外。如此往复循环，每次换向时间间隔 612 分钟，因采用了利用废气热的 再生预方式，废气温度一在 100左右。燃料热利用率在 80%以上。目前是世界上竖窑 煅烧石灰设备中，热利用率最高的。双 D 窑是仿麦尔兹窑设计的，工作原理相同。 2.套筒窑 产地：西德。套筒式竖窑由内筒和外筒组成。在内筒和外筒之间填充石灰石，是煅烧室。 物料在窑内呈圆环形，石灰石通过的宽度变小，减少了物料大小分布不均而造成的温度 分布不均的因素。下部冷却石灰的热空气从内筒通过，经除尘后作为助燃空气。燃料采 用流体。 3.回转窑 用回转窑生产石灰，以美国为最多，约占其石灰产量的 80%。主要设备是预热器、回转 器、冷却器。石灰 80%的分解过程是在回转器中进行的，20%在预热器中进行。因物料 在回转器内不停滚动并向前移动，窑内不存在温度分布不均现象。因此所煅烧出石灰在 所有窑型中质量是最好的。缺点是投资大，热耗较高，粉灰率大。 4.弗卡斯 弗卡斯在国内称横梁式竖窑。其核心技术是在大断面竖窑内部布置可以引入燃烧嘴，目 的是为了解决大断面竖窑中心部位生烧问题。窑内采用了三向压力系统。在窑顶设置了 两根抽气梁，其下方均匀布置吸气孔，使窑上部形成负压。在窑的下部（位于冷却带） 增加两根抽气梁，一是使上、下抽气梁之间窑内均呈负压状态，使周边烧嘴和燃烧梁的 烧嘴火焰更易向物料喷射；二是灰温过高时，可以加大抽气梁的风量，有利于降低灰温。 与普通竖窑相比，同样的高度，无论是助燃空气，还是冷却气体，从进入窑内到排出， 所通过物料的厚度是普通竖窑的三分之一（弗卡斯下抽气梁与燃烧梁之间存在无气流通 过的煅烧带） 。从而减少了窑内因大小物料分布不均而造成的气流分布不均现象，因此 弗卡斯所煅烧出的石灰，各项指标均高于普通竖窑。 第二节 工艺及技术参数 1.原料和燃料 石灰石粒度 4080mm，大于 80mm 或小于 40mm 的量分别在 5%以内。但最小值不得小 于 30mm，最大值不得大于 90mm，CaO 大于等于 54%。 焦炭粒度 2540mm，大于 40mm 或小于 25mm 的量分别在 5%以内。但最小值不得小于 15mm，最大值不得大于 50mm，灰分小于 14%，水分小于 8%，发热值大于 6700kcal/kg，C 固大于 85%。 2.设计生产能力 日产量 160 t/d 利用系数 0.8t/m3d 废气温度 小于 180 煅烧温度 1050 排灰温度 45 3.技术参数 有效容积 200m3 有效内径 3.6m 有效高度 19.8m 生石灰 CaO 90% 生过烧率 300ml 热耗 960kcal/kg 石灰 4.有效高度 指从布料器能撒开物料的有效距离的水平面开始，到炉内风帽处的这段高度。 5.利用系数 利作系数是指竖炉在有效容积内，每立方米每昼夜生产出石灰的吨数。是平价竖炉性能 优劣的一个重要参数，单位：t 灰/m3d 第三节 产量的设定 1.投石量的设定 根据每天的产量确定投石量，在很大程度上是根据炉况的变化而确定的。日投石量（t/d)= 每天产量/0.575 2.上料周期 如果每斗青石重量为 1t，则上料周期=86400/日投石量，单位：秒 第四节 焦比及风量的确定 1.焦比的设定及调整 焦比的设定必须依据石灰石的分解热、竖炉的热效率、煅烧环境、外部环境和焦炭的质 量而确定。热效率是指石灰石的分解热与投入炉内单位焦炭总发热量的总和的比值。其 大小与诸多因素有关，受炉壁携带热、焦炭不完全燃烧的热损失、未燃炭素的热损失、 废气携带热等大小的限制。竖炉的热效率为 6585%。 2.燃烧空气的计算 理论空气量的计算 假定计算中的气体均为标准状态，焦炭完全燃烧则有： C + O2 = CO2 12 32 44 1 1mol 的炭完全燃烧需 1mol 的 O2 ，1mol 的氧气为 22.4 升，氧气在空气中所占的体积 为 21%，1mol 的氧气重量为 32 克，那么 1kg 炭完全燃烧需空气量为： 1000/1222.4/21=8.889m3 空气过剩系数 实际生产中，为保证燃料完全燃烧，仅用理论空气量是不够的，这是由于燃料的可燃分 与空气中的氧气瞬间完全接触是困难的，必须给予一定的过剩空气量。一般来说，若过 剩量增加，热损失增大。所以除特殊情况外，必须竭力做到尽可能减少过剩量而达到完 全燃烧。 实际空气量 设实际空气量为 Ln，则 Ln=nLo（n 为空气过剩系数，Lo 为理论空气量） 。则实际风量 Q=每小时投焦量（1水份）C 固%8.889空气过剩系数。由于炉内温度 由单位 时间投入炉内的燃料量及供风量决定的，空气过剩系数越大，燃烧温度越低，热损越严 重。在风量调整时，供风量不得超过实际计算空气量的 15%。 3.风量、焦比的调整 空气量一旦确定，不要随意更改。生产量调整时，风量相应变动，炉况恶化时，风量也 要根据情况设定，焦比调整后，风量相应调整。但要注意，在焦比调整后的第一批料将 要到煅烧带时，再开始改变风量，以免引起烧成带移动。焦比受季节、天气的影响，冬 季气温低，焦比要稍高，必须根据水分变化而适当调整焦比。一般而言，点火开炉转入 正常生产后，炉况调整处于微调状态，焦比不宜过分变动，调整幅度也不宜过大。 第五节 竖炉的煅烧 1.燃料、原料的混配 燃料、原料的混匀对生产起着决定性的作用。一般要求在皮带上石灰石、焦炭不同步误 差不大于 1 米。只有做到混配均匀，物料在料面上均匀分布，才能不致出现燃料过于集 中，热量分布不均，使操作混乱。 2.料面的管理 料面的稳定对于保持生产的稳定，具有很重要的意义。如果料面不稳定，或形状异常， 则烧成带也不稳定，最终影响产量和质量。 有关料面波动的算： 混合料比重 1500kg/m3 竖炉的断面积 3.6=10.178m3 每斗料的厚度 1080/1.5/10.178=70.7mm 料面过高或过低，对生产都会产生不利的影响。正常料面应呈“驼峰”状，且同一圆周 上不同点高度差不大于 300mm。 3.排灰的管理 每次排灰量与排时间，要与煅烧带工业生产成速度相适应，保证煅烧带稳定。每次排灰 速度过小，排灰时间过第，三段阀动作时间就过长，供风泄漏率将加大，不利于煅烧带 的稳定。每次排灰时间过短，排灰速度过大，三段阀易卡料，关闭不严，供风泄漏率将 加大。每月应对圆盘正反转调整一次。 4.炉内的煅烧管理 预热带 预热带是从下往上的高温气体和装入的物料进行热交换的部分，在此带，燃料干燥，挥 发干馏，石灰石逐步升温，水分被蒸发，物料被预热到分解温度。石灰石烧成的单位热 耗的高低与预热的也坏有很大关系，也就是说尽可能减少煅烧带与预热带交界处的气体 温度与石灰温度差，就能降低热耗。 煅烧带 煅烧带是对在预热带被加热了的石灰石脱碳酸的区域，是炉内最重要的部分。是燃料用 下而上的空气燃烧，也是石灰石受热分解的地方，即在煅烧带同时发生下列两个化学反 应： a) C + O2 = CO2 + 7934 kcal/kg 无水无灰焦炭 b) CaCO3 = CaO + CO2 425kcal/kg 纯石灰石 在普通的石竖炉中，与发生 a)反应相比，发生 b)的反应位置稍偏上。在以生 a)的反应也 称氧化带，发生 b)的反应称为脱碳酸带。在氧化带的上方，从下部来的空气在氧化带被 消耗掉，而由于高温焦炭的存在，故发生一氧化碳反应。因此，有人把这部分叫做还原 带。 冷却带 竖炉的冷却带，是自煅烧带下部延伸的区段，一般在冷却带要达到三个目的：1.冷却在 煅烧带脱过碳酸气的生石灰。2.使在煅烧带未分解的“生核”在冷却带上部进行分解。3.有 效利用脱碳酸后的石灰所带有的热量。 尽量煅烧带是三个带中最重要的，但在实际生产中，无法直接及时地进行控制，但其变 化将影响到预热带和冷却带，平时应密切注意顶温与灰温的变化。 窑壁效应 石灰石和燃料的粒度发生变动，加料时，较大粒度分布于边缘、周围，小块则 在窑中心。在这种情况下，燃烧主要是在窑身的周围，这样伴随而来的就是窑衬局部过 热并提早损坏。所以，粒度的波动，就不能保持燃烧过程的均匀，而均匀地燃烧是使燃 料生成的热能以很好利用的主要条件。只有气体在窑的整个截面燃烧速度相等，窑身的 燃烧过程才可能均匀。窑壁附近的气流经常较中间的大，甚至高出 3070%窑中心的气 流速度，这种现象叫做“窑壁效应” 。 窑气中的成份 正常生产中，窑气中的 CO23546.6%；CO0.1%0.2%；O20.20.4%。 另外，窑气中还有 N 和 CH。随窑气排出的气体中夹杂的粉尘中含有 CaO、Fe2O3、MgO、SiO2、Al2O3 和 C 等成份。 窑气中 CO2 的变化主要表示燃料燃烧程度和 CaCO3 的分解程度。CO 则 与燃料 的完全燃料程度有关。在正常生产中，CO 的含量变化直接反映石灰的烧成热耗和质量。 CO 含量高则表示燃料的燃烧不完全的程度大，热耗增加，同时窑内的还原气氛重，影 响 CaCO3 的正常分解，石灰的质量降低。O2 则反映送入窑内的空气量。CH 则表表示 燃料中挥发 物的含量，CH 在窑气中的含量极少的，约在 0.1%左右，一般视做常数，不做控制。 生烧将使窑气中的 CO 含量减少，因生烧的原因是燃料量的不足、窑内的空 气过多等，都将使 CaCO3 分解不充分而残留部分较多。过烧，也将使 CO 含降低。这 是由于 CaO 与 SiO2、Al2O3、Fe2O3、生成复杂的化合物，而使 CO 含量下降。生成复 杂化全物的反应： SiO2XCO2XCaOSiO2 硅酸钙盐 Al2O3XCOXCaOAl2O3 铝酸钙盐 Fe2O3XCOXCaOFe2O3 铁酸钙盐 窑气分析 对于窑气分析采用的仪器种类很多，按其操作分为人工气体分析器和自动气体 分析器。现在一般石灰窑采用的是人工气体分析器，又称奥氏气体分析器。奥低气体分 析器的工作原理是：使定量的一部分气体。依次以各种能吸收气体中个别成份的试剂 （吸收剂）相接触，使 CO2、O、CO、依次补吸收，根据样品气体体积的缩减，求出各 气体成份的体积百分数。 奥氏气体成份的体积百分数。奥氏气体分析器的分析程序是：先测定 CO2，次为 O，最 后是 CO。它们的吸附剂分别是： （1）CO2 用苛性钾或苛性钠溶液； （2）O 用焦性没食子酸碱溶液； （3）CO 用氯化亚铜的氨溶液。 奥氏分析器只易做上述成分的分析。当测定分析可燃气体 H2 或 CH4 时，需要结构比 较复杂的自动气体分析器。 5.供风 竖窑的供风系统由罗茨风机、供风管道、集风箱、风帽、流量测量仪、压力测量仪等组 成。 在竖炉内，气流穿过石灰石填充层的空隙而上升，气流与物料相向运动，气流层紊乱， 其传热速度快，热效率较其它炉型高。空气由罗茨风机的过滤网进入罗茨风机，经供风 管进入集风箱，在集风箱内经过减压，由三个供风管均匀地送入风帽。在风帽的上部有 一个较大的环流带。正常情况下，此环流不会对炉况造成影响，当底部漏风时，此环流 对炉况的影响特别显著。平时应经常检查底部漏风情况。 6.竖炉的耐火材料 200m3 竖炉炉衬共分四层，由内到外分别是：高铝砖、粘土质隔热耐火砖、硅酸铝耐 火纤维、岩棉。竖炉炉衬寿命大约 35 年。 7.竖炉各部温度、风压测量及管理 竖炉各部温度的检测，均采用热电偶，共 20 个检测点，分别是：顶温 1 个，废气温度 2 个，炉身共分四层，共 16 个，灰温 1 个。 除炉身温度采用间接没量个，其余全部采用直接测量，炉身热电偶与炉内物料相隔一层 耐火砖，如果热电偶与炉内物料直接接触，则经过一段时间后，易造成热电偶探头损伤。 因此，隔一层耐火砖，所测量的是某一局部区域温度。检测出的温度变化与炉膛内的实 际温度变化存在一个时间上滞后现象。根据生产经验，热电偶所反应出的温度与实际值 相差约 400。 排灰温度民顶温是日常操作中应当严加注意的两个重要温度参数。温度实时折线直观地 反映出各点当温度的情况，把不同时间的实时折线相比较，可以看出各点温度的变化趋 势。 风压共有五个检测点：1.一次风压，2.进风口压力，3.集风箱压力，4.排灰压力，5.顶压。 所检测出的压力值都是相对于大气压力。风压随风量大小不同所要求的范围也有所不同。 进风口压力、集风箱压力与排灰压力之间的差值的大小，能反应出炉底漏风的情况。 第六节 炉内状况及处理 1.因设备故障面造成的短时间停炉的处理 作为进入炉的空气以连续为好，它能促进并保持燃料燃烧的持续性，保证炉内温度 的 相对稳定。但因设备事故以及停电等因素的影响，在不得不停的情况下，应根据停车时 间的不同而进行压料。压料一般在停车前进行，能有效的防止热的散失。但因突然停电 或其它设备原因停车，不能提前压料的情况下，可在开车后压料。 2.偏烧及其处理 偏烧是竖炉煅烧石灰过程中经常出现的现象，对质量的危害也最大，也不易调整。 原因： 石灰石与焦炭分布不均，特别是石灰石与焦炭粒度相差太大时，易发生类似的 情况。 炉内下料不均，因炉内结瘤，瘤块粘附于炉壁之上或脱后下落缓慢，在瘤上方 形成活缓慢且粉灰、粉未量较大、透气性极差的料柱，进而气流偏行。 送风管局部堵塞，造成送风不均。 出灰小刮刀位置变动，造成出灰不均。 措施：视情况适当增加焦比。 检查集风箱与风帽之间相联的管道，看是否有异物或灰块阻塞。 打开炉门，检查小刮刀位置，将小刮刀调整到原来的位置。 3.煅烧区上移 原因：风量过大。 焦炭粒度偏小，焦未多。 措施：适当增加焦比。 逐步减小风量。 检查焦炭粒度及焦炭筛分，及时清理焦炭筛筛孔。 4.煅烧区下移 原因：风量偏小。 焦炭粒度偏大。 罗茨风机过滤网阻塞，加不上风。 措施：适当增加焦比。 逐步增大风量。 清理或更换过滤网。 挑选合格焦炭入炉。 5.煅烧带上、下延伸 原因：燃料粒径差太大，大小粒度均多。 底部漏风，破坏环流的形状，企图通过加大风量来弥补底部漏风，消除煅烧带 拉长的措施是行不通的。 措施：上合格焦炭。 改善炉底密封。 增大风量。 适当增加焦比。 6.结瘤及其处理 结瘤的原因：主要原因是大量杂质与石灰发生次生反应的结果。入炉 杂质的主要来源，一是焦炭中的灰份，二是石灰石中夹带的杂质。尽管石灰石经水洗后， 表面的杂质诸如泥土已被清除，但内部杂质或纯粹的杂石无法去除。 熔瘤的主要成分还是氧化钙，由于杂质 SiO2、FeO 等的存在其本身 或其它杂质与氧化钙的相互作用，而产生的一种低熔点带粘性的化合物，将状石灰相互 粘在一起，并渗透在氧化钙的晶粒间，而使得硬度增加，结构紧密而不易消化。 瘤子的主要成分：不同颜色的瘤子，其主要化学成分不同。如表： 结瘤的外理 应当选择灰分较低的焦炭；改善入炉石灰石的质量，尽量去除石灰石中的碎料及粉料， 做到精料入炉；定期加盐，在高温下，Cl与 Fe3+ 结合形成 FeCl3 以蒸气的形式随废 气排出炉外，大大减少了 4CaOAl2O3Fe2O3 的形成；定期活动煅烧带，能使壁瘤 不致过分长大。 第三章 开炉、停炉及灭炉 第一节 开炉前的准备工作 1、开炉所应具备的条件 机械设备运行正常可靠，包括可编程自动控制，手动控制和机旁控制下位机必须到 位，特别是混配系统，必须达到能够均匀配料；卷扬系统、布料器、园盘卸灰机、三段 阀、13皮带、助燃风机等能够正常运行。 电器设备运行可靠，自动控制的各种显示、限位、报警等功能准确无误。仪表、 各种温度、压力、流量、电子称量等参数反应正确，有指导生产的参考价值。 炉底处无漏风现象，特别是炉门，出灰传动轴，炉风座观察孔等。 2、设备联动试车 点火开炉前须对设备进行试运转考验。 原燃料称量混配系统连续运转空负荷不少于 8 小时 上料卷扬系统连续空负荷试车不少于 24 小时 炉顶布料设备空负荷试车不少于 8 小时。 出灰系统（包括园盘出灰机、三段阀、成品输送机等）空负荷试车不少于 8 小时 。 供风系统（罗茨风机）连续空负荷试车不少于 24 小时。 全部设备空负荷联运试车不少于 24 小时。 全部设备带负荷联运试车不少于 48 小时。 2、烘炉 新砌炉衬的竖炉在开炉点火前应进行烘炉，其目的在于把炉衬砖缝内泥浆的水分缓慢烘 干，防止开炉点时，因砌体内部分水分急剧蒸发造成砖衬开裂、剥落、缩短使用寿命， 另外使炉体缓慢加热避免因受热急剧膨胀而损坏设备。 烘炉结束后，待炉体冷却，对炉衬再检查、修补、然后转入开炉点火工作。如时间要求 较紧，可在烘炉末期直接投混合料转入开炉投料阶段工作。 烘炉铺底料 a 4080mm 石灰石 80 吨左右，所有石灰石要求干净，无粘附料，无碎粉料等 b 点火材料：参见下文石灰石为铺底料的低料位点火法的点火材料准备 铺底料投入 a 投入 4080mm 粒度石灰石，周期为 400 秒/斗，上料期间要适当松动料柱，每 10 斗 一次 b 4080mm 石灰石盖住风帽后，进行排料，平整料面，石灰石应高出风帽 200mm， 并在风帽尖处堆一锥形小石堆，以保护风帽。 点火烘炉 a 投入点火把点火 b 烘炉初期升温速度亦较缓，可先投入木材（约 5 吨左右）维持火势 c 待木材着旺后，投入煤 1.2 吨左右 d 以后视废气温度及着火情况定期投入煤维持火势，煤以少加勤加为原则。 e 烘炉初期以炉底自然通风为主（打开园盘门和三段阀） 烘炉期限以 57，对于只更换局部炉衬的竖炉烘炉时间可适当减少 烘炉应严格按烘炉曲线进行，根据实际情况及时调节风量控制烘炉温度 第二节 开炉 1、点火材料的准备 4080 的石灰石 60 吨，铺底料用。 301 米干柴 50 捆（每捆 30 根） 垫 6001000mm，80 个 罗筐 6 个 电炉丝 6 个（1500W） ，纱包线 4mm 若干。30A 闸刀 6 个。 优质烟煤 1.2 吨。 棉纱 25kg 柴油 50 升 扫帚 80 把 稻草 80kg 2、铺底料 每投 10 吨启动出灰设备排石 23 分钟，直到青石料面盖住风帽 500mm，然后排 料。直到料面在风帽上 200mm 左右，平整料面开风机观察风量、风压，无异常停风。 封闭其中一个点火门。 3、铺点火材料 打开炉顶观察孔，靠电缆侧应关闭。在平整料面上将六个固定在木板上电炉丝均 匀摆放，上面撒上棉纱，并浇上 10 升材油，用箩筐罩住电炉丝，上面铺稻草 80kg，扫 帚 80 把，再铺 30 木材 50 捆，点火材料习题铺平整。浇上 25 升材油，其上用草垫铺 严，然后投入 800kg 烟煤。 4、点火 合闸前关闭点火门，圆盘门应稍开，合闸后浓烟渐大时，开启罗茨风机，频率 15 赫兹。待木材引燃时，关闭风机。煤全部引燃后，待火势正旺时，投入 1 吨焦炭。 5、混合料的投入 等焦炭引燃火势渐旺时投入一斗青石，火势上来后投入 3 斗低焦比的混合料。封闭另一 侧点火门，然后逐步投入高焦比混合料，风量、焦比设定见表一。 第三节 灭炉 灭炉操作要求要保证炉内顺利排出生产的最后一批生石灰，做到既保证质量又要安全灭 火 1、焦比的调整 预定灭火前 1.5 天，焦比增加 6% 预定灭火前 12 小时，焦比要再增加 3% 预定灭火前 3 小时，焦比减量 87% 表一 2、风量与出灰的操作 停止上料，每小时手动出灰一次，每次 25 分钟。 风量要视顶温和灰温变化适当作出调整，要求灰温小于 50，顶温不大于 330， 禁止出火料。 待顶温逐渐下降时，可停止出灰，继续鼓风，直到把火吹灭。 火吹灭后，继续鼓风，根据灰温间段出灰，直至把灰出完。 排空料后，立即投入 4080mm 石灰石约 50 吨，至风帽顶端为止。投料 过程中，应排料 3 次，每次 3 分钟。 第四章 质量及化验工 在日常生产中，要经常对石灰质量进行检验，通过对石灰质量进行检验来指导生产和应 石灰质量。经常要进行检验的项目主要有生过烧率、活性度、CaO 含量。这里主要介绍 一下石灰的生过烧率和活性度的测定方法。 1、生过烧率的测定 取 50kg 石灰，用四分法进行缩分，两次缩分后，在剩余的样品中取 5kg 作为待测 试样。 将 5kg 石灰放入带眼的消化桶内，浸入水中，停留 15 秒钟。 然后将桶放入带盖的密封容器内闷 1.5 小时。 然后取出消化后的石灰放入 3mm 方孔筛中，用水冲洗 15 分钟。 用手捡出生烧和过烧块，分别放在两个铝盘中，放入烘箱中（150）烘干 1.5 小时 。 然后再对烘干后的生烧和过烧块在 3mm 方孔筛中进行筛，分别称量筛上物 G1、G2 结果计算： 生烧率 = G1/5 过烧率 = G2/5 2、活性度的测定 石灰的活性度是指一定粒度的石灰颗粒，取 50g 样，以 10 分钟内，用 4moL/L 的盐酸进 入滴定，所消耗的盐酸毫升数，就是石灰的活性度。 冶金部标准方法（ZBQ27002-85） 所用药品、器皿及测试主要条件 电动搅拌器（100W） 搅拌杆 60105mm 搅拌速度 250300rpm 烧杯 3L 滴定管 200mL 温度计 0100 秒表 时间 10min 水温 401 样品粒度 15mm 样品重量 50g 盐酸 4moL/L 批示剂 酚酞 0.1% 设 备 篇 第一章 我国生产冶金石灰窑炉现状及其发展2 第二章 筛分机械24 第三章 带式输送机28 第四章 减速器的安装、使用和维修31 第五章 罗茨鼓风机33 第六章 振动给料机39 第七章 竖窑布料器41 第八章 三段挡板45 第九章 设备日常管理46 第十章 常见问题解答49 设 备 篇 第一章第一章 我国生产冶金石灰窑炉现状及其发展我国生产冶金石灰窑炉现状及其发展 第一节 前言 我国钢产量已达亿吨，预计在未来年钢产量仍将是增长的趋势我国 的钢铁产品不仅面临国内的竞争，同时也必定参与国际竞争，产品质量和成本是竞争的 关键石灰作为炼钢的重要辅助原料，其质量的好坏将会直接影响钢铁产品的质量和生 产成本使用活性石灰与使用普通石灰相比，可明显提高钢铁质量，增加钢的产量、降 低炼钢成本，稳定冶炼操作，为冶炼自动化创造良好的条件。根据有关资料报道，活性 石灰与普通石灰相比，在炼钢炉中成渣速度快，能够提高脱磷脱硫效率（提高 ） 、缩短冶炼时间（缩短） 、提高炼钢炉龄（提高）以 上） 、降低石灰消耗（ 降低） 、降低钢铁炉料消耗（） 。 目前国内绝大部分企业已认识到建设活性石灰生产设施对企业取得显著经济效益的重要 性。下面就国内主要窑型种类及特点简单做一介绍，并就企业建设中选择窑型的原则和 思路提出个人的观点，供决策者参考。 随着钢铁工业产品结构的调整和冶炼技术的发展，对冶金石灰的要求越来越高， 由普通冶金石灰发展为活性石灰、低硫活性石灰。普通焦炭石灰竖窑生产的石灰已经不 能满足要求，许多大中型企业纷纷引进国外先进技术及设备生产高质量的活性石灰，一 些中型企业立足国内开发了利用低热值煤气的气烧石灰窑。气体燃料具有操作方便，含 硫量低等优点，我国用于煅烧石灰的气体燃料有天然气、焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤 气、以及混合煤气。我国气烧冶金石灰窑处在快速发展阶段，探讨气烧冶金石灰窑的发 展是十分必要的。 第二节 我国冶金石灰窑发展过程 早在六、七十年代，广大冶金石灰工作者就开始了气烧冶金石灰窑的探讨，太钢、 新余钢厂等进行了气烧冶金石灰窑的试验，在此基础上形成了以新余钢厂为代表的采用 高炉煤气为燃料的石灰竖窑，并在舞阳钢厂建成了以发生炉煤气为燃料的竖 窑。马鞍山钢铁公司以混合煤气为燃料的、无预热器的回转窑建成投产，为我国气烧石 灰回转窑打下了基础。 七十年代后期，武钢引进的石灰回转窑带动了我国气烧石灰回转窑的迅速发展。 直到九十年代中期，气烧冶金石灰竖窑一直是立足国内开发，基本上是采用焦炭石灰竖 窑的加、出料系统，采用高炉煤气等低热值煤气，较好的使用厂家有新余、韶钢、湘钢、 涟钢、舞钢、济钢等。九十年代后期，鞍山焦耐总院吸取国外先进技术并结合国情开发 的新型气烧石灰竖窑已在邯钢、天钢、海鑫、凌钢、北满等企业采用。近两年又在此基 础上开发了能采用焦炉煤气的高热值煤气的石灰竖窑，并开始用于生产。 第三节 国内气烧石灰窑的现状及发展 国内开发的气烧石灰竖窑规格在，日产量在吨以下，窑的 利用系数在之间，热耗在（）4.18kJ/m3，活性度 为，存在着热耗高，窑顶温度较高，单窑生产能力较小，自动化水 平较低等问题，但能够利用低热值的高炉煤气及混合煤气，有利于冶金企业内部能源综 合利用，还有较大发展。主要进展有： （）低热值煤气石灰竖窑采用煤气、空气“双预热”技术，既可回收烟气 余热，又可提高煅烧温度、窑利用系数、提高产量，降低能耗。 （）精心设计、布置燃烧装置，提高燃烧效率及窑温均匀性，从而提高产 品质量。一般布置二排套管式烧嘴，采用耐热合金或耐热陶瓷喷头，并采用旋流装置强 化煤气和空气的混合效果。 （） 改变窑断面结构，扩大窑容积。一般气烧石灰竖窑断面为圆形，改变窑断 面为椭圆形或矩形可保证烧嘴有短方向的穿透力。 （） 取消窑顶水冷结构，采用耐火保温窑顶。既改善窑顶工作环境，又为回收 烟气余热创造了条件。 （） 改进窑出料、卸料设备和密封结构，采用液压或电动控制，实现自动不停 风连续出料，稳定窑操作