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2021|第四代新型節能環保內置循環負壓工業石灰豎爐
| 品 牌： |
金泉 |
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| 所 在 地： |
河北 |
| 更新日期： |
2024-12-27 |
| | 加工定制：是 | | 品牌：金泉 | | 別名：第四代石灰窯 | |
| | 爐膛最高溫度：1400 ℃ | | 工作溫度：1250 ℃ | | 別名：第四代石灰窯 | |
2020年*新推出第四代新型節能環保內置循環負壓工業石灰豎爐
詳細方案資料聯系唐山金泉公司索取。
附：
《鈣業之家》（2020年新年特刊）的部分文章資料供初步參考：
《詳解第四代石灰豎爐工藝裝備的創新與應用》
為充分了解目前石灰行業先進技術裝備產業的發展情況，加快推進新技術推廣應用工作，2020新年伊始，“北方爐窯協會”專委會部分專家組成員在副秘書長孫武生帶領下進行了為期10天的專項調研，主要對唐山金泉冶化科技產業集團旗下“唐山金泉成套設備有限公司”和“唐山市豐南區金泉冶金能源新技術開發有限公司”設計承建的“第三代新型節能環保內置循環負壓工業豎爐”進行了實地跟蹤調研，與用戶單位面對面進行了深入交流、調取了2015年至2018年之間唐山金泉公司設計承建的11個項目共計26座石灰豎爐的各項生產工藝指標，認真總結了其成功的經驗和需要完善的問題，同時重點對該公司2019年正式推出的“第四代”技術進行了專訪，對其關鍵技術進行論證與研討，從中發現了多項技術“亮點”值得我們在行業中推廣和應用，我們在征得“金泉公司”同意的基礎上對其部分技術關鍵點進行了剖析，對其技術原理和工藝應用進行了闡述，供大家選擇和交流。
為了方便大家閱讀，文稿重點設備內容已經按照系統劃進行分節介紹，見本欄目分欄內容：
1、固旋復合篩分布料器
2、九孔旋心出灰機
3、富氧增壓滲流概率風帽
1、混料布料系統（固旋復合篩分布料器）：
技術特征：
可實現爐頂二次預混料以減少石料與燃料的偏析，爐內采用多通道旋轉篩分布料裝置、布料角度0至90度可調，爐內增加固定式復合篩分布料裝置，實現石料大小粒度分級布料。
【專家解析】：
傳統的混燒石灰窯在布料過程中一直致力于“煤炭和石料的混均”，在實際生產中我們發現，燃料燃燒是一個輻射原理，在某一個區域內燃料和石料大致是一個混合狀態就可以了，在一定的區域內不要讓燃料嚴重偏析就可以達到一定的整體燃燒效果和相同的溫度，這種現象我們可以從傳統老式石灰窯采用“層燒”（一層石頭一層煤）的方式也可以煅燒出合格石灰去理解。所以，真正影響爐內燃燒的因素是石料的粒度與在爐內分布的關系，也是造成爐內通風不均、熱量分配不均的而造成燃燒不均的重要原因。
我們從生產實踐中得知，混燒豎爐生產工藝中布料是關鍵，煅燒過程中熱工制度對布料的基本要求就是通過控制爐內物料的粒度和形狀分布、均衡爐內通風阻力、均勻熱量分配以達到消除“窯壁效應”的目的。是否能夠通過平衡爐內的燃燒以及控制氣流在整個窯內料面截面的分布是選擇布料器*重要的指標。
然而，傳統的燃煤混燒石灰窯布料方式一般都是采用多點沖擊布料、旋轉定點布料等方法進行布料，但是無論采用溜管方式還是擋板方式布料都沒有解決物料偏析問題，也就是說石料的大小塊度始終是“混合狀態”，燃料也是不均衡的散料分布，這種現象造成了爐內周邊上火快、窯中心上火慢的現象，這是造成“生過燒率”過高的重要原因。
“第四代技術”設計應用的“固旋復合篩分布料器”有效的解決了這個問題，該裝置可以把不同粒度的石料通過多通道旋轉體篩分和固體篩分裝置在爐內進行復合分級篩分，可以把石料按照不同粒徑根據爐體圓周半徑進行漸進式固定網狀布料、使物料根據爐內直徑的變化進行不同粒徑的布料，使料面更加符合通風及燃燒的要求，有效的降低了“窯壁效應”，減少了石灰的生過燒率，同時也達到了節能目的。
技術關鍵點：
解決“窯壁效應”是降低石灰生過燒率的主要技術關鍵點和必要手段，是作為第四代石灰混燒豎窯技術升級典型特征。該項技術尤其適合窯內徑在4.5-6m范圍的大容積窯型，更適合石料粒徑比大的生產，粒徑比越大布料效果越好。
石灰窯豎窯“窯壁效應”是石灰窯生產中嚴重影響石灰成品質量的關鍵因素，俗稱“垮邊”，爐內料面始終是爐壁周邊火焰高于中心，嚴重的只有窯壁周邊存在火焰，窯體中心無火焰，或多或少都有一定量的火球和熱氣流沖出料面，使窯頂溫度極難控制、使設備損毀，如防范措施不力，也易造成工傷事故，所以垮邊屬于嚴重的不正常石灰窯況。
新型第四代布料器可以使石料按照粒度直徑的差異化分散式布料，可把大粒徑石料撒落在窯中心部位，增加窯中心的通風效果，同時把小粒度石料在窯壁周邊環形均勻布料，用小粒徑石料通風效果差的原理加大窯壁周邊風阻，有效解決了傳統老式石灰窯的“窯壁效應”，即“窯壁周邊上火快易造成粘窯結瘤現象”，同時也解決了因窯中心料層阻力大而造成的中心供風不足問題。
2、出灰卸料系統（九孔旋心出灰機）：
技術特征：
可實現多通道多點平穩下料，可單點或多點調控爐內料面的下降速度和下料量，實現分級多點同步卸料，快速有效解決下料不均及偏料現象，可定點、多點排料快速解決窯內的偏燒、偏料現象，而且出料時料柱阻力均勻、排料順暢，
【專家解析】：
能夠均勻平穩下料和卸料、保持爐內同一斷面的物料能夠溫度均勻的燃燒是對混燒豎爐卸料*主要的要求，與窯頂布料是相輔相成的，也是對應的。無論布料多么平穩均勻，如果卸料設備達不到上述要求是無法穩定和控制石灰質量的。
目前，在混燒石灰窯的生產中傳統的卸灰設備主流以“螺錐出灰”和“圓盤出灰”等方式為主，前者為我國早期50年代從蘇聯引進，一直沿用至今，而后者為我國在90年代從日本引進的技術，是前者的減量化和更新換代的產品。
“螺錐出灰”方式為側式單點卸料，采用螺旋單通道擠壓排料方式，容易造成石灰成品粉化率過高，而且因為設備單向旋轉致使設備主體軸向剪切力過大使設備跑偏嚴重且易損壞，而且該設備是安裝在一個封閉的不可拆卸設備的空間里，設備主體損壞后無法拆卸，因為是密閉空間，在生產中大量一氧化碳（煤氣）無法排出極易造成檢修或生產人員安全事故。同時，下料口只有一個而且面積小容易堵塞，遇到結瘤嚴重的物料無法排出，嚴重影響爐內下料狀況。
“圓盤出灰”方式雖然是作為“螺錐出灰”的更新換代產品，把下料點設計為中心卸料，改變了側部卸灰方式，但是兩者都是單點卸料，兩者都存在下料點單一不能控制料面整體狀況的問題。而且，傳統的圓盤出灰機因采用中心下料方式致使爐內料面存在中心下料快、周邊下料慢的現象而造成爐內溫度無法均勻，極易造成“中心漏斗效應”，俗稱“掉洞”和“抽心”等關鍵性問題。
傳統的“圓盤出灰機”都是采用圓盤旋轉，圓盤周邊上部安裝多個固定刮刀或刮板進行卸料的方法。但是，無論安裝多少刮刀，其卸料點只是在圓盤的中心點的一個點，是無法實現多點卸料的。
唐山金泉成套設備有限公司設計的第四代“九點旋心出灰機”設計了盤上多點調控出灰裝置與盤下旋轉卸料裝置組合應用的新型出灰方式，可根據爐內料面的下降狀況調整各點的下料量，保證了爐內橫截面上物料均勻下降，有效解決了料面偏斜現象，從而穩定了爐況的順行。
第四代“九孔旋心出灰機”系統分布的多個可調式卸料裝置，在與爐體同心的圓周上呈等量間隔均勻分布，爐況正常時，每個卸料裝置的石灰出灰量是相同的，使爐內石灰從爐底部不同的角度方位對稱均勻卸下，保證了爐內橫截面上物料均勻下降，使爐內氣流始終保持均勻分布，有效解決了料面偏斜現象，從而穩定了爐況的順行，在爐況不順行時及料面傾斜、料面下降不均勻時可以調整單個角度卸料裝置的卸料量來調整爐況。
技術關鍵點：
達到爐內圓周均勻出灰、改變中心單點卸料的方式、采用多通道均衡下料與中心復合旋轉卸料，形成料面在360度范圍內料流可調是其技術關鍵點，具有出灰機動靈活，出灰準確，出灰效率高、成品灰不破碎、爐內料位下降平整的特點。是目前國內*實現了真正意義上的多通道多點同步出灰功能的新型石灰石灰豎爐專用出灰設備。同時，該設備在設計時充分考慮了傳統的圓盤卸灰方式，保留了原第二代和三代圓盤出灰機的主機功能和安裝空間，可以在原傳統圓盤出灰機的基礎上進行升級改造。
3、供風布風系統（富氧增壓滲流概率風帽）：
技術特征：
改變了傳統石灰窯窯內供風風帽的“寶塔形”、“傘形”、“直筒型”等結構，采用新型等圓錐結構，通過窯內氣流分布研究和優化設計，通對供風系統的優化設計，利用計算機概率供風原理模擬實驗創新研制“富氧增壓滲流概率風帽”裝置，實現定量送風，可以使爐內料面斷面供風均勻，氣流分布更加均勻。
【專家解析】：
石灰的煅燒是一種激烈的氧化反應，是燃料中的可燃成分與空氣的氧氣進行氧化反應，合理供風、加大供氧是節能石灰窯重要措施，是節能達產的重要環節，而且有利于降低石灰生過燒率、提高石灰的石灰活性度。
活性石灰豎窯在煅燒過程中，供風的大小和布風均勻程度，對石灰的活性度和燒結的生熟均勻度至關重要，如供風不均勻就會出現偏燒，以至使過燒和生燒現象發生，大大影響了活性石灰的質量。供風，風為火源，風大火大，風均火就勻，唐山金泉成套設備有限公司設計的新型第四代布風裝置供風方針是：“高富氧、穩風壓、均風量、低功率、大效果”，使窯體統一截面上氣流分布趨于一致，有效解決了窯壁效應及料柱抽芯問題，同時石灰生過燒率也可以降低5-8個百分點。與使用傳統風帽的石灰豎窯相比，煤耗可降低20-30%。
技術關鍵點：
唐山金泉成套設備有限公司設計的*新第四代“富氧增壓滲流概率風帽”，可以有效減少氣流在爐內滲流區的偏析，打通一維滲流區、二維滲流區、三維滲流區的氣流分布，實現富氧燃燒效果。
該裝置解決了傳統老式及第二代和第三代傳統石灰窯鼓風系統圓柱形或一級、三級簡易塔形風帽結構造成的氣流在窯內的分布趨向于四周爐壁，中間單位面積流量小，加劇窯壁效應，易發生粘瘤現象，同時也有效的解決了布風風壓及風量不均，使石灰生過燒率居高不下的問題。
4、爐體操控系統：
技術特征：
通過負壓自循環煅燒方式，實現助氧燃燒，在內熱源帶形成二次燃燒帶，加快煅燒反應速度，實現三級助氧供風。
同時，設計應用了智能化操控和爐體三段操控裝置，增加了需要改造為燃氣燃煤兩用窯的燃燒器共用裝置和爐底基礎共用裝置。爐體設計預留了部分用于進一步改造為“石灰爐自循環冷能發電煅燒石灰技術”的共用設施和工藝接口。
【專家解析】：
該項系統是唐山金泉成套設備有限公司作為“第四代技術”升級中典型的創新技術之一，該項技術的“第四代爐體操控系統”是在原第三代技術上的“爐內負壓循環集氣裝置”基礎上的升級改造，加大了預熱帶負壓壓力，加大了二氧化碳氣體在預熱帶的流速，促進了煅燒帶的充分燃燒和加快二氧化碳的分解速度。該項裝置也是進一步改造為“石灰爐自循環冷能發電煅燒石灰技術”必備裝置。
“爐體三段操控裝置”通過“三級供風”措施可以有效的把爐體預熱帶、煅燒帶、冷卻帶控制在合理的范圍，可快速調節煅燒帶的上移和下降。同時，還具有煅燒帶料面調偏的功能，可實現爐體局部供風助氧升溫和厭氧降溫冷卻的目的。
智能化操控是*新應用的技術，該技術主要是應用自動化智能監控技術，在生產中采集爐頂煙氣進行智能測定，可以通過煙氣中的CO含量來確定爐底助燃風機的供風量，通過煙氣中CO2和O2含量來確定燃料配比。同時，通過采集爐頂溫度、爐底溫度和出灰溫度等數據確定爐體“三帶”溫控數據。
技術關鍵點：
通過生產實踐證明，高效穩定的操作工藝技術是發揮生產工藝裝備優勢的關鍵，無論多么先進的裝備如果沒有相應的檢測和調控手段是無法實現其功能的。如果想實現“高效、穩定、均衡”的生產必須在選用先進的裝備同時還要應用和選擇先進的操控裝置和高效的操作技術方法。
混燒石灰豎窯在生產過程中*難解決的問題就是爐況不穩定，也是能耗過高和石灰產品質量不容易把控的重要因素。完善爐體“三段”操控裝置，穩定“三帶”位置及煅燒過程是達產、達標的重要措施，也是降低能耗，實現低成本生產的關鍵所在。
通過測算我們得知：當爐頂煙氣中CO含量每增加1%時，在生產中燃料能耗就可以增加5-7%，當煙氣中CO2含量每減少1%時就需要增加燃料消耗3-5%，當O2含量高于設定值時通過過剩空氣帶走的熱量會增大熱損失。可見，實現“智能化操作”對生產操控和節能是非常重要的。
5、環境治理系統：
技術特征：
可實現爐頂煙氣聯合同時脫硫脫硝和脫白，能夠在一個過程內實現煙氣中 SO2 和NOX 的同時脫除，同時設計應用脫白裝置，*終實現“三脫”一體化模式。
【專家解析】：
該項技術是唐山金泉成套設備有限公司與協作單位共同研發的第四代新技術，是指將傳統的脫硫技術( 如：雙減法、鈣基法) 和脫硝技術( 如SCR、SNCR)的一些技術原理組合在一套設備中的技術。該項技術在脫除機理上與傳統的單獨脫硫、脫硝相比從原理上已經有了很大提高和突破。
從唐山金泉成套設備有限公司在2015-2018年已經設計應用的石灰脫硫裝置的煙氣排放檢測結果看，含硫量大部分都在40-90mg/m3范圍, 復合目前國家標準提高后的50-100mg/m3排放標準，對氮氧化物處理也達到了80-160 mg/m3范圍，復合目前國家標準提高后的300-400mg/m3的排放標準。
該項技術在除塵和脫硫和脫銷技術的各項指標已經非常完善，“脫白”技術還在初級應用階段和實驗階段，部分裝置還需要完善，距離大范圍推廣還有一定距離。但是，就已有的數據來看, 該項技術具有結構緊湊、運行費用低、脫除效率高等優點, 特別是已有的技術涵蓋了從常溫到高溫的溫度窗口, 便于石灰生產中根據自身的運行情況選擇相應的技術。
技術關鍵點：
該項技術關鍵在于對不同工藝設備間的整合優化, 即使是完全相同的脫除機理, 也會因為工藝的不同而導致脫除效率的不等，所以，設計選型時應該根據不同窯型和不同的工藝生產來選擇。
目前，該項技術主要是利用還原劑和催化劑的作用，在脫硫后的煙氣中有選擇性的與煙氣中的NOX反應，生成氮氣和水，從而脫出煙氣中的NOX。
該系統特點：
●結構簡單，運行方便；
●運動設備少，可靠性高；
●無副產品，僅消耗還原劑和催化劑；
●脫硫脫硝效率高,80－90%；
●投資低。
綜合評述：
作為我國石灰行業生產主力軍的混燒石灰豎窯，其產量一直占我國石灰總產量的80%以上，目前依然是冶金用灰、電石用灰、氧化鋁用灰以及化工、建材等行業使用的主要窯型。而且由于其投資低適用面廣，市場前景依然看好。但是，由于過多的行業外的承建商紛紛加入搶占市場而造成不正當競爭，同時也由于部分用戶缺乏對行業關鍵技術的了解，造成了以“偷工減料”為主的低價競爭態勢，從而造成了多起典型的失敗案例，部分工程項目完工后因不能正常生產而長期閑置、也有許多項目因沒有達到國家相關政策及環保標準還沒有正式投產就面臨被強制拆除的厄運。
由于上述現象的產生，使有投資石灰行業的新用戶產生了模糊認識。為了使用戶在投資中少走彎路，規避投資風險，正確認識行業中的先進技術和經營理念以及如何選擇有能力、有業績、有誠信的設計承建單位是此次行業專訪的主要目的。
作為“北方爐窯協會”連續兩屆“常務理事單位”的“唐山金泉冶化科技產業集團”旗下“唐山金泉成套設備有限公司”和“唐山市豐南區金泉冶金能源新技術開發有限公司”有著近30年的品牌發展歷史，一直以來是石灰行業中設計及裝備制造業的佼佼者，屬于高新技術企業，擁有多項具有自主知識產權的核心技術，其技術先后通過了行業科技成果簽定，達到了國際、國內同行領先水平，其中“第三代”和“第四代”技術已經獲得行業推廣證書。
此次調研，根據2015年至2018年之間唐山金泉公司設計承建的11個項目共計26座石灰豎爐的各項生產工藝指標來看，大部分石灰都達到了冶金石灰的標準，其中有12座窯生產的石灰達到了氧化鋁石灰的標準和電石用灰的指標，其綜合技術指標如下：（以石料鈣點＞53.5%，燃料以標煤計算）
| |
*高 |
*低 |
平均 |
| 生過燒率（%） |
12 |
5 |
7.5 |
| 氧化鈣含量（%） |
93.12 |
86.15 |
90.55 |
| 活性度（ml） |
376 |
269 |
322.5 |
| 燃料能耗（kg） |
135.5 |
117.6 |
126.55 |
| 利用系數 |
1.09 |
0.65 |
0.87 |
通過對唐山金泉公司“第三代”石灰豎爐的技術指標分析，同時對“第四代”各項改進后的相關技術措施進行綜合分析，該公司2019年正式推出的“第四代技術”將有望將各項指標再提升一個臺階。
調研后，調研組負責人孫武生表示，唐山金泉公司“第四代技術”的多項技術改進和提升，大力推動了傳統石灰產業向智能化和效益化改造提升的步伐。我們應該認識到，科技上的一個理論或一個創新，真正的意義在于能否有效解決現實工作或生產一線的實際困難，在于是否能夠給用戶帶來實實在在經濟效益，而且先進的科技產品必須依賴科學技術的不斷實踐。這次調研，從唐山金泉公司的“第四代技術”許多創新技術我們可以看出，創新要善于借助“外腦”，從企業外部汲取創新資源來探索本領域內的科研方向。他們的多項技術改進大都來源于生產一線的建議和靈感，而且，他們能夠不滿足于現狀、認真查找自身的不足，積極探索未知領域。或許，這是我們這次調研中*大收獲。
調研組人員還總結到：唐山金泉公司在“第四代”技術中許多裝備的提升中正真的抓住了技術關鍵點，僅對局部技術裝備的改進和提升就實現了“達標增效”的目的，而且從投資的角度看，“第四代技術”與“第三代技術”相比，投資不但沒有提高反而有所降低，屬于“增配不增價”的范疇。同時，充分的考慮了用戶進一步改造提升的可行性和共用空間，提前預留可能涉及改造的接口和共用設施，為進一步升級“石灰爐自循環冷能發電煅燒石灰技術”打下基礎，也為用戶節省了改造投資。
在此次調研中，專家組一行對唐山金泉公司注重產學研合作和科技創新給予了充分肯定，表示將繼續予以關注和技術支持，將與企業共同站在改革開放40周年全新起點，加快構建支撐我國爐窯行業高質量發展的現代產業體系的核心要素，將不斷推動國內和國際技術轉移、科技成果轉化、知識產權產業化，為爐窯產業的發展架設“基礎設施”。
據悉，截止于2018年12月底，唐山金泉公司已經設計完畢的9座“第四代”石灰窯工程將在2019年正式推出，將在河北省承德市、黑龍江省雞西市和雙鴨山市、青海省格爾木市、廣西賀州市、湖南省永州市等地開工建設，屆時，我們將進一步跟蹤調研項目進展情況和技術實施情況。
北方爐窯協會 網絡通聯部
童海鑫
2019.01.18
