石灰與鈣

2023年4月1日，工信部發(fā)布了《冶金石灰單位產(chǎn)品能源消耗限額》（YB/T 6060—2022）標(biāo)準(zhǔn)，明確了“現(xiàn)有冶金石灰生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品綜合能耗不得低于表中的3級(jí)指標(biāo)，新建或改擴(kuò)建的冶金石灰生產(chǎn)單位綜合能耗不低于表中的2級(jí)指標(biāo)”。活性石灰行業(yè)迎來(lái)了前所未有的壓力，迫使行業(yè)內(nèi)對(duì)煅燒裝備、工藝進(jìn)行升級(jí)發(fā)展改造，對(duì)石灰煅燒能源消耗和二氧化碳排放進(jìn)行深入的研究，以適應(yīng)未來(lái)的新形勢(shì)和新機(jī)遇。

理論上講，石灰窯的熱變化主要為6個(gè)部分：① 石灰石溫度自常溫提升至煅燒溫度吸熱；②投入的氣體和燃料自常溫提升至煅燒溫度吸熱；③石灰石煅燒分解吸熱；④分解完畢生成的CaO降溫至常溫放熱；⑤投入和分解產(chǎn)生的氣體降溫至常溫的放熱；⑥反應(yīng)容器（窯體）散熱。前3個(gè)部分的吸熱過(guò)程不可避免，如何減少余下三部分帶走的熱量成為活性石灰窯節(jié)能研究的方向。

回轉(zhuǎn)窯

目前，活性石灰煅燒回轉(zhuǎn)窯均采取預(yù)熱器、窯筒體、冷卻器三段煅燒工藝。煅燒廢氣的來(lái)源主要有一次風(fēng)、二次風(fēng)、燃料自身帶來(lái)的氣體和煅燒產(chǎn)生的氣體。

 1.1 煅燒供風(fēng)量。回轉(zhuǎn)窯的一次風(fēng)主要用于調(diào)整火焰的形狀并直接參與燃燒，一次風(fēng)量越大，火焰越短，煅燒帶的開(kāi)始段越靠近窯頭。石灰的煅燒程度主要由煅燒時(shí)間和煅燒溫度決定，煅燒帶越長(zhǎng)，煅燒時(shí)間越充足，越有利于石灰煅燒。但是一次風(fēng)量越大，帶走的熱量也越多，富氧燃燒就成了降低一次風(fēng)的關(guān)鍵因素，特別是低熱值煤氣燒窯，一次風(fēng)量無(wú)法滿(mǎn)足煅燒需求，二次風(fēng)的參與又拉長(zhǎng)了火焰的長(zhǎng)度。當(dāng)一次風(fēng)中配加部分富氧，其富氧率占總風(fēng)量5%～10%時(shí)，可有效降低一次風(fēng)量和二次風(fēng)量，并能提高煅燒溫度，降低能耗。

1.2 冷卻風(fēng)量。回轉(zhuǎn)窯的二次風(fēng)主要用于冷卻石灰和部分參與石灰煅燒。對(duì)于冷卻石灰而言，二次風(fēng)量越大，冷卻效果越好，但二次風(fēng)越大，出冷卻器的風(fēng)溫降低，影響煅燒帶向后移，特別是氣燒窯過(guò)大的二次風(fēng)拉長(zhǎng)了火焰長(zhǎng)度，熱量帶至中后部，惡化了煅燒環(huán)境，預(yù)熱室溫度升高并會(huì)出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象、廢氣溫度升高、一次風(fēng)機(jī)和窯排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高等一系列的能源消耗升高的現(xiàn)象。因此，研究預(yù)熱室的預(yù)熱效果并進(jìn)行改進(jìn)，如增加預(yù)熱室高度、優(yōu)化風(fēng)帽風(fēng)道等，在保證窯體氧化氣氛的前提下，盡量降低二次風(fēng)量以達(dá)到強(qiáng)化煅燒效果、降低廢氣風(fēng)溫和風(fēng)量的目的。

1.3 燃料自帶氣體。氣燒窯燃料自帶的氣體主要是氣體中不參與燃燒的氣體，如氮?dú)夂投趸嫉?。燃?xì)鉄嶂翟降?，不參與燃燒的氣體就越多，能耗就越高。對(duì)氣燒回轉(zhuǎn)窯而言，燃?xì)鉄嶂档奶岣?、燃?xì)獾念A(yù)熱、富氧煅燒是研究回轉(zhuǎn)窯節(jié)能的方向，特別是燃?xì)獾臒嶂岛透谎蹯褵苄纬苫パa(bǔ)的效果。煤燒窯主要是煤粉輸送用風(fēng)，在保證煤粉輸送效果的前提下，煤粉輸送風(fēng)可以和一次風(fēng)替代互補(bǔ)，即輸送風(fēng)越大，一次風(fēng)可降低，反而亦之。

1.4 余熱利用。回轉(zhuǎn)窯余熱利用主要是煅燒后對(duì)石灰石的預(yù)熱。預(yù)熱效果越好，入窯石灰石預(yù)分解越好，溫度越高，燃料投入量就越少。預(yù)熱效果主要靠預(yù)熱室的預(yù)熱高度來(lái)實(shí)現(xiàn)，新建石灰窯節(jié)能降耗需要考慮這方面的影響?；剞D(zhuǎn)窯出預(yù)熱室的溫度為180～250℃，煙氣比熱容約為1.4 kJ/（m³·℃），為了利用該部分能量，一般將廢氣用于烘干鐵渣微粉等煙氣爐，可降低其他車(chē)間綜合能耗，間接降低石灰窯的綜合工序能耗。

1.5 窯殼散熱。降低窯殼溫度也是回轉(zhuǎn)窯節(jié)能研究的一個(gè)方向，主要是科學(xué)掛窯皮和采用新型復(fù)合耐火磚來(lái)降低窯殼溫度。掛窯皮時(shí)要注意窯皮厚度，防止結(jié)圈；新型復(fù)合耐火磚采取輕質(zhì)部分和重質(zhì)部分共同燒制的工藝，考慮貼近窯殼部位的導(dǎo)熱系數(shù)和工作層的耐壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等。