浅议第四代石灰竖炉窑型结构的特征
因为国内燃料的结构所限，目前国内80%以上的石灰产量都来自于燃煤（焦炭）石灰窑，而且生产成本*低的也是燃煤（焦炭）型石灰窑。目前国内的所谓的“机械化石灰竖窑”虽然从外观上看区别不是很大，但是取得的经济效益确千差万别，随着国内绝大部分的土窑拆除，普通的石灰竖窑由于产品质量差、能耗高、环境污染不易治理等原因也被列入强制淘汰的序列，如何普及推广新型节能石灰窑是大势所趋也是石灰生产企业的必然选择。
目前我国石灰行业广泛应用的固体燃料石灰竖窑窑型结构主要有锥形式竖窑、花瓶式竖窑、直筒式竖窑等，其中前两者属于二十世纪六十年代至八十年代广泛应用的窑型，由于二者存在单位煤耗高、石灰质量品质差、窑壁效应严重等原因已经逐步退出市场。而直筒式竖窑是在九十年代从日本引进的技术并综合了国外其它窑型结构特点后推出的，是目前应用*为普遍的一种窑型，但是直筒窑型也没有彻底的解决石灰产品生过烧率高、活性度差的问题。如何通过选择石灰竖炉新型炉型结构来提升产品的品质和增加效益以及达到国家认证标准是目前亟待解决问题。
文章内容摘要：
一、我国传统石灰竖窑的结构特征：
二、窑型选用设计的机理和原则：石灰竖窑采用逆流预热煅烧原理，石灰在窑内的热工过程是在窑内自上而下经过三个区域：预热区、煅烧区、冷却区，助燃空气自下而上与物料逆向运动，在上述区域内做不同的热工过程，助燃空气在窑底进入，首先与下降到冷却段已煅烧好的石灰进行预热，在预热的同时完成冷却，经过热交换预热后的热空气进入煅烧区，在煅烧区提高煅烧温度完成助燃作用，由煅烧区流出的含有CO2成分的高温气流进入预热区，高温气流与进入窑内的石料和燃料再次进行热交换，在热交换的同时降低了自身的温度，减少了出窑废气带出的热能，这种逆流热交换方式的合理性及节能原理显而易见，这是其它窑型所不能比拟的。
窑型内腔（窑膛）是由窑衬围成的用于焙烧石灰的空间，窑膛内部的截面形状对于物料在窑内的活动和气流在窑内的分布具有关键性作用。使窑内物料均匀下沉和顺行，并使气流能均匀地沿截面分布，是确定竖窑截面外形和尺寸的前提条件。混料式机械化石灰竖窑由于自身结构的原因，窑内物料分布孔隙率不均，通风存在“窑壁效应”。所谓“窑壁效应”就是由于石灰窑炉中物料堆积方式不同，将明显影响气体流动过程。在靠近窑壁处，物料与窑壁之间的孔隙率较物料之间堆积的孔隙率大，使气体容易从周边通过，即在窑的同一断面上，周边的气流分配较窑中心多。由于气流分配不均匀，致使物料在窑的同一断面煅烧不均匀，这一现象称为窑壁效应。或者通俗的说就是窑底鼓风形成的气流在窑内流动时遇到窑壁形成阻力造成窑壁周边的通风量大而窑炉中心区域通风不足。这是造成石灰品质差活性低的症状之一，也是造成石灰的生过烧率过高的主要原因。尤其是大直径的直筒式石灰窑窑壁效应更加明显。
所以，利用和控制“窑壁效应”是竖窑设计中的主要原则，采用变径内胆结构，改变空气流动方向和均压布风，配合料面形状调节及差热布煤方法是竖窑控制和降低“窑壁效应”的基本思路。
三、第四代石灰竖炉新型炉型结构的先进理念和应用措施
目前，无论是“花瓶型”或“直筒型”等结构的石灰竖炉都没有很好的解决“窑壁效应”，如何解决这一难题是业界一直关注的问题。
唐山金泉冶化科技产业集团旗下“唐山市丰南区金泉冶金能源新技术开发有限公司”和“唐山金泉成套设备有限公司”为了更好的提升传统石灰竖窑的实质性功能，进一步加强了对石灰窑竖窑窑型结构进行科学深入的研究和探索，对目前应用的窑型不断的进行改进和研究，运用气体动力学和热力学原理对石灰竖窑的煅烧原理进行了全新的研究，全面的、系统的揭示了其关键性问题：1、块状料层对气流的阻力问题。2、块状物料在窑内的气体速度场问题。
仿形模拟炉型的选用是该项技术的主要特征，该炉型综合了“锥形竖窑”、“花瓶型竖窑”、“直筒型竖窑”等窑型中的一些优点，窑型内腔采用了“AHA仿形”结构，采用多椎体圆台与直线型结构组合应用，改变了窑体上下椎体收口的模式，通过新型风帽与窑体冷却带炉璧的形状组合，改变了冷却带的气流直线走向，气流向煅烧带中心区域辐射，使流向煅烧带中心的气流流量增加了30%以上，同时减少了煅烧带窑壁周边同等流量的风量。煅烧带流向预热带的气流也变为折线流向，使高温热气流逐渐向预热带中心增加流量，使预热带的中心通风效果更加强化。该项技术实现了石灰竖窑“三段富氧动态煅烧”方式。
四、结束语
以上技术及理念的运用，或许能够给我们带来一些启发，我们决不能拿80年代初期的水平来看待国内近几年石灰生产的新技术、新装备。实践证明，该项技术实现提高石灰品质和节能降耗的方法是可行的，是先进的、是成熟的，可以达到节能的预期目的。目前，唐山金泉公司的“第四代新型节能环保内置循环负压工业竖炉”技术已经达到了全新的行业指标，利用系数*高达到了1.12，石灰生过烧率低于3-5%，活性度大于330mL，由此可见，石灰竖窑通过新技术的应用是完全可以创造出先进指标和经济效益的。该技术的运用，对我国这样一个能源消耗大国来说，意义深远，是值得大力推广的。
文章为摘要部分，文章全部内容详见《石灰产业》2020新年特刊。本期《石灰产业》2020年新年特刊在2020年01月中旬已经内部发行，发行后受到好评和关注，应广大读者要求及工作需要以及回馈读者对微信“石灰窑生态圈”的关注与关爱，决定再版重印发行。文章精选中国石灰产业学会2019年年会会刊资料中优秀论文、2019年度期刊优秀文章、2020年新推荐文章等组成。内容结合了我国石灰发展前景和石灰企业自身的特点，既有前沿理论与分析，更有科学性与实践性相结合的特点，对行业具有指导性意义。值得投资者和企业家和管理人员阅读。2020新年特刊《石灰产业》主要栏目有：投资风向标、学术研究、生产实践、瞭望台、市场动态、名企专访等特色栏目。
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