活性石灰焙烧工艺.doc

石灰石焙烧工艺碳酸钙的分解即剔除二氧化碳气体，留下固体氧化钙，这就是时间和温度起的作用。CaCO3在890的温度下被分解成CaO和CO2。由Metso Minerals提供用于此目的的焙烧系统已设计完成。石灰石表面的焙烧实际上在850开始，随着CO2气体与其他气体的混合，CO2气体部分压降低而发生焙烧。这种较低的焙烧温度只适合于在正常大气压下每一颗粒物料较薄的外层。当焙烧石灰石时，焙烧温度必须从每一物料颗粒的表面通过CaO厚层的稳定增高渗透到其内部，这使得热传导性比原矿石更低。这就意味着大块石灰石的焙烧要比相同重量较小石灰石的焙烧需要更多的时间和更高的表面温度。当给焙烧系统喂入不同粒度的物料且粒度比例大于2:1时，若料石能从给料仓内锥形料堆顶滑落下来，就易于发生不同粒度料石的分离。这种分离就意味着系统的给料率发生了变化，也改变了预热器和回转窑中的热传递量。为了阻止这种分离，建议供料时间间隔较短为好。在多数情况下，每隔四个小时给料仓加一次料。当大小不一的混合物料通过回转窑时，粒度较大的物料先落下并滚过物料滑床表面。这样，较大颗粒物料比较小的物料得到更多的焙烧热量，并滑到料层下面回转窑的耐火砖衬上。较大颗粒物料在回转窑中的连续翻滚使得所有物料在焙烧期间反复暴露于火焰或热气的时间很短。在这种情况下，高温火焰不会过度焙烧物料颗粒表面。这种焙烧热温下的全暴露只需要物料厚度的1/2热渗透。完全焙烧的石灰块温度从中心895到表面1230。对于任何延长时间而产生的表面较高温度都意味着过度焙烧。 较细的物料（当它们通过回转窑时滞留在料层底部）更多的则是靠与作为主热源的高温耐火砖衬的接触。因此，回转窑的内衬应保持耐火材料所允许的热能特性。正确地调整燃烧器可使回转窑的燃烧区或在更大范围上形成一层耐火层，这种耐火层的形成意味着对较细的物料颗粒具有较好的热传递效果。另外，回转窑筒体内衬的这种耐火层可提高隔热能力，进而防止热量损耗，提高燃烧系统的燃料效率。对O2气体进行连续分析（从回转窑所排的气体中进行采样并记录O2气体量）可以不断显示石灰的生产效率。最佳的燃烧效率应符合超标气体排放小的要求，即回转窑气体排放中O2的含量约为1/2-1%。燃烧率（燃烧系统所耗燃料）必须定期调节以保持石灰的产量。若燃烧率变化，必须通过系统同时改变风流量。必须调节风流量以便使燃烧区有足够的空气使燃料得以充分燃烧。风量不够会在回转窑进料端产生一氧化碳（CO），这种CO可能与给料盖处泄露的气体相混合，导致燃烧延缓，并升高回转窑排气温度。一旦CO发生了提高温度的作用，就有可能对耐火材料和不锈钢部件的使用寿命带来不利影响，小量的超标气体（燃烧区）可使回转窑排气量和温度保持在一个较低的水平上。过量的超标气体减少了回转窑燃烧端的气体，从而降低了燃烧区的温度，由于这种温降物料的热传递也会降低，从而造成石灰欠烧，还会使含硫量增高。通过系统的风量可通过调节通风或通过燃烧护罩调节风压来改变，理想的燃烧盖通风应稍有负压。燃烧器火焰形状以及物料的热传递量取决于燃料引入的燃气量。由于燃料的流量是恒定的，通过燃烧器的气体的增加减小了火焰但增加了强度。一次风的增加还会降低燃烧区的温度，减少一次风会使火焰变长和更柔和，同时提高了燃烧区的温度。如高温计测得的燃烧区温度是比较相对的，还是应观察燃烧器火焰反映的一些热温。经验表明当生产特级石灰时，在恒定的通风条件下使用稳定的回转窑负荷，热电偶的读数会较恒定。通常可说明的是焙烧系统的有效运行，石灰的产量取决于下列工作变量。1、焙烧系统的入料必须是有品质的干净石料，如“性能声明”中所规定的。2、回转窑的排气和预热器进口温度在整个运行中应保持恒定。3、如回转窑RPM所确定的滞留时间在正常运行时应保持恒定。4、给料率的波动对产量有直接影响，除非焙烧控制变量及时调整。给料率的变更只是用于提高或降低生产率抑或适应停机时间。5、保持恒定的燃烧条件是非常重要的。这是由控制系统自动完成的。该控制系统可控制进入燃烧系统的风量和燃烧量，通过控制ID风机的转速保持正确的护罩通风。燃烧条件的变更应保持在一个最低的水平。在作变更前应给系统充足的时间来调定一变更。短时间内这种变更过于频繁会导致系统定期（周期）运行，如再回复到平衡状态极为困难。一般来说，应记住均匀给料，恒定通风，保持回转窑恒速都是高品质石灰生产中的最为重要的因素。第二部分 石灰石焙烧系统石灰石料仓石灰石由买方所提供的带式运输机被送往料仓，石灰石通过仓顶开口进入料仓并分配给预热器给料溜槽。料仓装有声控料位指示器，并通过工艺控制计算机发出高料位和低料位报警，PLC的高料位报警用于自动关闭给料系统。当料仓出现低料位时，PLC低料位报警用来自动起动给料系统。料仓的容量很大足以为回转窑提供4-6小时的给料量。带式运输机的能力被选择用于给料仓供料1至2小时。预热器每个预热器仓通过方形溜槽收到来自料仓的石料。溜槽在料仓和预热器之间建有气密封，因而无需在料仓顶部的复杂的机械密封。石灰石滞留在预热器仓斜底面上，形成了一个从底面到石料分配器的环状石柱。回转窑的处理和燃烧气体被送入石料床层，其平面顶部与内垂直壁板相接，在每一预热器间的隔墙下面。参看Metso Merals图，7-81978，可在该图看到这一部分。气体的热量为：原料中15-35%的CO2在预热器中被释放。没有完全焙烧的石灰石由推捣装置从每一个预热器仓被推入预热器中间料仓，这些装置包括由棒杆推动的合金钢铸件，它是由液压缸控制的。这种铸件是预热器中唯一的非耐火部件。当推捣装置运动时，石料中的压力增大。推捣装置的端面与内顶间的角度在Metso Mineral的设计中是较大的，这就降低了石块与bull nose间的压力，因而减少了在bull nose处石料的破碎和耐火材料的磨蚀。每一预热器仓间均有隔墙，其底部设有进入料床的气流通道，进一步提高了从气体到石灰石的热传递并降低了预热器排气温度和温降。预热器液压动力装置通过预热器的石灰石流量由液压千斤顶控制。液压动力装置提供推动千斤顶的油缸所需的液压。操作员可设定每天所需的产量，PLC可确定每小时所需的“冲程”次数并控制“冲程”顺序。传送溜槽没有完全焙烧的石灰石从预热器被推入料仓，从石料料仓进入传送溜槽。石料滑过传送溜槽的斜面进入回转窑，取消传送溜槽中的垂直壁板减少了石料的破碎。溜槽底部采用碳化硅砖铺设以防止冲击和磨蚀。回转窑的气体经传送溜槽进入预热器。在回转窑和传送溜槽之间有一弹簧片密封以最大限度地减少进入处理中的漏气量。回转窑物料从回转窑的高端流向低端，而同时火焰和燃烧气体是逆向流动。回转窑装有变速驱动，这样可优化物料的装载，AC变频控制器控制变速。驱动的减速比是为回转窑在50Hz并在常速条件下运行以达到设计能力而选用的。该回转窑设计有两个支撑，以降低支点沉降差，简化对托轮的调节。在回转窑两端装有锥形段，进料端锥段是防止给料溅出，而排料端锥段可提高物料的装载量并延长物料在火焰下的滞留时间。多数石灰窑在排料端装有耐火挡墙，但Metso所提供的锥段可达到同样的目的而又不会增加排料端突出部分的重量。锥段的另一个好处就是减小了防火罩的尺寸。防火罩焙烧过的石灰通过闸门从排料锥段落下并进入冷却机。闸门为合金铸件，有一个75mm的方形开口并设置在一斜面上，较小粒度的物料进入冷却机而过大的物料留在篦板上。过大的物料通过开启一个门并将物料送入熟料溜槽的方法排出。Metso公司的Niems冷却机物料经防火罩闸门后进入冷却机，冷却机的中心线相对于回转窑有些偏移以便使冷却机中心物料载荷居中。从顶部看，冷却机为方形并被分成4个小方块体，每一方块体都有空气分配器，在排料仓底部还有一个振动给料机。每一方形体的排料速度都可在控制室进行单独调节。空气由冷却风机强制吹入冷却机，空气冷却逆流的石灰，然后向上移动经防火护罩闸门进入回转窑为燃烧提供氧气。这4个方形体之间气流分配可通过人工调节器调节，参见1-67378图。该冷却机原设计是由Lee Niems先生完成的（Lee Niems公司的资产由Metso Minerals买下）。Lee Niems先生仍继续冷却机的研发工作以改进物料和气流，这些研发成果都为若干个有效的美国专利并由Metso Minerals公司提供。冷却机的排料给料机。有4台振动给料机装在冷却机底部以控制排料，冷却机中的物料厚度由控制系统保持。这4台给料机运送来自每一个方形体的冷却过的石灰，每一台振动给料机的振动率是由操作员通过计算机控制系统进行调节。振动率的调节要求使冷却机功能发挥至最大限度并将来自所有4个方形冷却体的石灰温度降至最低。冷却（机）风机冷却（机）风机用于强制空气经过冷却机中的石灰床。由于石灰床气孔和高度的变化，气流压降也随之变化。为保持有一恒定的气流可测量风机进口风，进口气流调节阀由控制系统中的控制回路自动调节。袋式除尘器预热器逸出的废气可通过环境空气来冷却（如有必要），闭路控制装置可调节气流调节器的位置以保持在除尘器进口处所允许的最高温度。废气在脉动式除尘袋中被净化，除尘袋中有内接组件。气体从除尘袋外部进入内部，然后进入净气室，除尘袋设置在钢制网笼上。当整个除尘袋的压降超过预先设定值或净化周期间隔时间超过限值，其中心组件就会被脉动清理，可对除尘袋外侧喷射高压压缩空气以破碎尘块，这些尘块就会落入料仓底部，所收集的粉尘经一可旋转的气密出口由重力排出。所有除尘袋组件中经净化的气体被收集到一导管中并送至ID风机。吸风机吸风机（ID）吸引燃烧产品石灰石中的CO2，和通过系统的泄漏气体，而同时要保持回转窑在一定的负压条件下运行。该风机装有一个进口气流调节器，它是由自动回路控制以保持在防火罩内有一恒定的负压。排气烟囱从ID风机出来的气体将直接进入排气烟囱，装有梯子的检测口平台也可提供。操作原理概述焙烧的生产率取决于从预热器中喂料次数，推捣器是容量给料机，因此，在喂料次数和石灰产量之间有一固定比率，大多数石灰厂的操作员喜欢在窑速和预热器喂料速率之间保持一个恒定比率，以使窑中的填料保持恒定。每小时的喂料次数和窑的转速由PLC操作员设定。重要的温度是回转窑排气、预热器进口、燃烧区、二次风和预热器排气温度。回转窑的排气温度由PLC操作员设定并决定着产品质量。回转窑的燃烧率可由人工调节或由自动控制回路调节以保持窑的排气温度。若窑的排气温度过高，产品就会很硬（低LOI）且活性低，若排气温度过低，产品就很软（高LOI）活性高。在正常运行期间，窑的排气温度和预热器进口气体温度之间的温度应略有降低。这种降低是由窑的给料端密封漏气所致。若窑排气温度与预热器进口气体温度之间所确定的差值减小或有所增大，这就有可能是窑排气中有易烧物质，密封泄漏气中的氧气在燃烧这些物质，进而提高了预热器进口气体的温度。易燃物质通过一次或二次进风在回转窑进行充分燃烧。预热器排气温度必须保持在安全的ID风机工作温度以下。若