双膛并流蓄热式石灰竖窑

双膛并流蓄热式竖窑是用于煅烧石灰石、白云石、菱镁矿等矿石的轻烧窑，可采用煤粉、煤气、天然气、燃油为燃料。并流蓄热式竖窑的生产原理是由奥地利人Aiois Schmid与Hermann Hofer提出的，故亦称施密特—霍佛窑。1957年，{dy}座双膛竖窑（迈尔兹窑）在奥地利维也纳近郊的Wopfimger Kalk     Und Steinwer Ke & Co.建成投产。此窑为并排双筒形，外有钢板窑壳，各窑膛具有3.5m2断面积，原料为60～110mm石灰石 ，使用天然气做燃料，日产石灰150t,次年改成重油燃料，运行良好。1963年在Wop-fimer石灰厂建成150t／d  方形石灰竖窑，燃料为天然气。1965年在Schaefer石灰厂建成最初的原形三膛石灰竖窑，150t／d，液化气为燃料。1968年建成了250t／d 三窑膛竖窑和300t／d 的石灰竖窑。

初期的竖窑为方形，后来逐渐发展成圆形。初期竖窑使用二支旋转烧嘴的燃烧方式，从1971年起采用了喷腔燃料的方式。由于这种并流蓄热式竖窑煅烧石灰的热耗量低，石灰质量好，尤其在窑的自动化控制及开发以煤粉为燃料等方面又取得了新的进展后，在世界范围内得到了很大发展。

我国已从瑞士迈尔兹(MAERZ)公司引进了十几座不同规格的双膛竖窑，也从意大利西姆（CIMPROGETTI）公司引进了双D窑 ，这些窑的生产运行都一直良好。

一、              结构特点   

    1）竖窑窑体由两个圆形或方形窑身构成，窑外壳是钢板，内衬砌筑耐火砖和隔热砖。窑壳外围设有金属平台，可方便生产操作和检修维护。平台之间采用斜梯铰性连接，可以吸收受热等因素引进的形变。有的工厂为方便上下，还设有一台载货电梯。

2）向窑内供给燃料的喷腔悬挂于预热带中部窑的侧壁，液体燃料的喷腔由三层套管组成。最内部的管道送入雾化的燃料，第二层管道送入冷却空气，最外层管道内装隔热材料起隔热保护作用。为防止石灰石落下的冲击和磨损，喷腔上面装有保护膜。每个窑膛内装有数十根喷腔。生产过程中，需向蓄热侧窑身的喷腔内喷入空气，防止喷腔氧化和阻塞。

3）连接通道处于煅烧带和冷却带的结合部。在煅烧窑膛生产的气体从窑身外侧均匀进入蓄热窑膛侧窑身。

4）对于超过300t／d的圆形窑，石灰石投入装置由辅助料斗、可逆皮带机、装料口及料钟组成。小于300t／d的矩形窑，石灰石投入装置由辅助料斗、溜槽及料钟组成。             

5）窑顶气体各设置一个燃烧空气转换阀和废气转换阀。燃烧时燃烧空气转换阀打开，蓄热窑的燃烧空气转换阀关闭。空气从燃烧窑炉进入。燃烧窑炉的废气阀关闭，蓄热窑炉的废气阀打开，废气从蓄热窑炉向窑外排出。             

6）燃烧空气和冷却空气都由专用罗茨风机送入窑内。根据空气过剩系数和产量任意设定送风量。竖窑在燃烧过程中为正压，通常风压在30kPa以下操作。                                            

7）炉窑操作配置PLC控制操作系统，简单易操作。一个周期的时间一旦被确定，程序控制器便是指令此一周期中的各个工序（炉顶阀的转换、燃烧、原石的投入、其他）的开始及终了的控制装置。

二、热工特性

石灰石的煅烧为物理化学过程，在加热后发生下式分解反应：

                  CaCO3===CaO+CO2-3152kj／kg

    其分解温度视CO2的分压不同而异。在生产轻烧石灰时，要使热量从表面通过一层层煅烧的石灰层传到物料核心，物料的表面温度一般是1100℃。温度过低，则核心部位的CaCO3分解不xx；温度过高，则发生CaO过烧，这两种情况都会使石灰的活性降低。                                                                                                                                                                                                    

图1并流式与逆流式竖窑煅烧带温度的分布

   （a）逆流加热方式  (b)并流加热方式

石灰煅烧过程的热工特性表明，在煅烧初期，石灰石的分解需要吸收大量的热，为了避免石灰的过烧，必须大幅度降低石灰的吸热率。这是较理想的加热制度。这种加热制度无法再逆流加热方式的竖窑中实现。因为逆流加热的竖窑中石灰石允许的煅烧温度与热烟气之间的温差较大，容易导致窑内石灰的过烧。而采用并流蓄热式竖窑的加热系统可以实现开始煅烧时温差大，煅烧结尾时温差较小的要求，因而能煅烧出高质量的活性石灰。图1所示为并流蓄热式竖窑与传统的逆流加热式竖窑的煅烧带温度的分布情况。图中横坐标表示温度，纵坐标为窑的煅烧带高度，虚线表示物料所允许的表面温度，实践表示一次加热时的烟气温度。

由于并流蓄热式竖窑具有合理的煅烧石灰的热加工特性，生产出的活性石灰质量才会较高。通常条件下，活性石灰的活性度达350ml以上（以4mol／ml的HCL，5min的滴定值），石灰CO2含量在2%以下。

这种窑采用了蓄热换热系统，使窑的烟气废气废热得到充分的利用，单位产品的热耗量波动范围在3558.78～3977.46kj／kg石灰，是所有煅烧石灰的窑炉中热耗{zd1}的。

三、工作原理

  图二所示表明了并流蓄热式双膛竖窑的结构和工作原理。图中A和B两个窑膛在煅烧带底部

相互联通,物料沿两个窑膛分别向下运行。在窑膛A锻烧时,燃烧空气和燃料在窑膛A中与物料并流,使最热的火焰与温度较低且吸收热量{zd0}的物料接触,相对而言,温度较低的燃烧气体与逐步锻烧好的物料接触,以达到均匀锻烧条件,且取得很高的热效率,燃烧后的产物与物料分解出的C02经连接通道进入窑

膛B。此时窑膛B作为蓄热窑膛,窑膛中的石灰石从废气中吸收热量,同时使废气冷却到较低温度,物料蓄积的热量,在下周期时用于加热参加燃烧之前的助燃

间进行下列操作:

(1)石灰石装入一个窑膛(现有的操作模式可再锻烧期间加料);

(2)烧成石灰从各窑膛下部料斗中卸出;(

3)燃料流换向,往另一窑膛供送燃料;

(4)燃烧空气与废气换向。

窑的锻烧过程和换向过程均由PLC计算机系统检测和控制。