干货 丨石灰回转窑生产线三大主机能效提升措施再创新原创 李海山 摘 要 近年来，石灰回转窑生产线建设因其氧化钙含量高、活性度好、杂质少等多种优势发展迅猛。同时石灰回转窑生产线新技术也与时俱进。本文根据近百条生产线的改造过程，总结了节能降耗，增产提效技术改造的实践经验，具有广泛的推广意义。一、 前言目前国内石灰回转窑生产线近600多条。产能分别在日产300t、400t、600t、800t、1000t、1200t。尤其是日产800t、1000t成为石灰回转窑生产线主流。近年来新建的石灰回转窑生产线因技术进步热耗在逐步减低，平均热耗指标在1100kcal/kg石灰。石灰回转窑生产线在降低系统漏风率、降低废气与成品灰温度、改进耐材砌筑方式、采用智能控制系统、创新脱硝方式等方面做了大量的技术改进和创新。整体石灰回转窑生产线技术水平有了质的飞跃。回转窑石灰凭着高钙含量、高氧化性、高活性获得越来越广泛的应用，尤其作为性价比高，无二次污染的高活性碱剂，在废气、废水、固废、土壤改良得到了快速推广。但构建更高水平的回转窑活性石灰供需平衡、深入进行超低排放改造、逐步推进低碳转型、加强石灰煅烧能耗控制力度都对回转窑石灰装备技术水平提出更高的要求。二、 石灰回转窑生产线的基本组成石灰回转窑生产线主要由竖式预热器、回转窑和冷却器、燃烧系统、环保设施等组成。预热器是回转窑煅烧活性石灰的核心设备之一，生产流程是石灰石由预热器顶部料仓经下料管导入预热器本体，预热后的石灰石通过推头往复运动进入回转窑尾部，经回转窑高温煅烧后再进入冷却器。竖式预热器的主要作用是把上部送来的石灰石物料送到预热器体内，同时利用窑内煅烧后排放出来的高温废气，在预热器内将物料均匀地预热，预热过程中有30%石灰石在预热器内分解，然后再由液压推杆推入回转窑内煅烧，此种煅烧工艺不仅使石灰石在窑内煅烧时间大大缩短，同时也能获得较高活性石灰。竖式预热器内的石灰石通过上部料仓、下料管进入到预热器壳体内，并且供料可以借助棒条阀实现连续或间断给料。预热器本体是保证物料预热到900℃左右的最重要部分，由预热室、悬挂装置及耐火砖衬等部分构成。另外，耐火砖衬结构密封性和耐热性保证了物料在预热器内均匀预热并达到预热温度。推料装置借助电控和液压系统，各个液压推杆能按自动控制程序实现顺次推料。下部加料室主要作用是将预热后的物料导入回转窑内煅烧。石灰回转窑生产线系统热效率一般为75-80%，主要热损失在窑尾废气的热量、成品石灰带走的热量、燃料不完全燃烧以及回转窑筒体的散热等。降低石灰回转窑生产线窑尾排气温度与出灰温度是降低能耗和碳减排的重点。还有一个造成石灰窑热效率低的不可忽视的原因是系统漏风，主要是窑头漏风、窑尾漏风、预热器推料装置导向杆部位漏风以及料仓漏风。石灰生产线系统漏风达到1%，直接影响成品石灰产量降低5%左右。三、 石灰回转窑生产线目前存在的问题1、预热器存在的问题预热器存在的问题：a.预热器结构需要改进，预热效果差，预热器隔室结构通风阻力大，占据了预热室的热容量。预热器下料漏斗通风面积小，减小了系统通风量。b.预热器推料装置导向杆处漏冷风，密封效果差。c.预热器推头至下料口部位的处过长，推头阻力大。预热器时常出现蓬料现象。d.预热器至转运溜槽的通风面积不够，预热器溜子结构形式待改进。e.预热器各室出风管直径小，不利于粉尘外排，造成恶性循环。f.预热器内的存料安息角过小，造成推头液压系统压力增加。g.预热器室体高度较低，容量小，减少了石灰石预热时间。h.预热器转运溜槽的进料口通风面积小，预热器内部内环梁直径小。2、回转窑存在的问题回转窑存在的问题：a.窑尾密封效果差，正压严重。b.窑尾缩口通风面积小，阻力大，影响产量。c.窑尾密封圈直径小，易烧损密封片。d.窑尾系统连接螺栓直径小、材质达不到要求，易烧损造成系统故障率高。3、冷却器存在的问题冷却器器存在的问题：a.冷却器冷却效果差，出料温度高，对后续输送设备以及罐车运输设备造成停机或损坏。b.冷却器设计冷却的容量小，风帽结构设计不合理，风帽被烧塌的情况经常出现，造成系统停机。c.二次风机配置风量，风压小，穿不透料层。d.工艺操作不熟练，回转窑进入冷却器的粉子量大，料层布置厚，冷却不好，造成冷却器出红料。四、石灰回转窑生产线升级改造1、石灰回转窑生产线重大改进措施（1）石灰预热器具前沿化的重大技术革新是：预热器主体出口高温废气二次预热石灰石，布袋除尘器出口高温净风三次预热石灰石，窑尾烟囱高温废气用于制取热水与取暖。三项技术革新可降低15-20kgcal标煤/t石灰。以上三项创新技术已经应用于石灰回转窑生产线工业生产。（2）将预热器出口机力多管冷却器改为旋风除尘器，增大降温与除尘能力，减少动力消耗，收掉系统50%带温度的大颗粒粉尘，降低预热器出口废气温度，大幅减少布袋除尘器进口浓度，有效提高布袋使用寿命。另外旋风除尘器内部设置换热管，用于厂区取暖或是制取热水销售。2、预热器的技术改进措施（1）提高预热室高度，增大预热室容积。同时增大预热器出口管直径。增加预热器对石灰的预热时间。提高石灰在预热器里面的分解率，减轻回转窑生产负荷。（2）改进预热器下料溜子，增大预热器推头前部下料口直径。同时改制预热器支撑小环梁，增大小环梁的内径。改进后可有效避免避免预热器堵料，杜绝预热室堵料现象。（3）改进预热器通风梁结构，增加预热室热容量，提高预热器预热时间，将预热器内的冷风梁改为耐热钢钢管，减少冷风梁耐材的粘接，增大预热室空间，减少通风阻力。（4）对预热器推料装置导向杆处的密封进行改进。原导向杆设计因没有充分考虑导向杆运行轨迹是圆弧，造成导向密封各处连接螺栓切断。改进后可有效减少漏风，同时也降低石灰粉率。3、回转窑的技术改进措施（1）通过计算回转窑窑尾收口的通风面积与风速，合理设计回转窑窑尾收口直径，避免因回转窑窑尾收口直径过小影响系统通风，从而影响石灰的产质量。（2）对回转窑窑尾内密封结构改为外密封结构，增大密封圈直径，有效避免密封片的烧损。同时解决密封圈吗，密封片下部无法贴紧缺陷。（3）对回转窑窑尾密封和下料溜子进行改进。使用整体制作的耐热钢溜子。加大窑尾密封外径，增大连接螺栓直径。改进后可有效减少漏风。同时也极大降低石灰粉率。4、冷却器的技术改进措施（1）改进冷却器风帽结构，将原来的单层风帽改为双层风帽，适当增大中心风帽风管直径。增设管道分区阀门，进行边风帽分区控制。（2）冷却器中心风帽的单独供风。由于回转窑进入冷却器的成品石灰粒度堆积分布、料层高差分配的不均匀，造成中心风帽的冷却作用弱于四个边风帽。（3）因冷却器具有石灰二次分解作用，建议冷却器容量的适当扩大，增加了容积，石灰在冷却器里的分解更充分，同时也更好的利用了二次风温热能。（4）改进冷却机下料与密封结构，提高通风冷却效果，提高二次风风量以及温度。5、技术改进最终达到的效果（1）在保证质量的前提下石灰台时产量提高，节约能耗。（2）现有原料情况下，粉子大量减少不结窑皮或结少量结皮。（3）预热器阻力减小，基本杜绝堵料,下料均匀可调。（4）充分发挥冷却器预热二次空气的作用，提高能源利用率。（5）杜绝窑尾漏料，避免资源能源浪费。（6）有效降低布袋除尘器入口废气温度。 总之，改进后预热器热容量增大，可以增加石灰预热时间一小时以上。转运溜槽通风面积、冷却器进料口、以及预热器出风口面积增大，系统通风情况改善之后，系统通畅、工艺与设备故障率低，石灰回转窑生产线产质量会有大幅度提高。目前，山西华旺集团、山西星原建材、江西海超纳米、陕西联盛钙业、山西明辉钙业、山西兴盛建材等在技术改造措施实施后，产质量都有了幅度提升，能耗大幅下降。还有六家氧化钙企业正在技术改造实施中。五、结语石灰回转窑生产线的技术发展越来越快，原料的成分多样化、多种燃料品种的使用、脱硫脱硝、碳的控制、超低排放、节能降耗等等，给原有石灰回转窑生产线的节能增产升级改造提出了更高要求，同时也对新建的石灰回转窑生产线的装备技术水平提出了更高要求。一吨石灰在理论上需要110kgce标煤/t的热量，而目前石灰回转窑能耗平均指标是170kgce标煤/t。其中60kgce标煤/t热量被主机设备散热、系统漏风、成品石灰带走的热量、窑尾废气带走热量的热耗、而这些因素就是我们改造设计升级的目标与方向。目前已经开展的窑尾废气余热回收的研究，除了已经开展的窑尾废气用于煤粉制备烘干热源外，已经将废气用于预热器料仓石灰石二次加热和烟囱废气余热转换热水工业实验。我们相信，随着大家对节能减排工作的充分重视，富氧煅烧技术、变频技术的推广、节能设备的使用、脱硫脱硝等技术的广泛应用、未来的石灰回转窑生产线整个技术装备水平一定会有质的飞跃！声明：文章为本平台专家智库成员石灰回转窑研发高级工程师李海山原创，其他平台未经允许禁止转载，平台发布仅用于信息传递，促进交流，如有异议可留言或联系本平台，欢迎行业朋友积极交流关注公众号“钙世界”。