岳 杰

（中冶京诚工程技术有限公司，北京100176）

1 前 言

随着节能环保要求的提高，淘汰落后产能，现有小型石灰窑、回转窑逐步被淘汰，新建大型、高效、环保石灰窑项目逐步增多，在新建的电石厂、钢厂等配套了现代先进窑型，取代淘汰的设备。目前，主要钢铁生产国在冶金石灰生产中窑炉种类主要有回转窑、双膛窑、套筒石灰窑［1］。以上几种窑型中，双膛石灰窑的单位热耗最低，综合性价比最高，是具有环保、节能功能和机械化、自动化程度较高的现代化石灰窑。结合某钢厂600 t/d 双膛窑的设计情况，详细阐述了节能高效双膛石灰窑的相关技术特点。

2 双膛石灰窑设计概况

某钢厂新建1 座600 t/d 双膛石灰窑及配套设施，主要包括原料系统、窑本体系统、成品系统、除尘系统、风机房、配电室、循环水泵房、空压站、煤气加压站及混合站、通讯系统、消防设施，区域总图设施等［2］。

双膛石灰窑采用蓄热换热系统，两个窑身交替轮换煅烧和预热矿石，使得烟气中所含热量得以有效回收利用，烟气进行热交换后低温排出，其热效率是目前所有窑型中最高的。因此，双膛石灰窑排烟温度低、单位热耗低，能节省能源、提高生产效率。其主要经济技术指标为：燃料采用高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气，混合后热值≥7 536 kJ/m3，原料粒度范围40～80 mm，原料消耗系数1.78，平均年工作日330 d，工作班制365 d/3 班/8 h，煅烧温度1 050～1 150 ℃，废气温度150～220 ℃，产量400～600 t/d，单位产品热耗约为3 558 kJ/kg 石灰，活性度≥350 mL（4N HL 10 min 滴定），生过烧≤5%，耐材寿命≥5 a，喷枪寿命≥2 a，单位产品电耗约为40（kW·h）/t石灰，单位产品氮气耗量约为25 m3/t石灰。

3 节能高效双膛石灰窑技术特点

3.1 技术特点

3.1 .1 炉窑规格

窑体主要设计参数：窑膛数量2个，喷枪74支，煅烧带内径Φ4 500 mm，有效高度26 m，预热带9 m，煅烧带10 m，冷却带7 m。

3.1 .2 工作原理

双膛石灰窑有两个竖直的窑膛，在窑体中下部有两个连接通道将两窑膛连通。煅烧工艺有并流和蓄热两大特点。所谓并流就是在石灰石煅烧时，燃烧产物和石灰石一起向下流动，这样有利于煅烧出高质量的活性石灰。所谓蓄热就是在窑膛A 煅烧时，煅烧产生的高温烟气通过窑膛中下部的两连接通道进入窑膛B。进入窑膛B 后，高温烟气向上流动，将预热带的石灰石预热到较高温度，这一过程相当于把烟气的热量在窑膛B 的预热带储蓄起来。经过窑膛B 的烟气下降到一个很低的温度后排出窑膛。这种工作原理充分地利用了烟气余热，保证了该种窑具有很高的热效率。

两个窑膛煅烧和蓄热的功能是互换交替的。即一个窑膛煅烧，另一个窑膛蓄热，12 min 后开始换向，两个窑膛的功能随之互换。

3.1 .3 主要技术特点

1）并流焙烧。并流焙烧是双膛石灰窑的首要技术特点，由于温度最高的火焰接触温度较低的物料，使热交换率很高，而温度相对较低的热气体接触即将烧好的物料，避免了过烧和欠烧，焙烧产品质量较好，活性度较高，可达到350 mL 以上（按照YB/T 105—2005《冶金石灰物理检验方法》测定），残余CO2较少，一般不高于2%。

2）热利用率高。由于采用了蓄热换热系统，高温废气通过预热窑膛排出，经过较长时间的热交换后将热量传给物料，废热得到充分利用，从而达到了节能的目的。在现有各类窑型中，双膛石灰窑的单位产品热耗是最低的，可达3 558 kJ/kg以下。

3）排废气温度和含尘量低。由于废气与物料换热充分，所以排出废气温度很低，废气温度为70～130 ℃，废气中含尘浓度一般为5～10 g/m3，易于采取废气净化处理措施，有利于减少环境污染。

4）供热均匀。多支喷枪在两个窑膛内均匀分布，每支喷枪为相同范围的窑膛空间提供热量，使窑膛断面上的热量供应均匀，利于产品的均匀稳定焙烧。

5）质检方便。窑下设有多个质量检查门，通过检查各部位的产品质量可以调节相应喷枪的燃料供给量来最终保证质量。

6）设备可靠。石灰窑上的大部分设备都采用液压操作，运行稳定可靠，如空气废气换向闸板、烟囱废气换向闸板、窑膛关闭闸板、加料料斗闸板、出料机、卸料闸板、料位指示器等。

7）窑体隔热性能好。表面温度低，既保护了环境，又节省了能源。

8）自动化程度高。该窑采用PLC控制和LED显示，按生产工艺流程进行集中监视和自动控制，对生产过程中所用的操作参数进行记录，并可随时打印。

3.2 技术优势

1）无需清理，节省人力物力。环形双膛窑不需要专门清理通道，解决了通道堵塞问题。节约了人力物力，不需要设置专职清理人员、也不需要设置空气炮等喷吹装置。

2）节约成本，耐材寿命长。耐材寿命比其他窑更长。耐材设计整体性强，不需要中途修补维护，单位产品耐材使用维护费用低。优化的耐火材料设计，使耐材的型号缩减为6种，砖型得以简化。

3）工艺先进，卸料均匀。采用抽屉式卸料机构、液压控制，卸料平稳均匀，可调节卸料量。根据PLC 控制，卸料机构可单独卸料或组合卸料，从而较早处理窑内膨料现象，防止结瘤的发生。

4）成品优质，温度监控。内外窑壁安置热电偶，监控窑膛不同部位的温度，便于准确控制煅烧温度，烧出高品质石灰。

4 结 语

某钢厂新建的高效节能石灰窑已于2020 年年底顺利投产。目前石灰窑各系统设施运行平稳，产能、活性度等各项考核全部达标。该节能高效型双膛石灰窑技术具有先进的工艺设计理念、可靠的设备配置、成熟的窑体结构、节能高效的煅烧工序、智能化全自动操控模式、优质的产品指标，在国内外同行业技术领域中以其独特的技术优势处于领先地位。能为用户降低运行费用，提供低能耗、智能化的石灰生产系统，为企业创造良好的经济效益和社会效益。