石灰生产与运用基础知识

石灰生产与运用基础知识

带竖式预热器和竖式冷却器的回转窑

—点火与烘窑操作

黄欣

带竖式预热器和竖式冷却器的回转窑在石灰产业兴起与发展的35年来，已经成为了石灰煅烧的主要生产设备。其中，窑型以消化后的德国KM窑（t/d～t/d）和美国改型后国产窑（t/d～t/d）为主体。在燃料使用上，以气体燃料（煤气）和固体燃料（煤粉）最为常见。但是，由于燃料的性质不同，煤气与煤粉的使用效果亦各有不同。特别是在点火、烘窑、升温过程中，煤气与煤粉之间存在的差异性更是显而易见的。

在回转窑上，常见的气体燃料主要有焦炉、转炉、高炉煤气。它们对不同的窑型和环境具有较强的适应能力，它们输送方便并且能够混合使用。它们点火较为简捷，着火容易，燃烧稳定，易于调控。非常有利于点火、烘窑、升温过程对温度的掌握与控制。然而，煤粉在点火、烘窑和升温过程中，由于煤的性质所致，将煤粉点燃以前，通常需要利用其它助燃物（木柴、柴油）来帮助提升环境温度。而煤粉的点火过程也较为缓慢，着火初期又具有燃烧不稳定，温度波动幅度大且上升快、不易控制等不足。因此，使用煤粉时的操控难度要远大于使用煤气时。其中，点火、烘窑、升温阶段又最具代表性。

回转窑点火以后，为了满足耐火材料使用性能的需要，必须要经过烘窑、升温的加热过程。这时，就要根据不同的窑况展开烘窑、升温等操作。

1煤气点火

回转窑开窑点火以前的检查和准备工作结束后，操作将进入到点火、烘窑阶段。

（1）排烟（高温）风机处在运行状态，调整风机转速或风门开度使回转窑内形成符合点火需要的负压指数。

（2）所使用的燃料具备可以点燃的条件。

（3）煤气点火操作程序

2煤粉点火

由于煤粉的燃点要高于气体燃料，在常温条件下，点火源通常不会在短时间将煤粉点燃。所以，煤粉点火以前，一般都会采取点燃堆放在回转窑内木柴的方式逐步提升窑内温度。木柴点火和烘窑时，为了减少热量流失，一般不考虑使用排烟（高温）风机，窑压负压可以通过系统自然通风条件形成（微量负压）。

（1）点燃堆放在回转窑内的木柴，开始逐渐提升窑内环境温度。

（2）由于木柴燃烧产生的热量有限，木柴临近烧尽前（窑入口温度℃～℃），需要通过喷射柴油助燃来帮助继续提升温度（窑入口温度℃～℃）。然而，在部分回转窑上，采用不喷油帮助提升温度，在木柴燃烧过程中即开始逐渐喷洒煤粉来提前点燃煤粉。这种操作方式虽然节省了能源，但不符合烘窑要求。因为，这对耐火材料是非常不利或者是有害的。

（3）回转窑（窑尾）入口温度≥℃，煤粉系统开机向烧嘴送煤粉，低量（0.2t/h～0.5t/h）煤粉在燃油助燃带动下点火并自燃。

（4）煤粉点火操作程序

3烘窑

煤气或木柴在回转窑内被点燃并开始燃烧以后，操作即进入到了烘窑阶段。根据不同的窑况和操作要求，烘窑时间一般有，新窑72h～h(3天～9天)，检修窑24h～72h，未检修窑16h～24h。

进行烘窑的目的是，要使煅烧容器内的耐火材料在低温环境向高温状态转化过程中，逐渐排除掉所含带的水分、被烘干并达到一定的加热程度。然而，由于预热器内较为厚实的浇注耐火材料被烘干的过程与温度之间有着非常密切的关联关系，烘窑时，需要在一个合适的时间里经过缓慢的加热才能逐渐排除掉所含带的水分。与此同时，预热器接触到的热量又只是来自于回转窑的余热气流并含带着水分。因此，排除掉耐火材料中水分的难度是很大的。所以，在带竖式预热器的回转窑上，具有实际意义的烘窑应该是指向预热器的。

（1）气体燃料（煤气）对温度走势、时间分配一般都比较容易掌握和控制。低温、缓慢的烘烤效果能够满足煅烧系统内耐火材料的性能需要，特别是在全新砌筑的新窑上，即便是9天～15天的烘窑，也能够将温度控制在烘窑曲线要求范围内。

（2）烘窑操作应以稳定回转窑内负压为基础。努力保持燃料压力稳定，按烘窑升温曲线要求，根据实际温度走势提前预判，小幅度增减燃料用量。

（3）如何烘窑。通过生产实践表明，对烘窑操作的基本要求是，促使实际烘窑温度尽可能地沿着理论温度曲线下方运行。

由于各种影响因素的存在，“火”的变数往往是飘忽不定的并且不易掌控。为此，将实际烘窑温度控制在曲线下方时。可以给温度预留出一个可升降的空间。当实际烘窑温度运行在曲线上方时，温度若继续向上，势必会超温，再向上则过热。此后，如果将温度降回到曲线要求范围时，就会出现一个温度波动曲线，调整幅度越大，温差变化越大。反之，将实际烘窑温度运行在曲线下方（10℃～20℃），温度上行时可将理论曲线视为上限，有观察余地。温度向下时，上方会留有一定的回调空间而不会引起超温。

图1煤气窑烘窑升温曲线

（4）采用煤粉烘窑时，煤粉点火以前通常需要借助木柴、柴油助燃来提升窑内温度。因此，点燃木柴就意味着开始烘窑。与气体燃料比较，木柴燃烧烟气中会含有明显的水蒸汽并附着在耐火材料表面，这对耐材的烘干排除水分是很不利的。点燃柴油时，窑内温度会表现出一个快速波动和升高的反应过程，这不利于耐火材料的缓慢加热。点燃煤粉时，为了保证着火质量，煤粉需要有一定的量能，从着火到自燃，窑内温度会再次出现急速跳高或大幅度波动的反应过程。急速升温、局部过热对耐火材料蓄热更为不利。所以说，无论在温度掌握上还是在时间分配上，煤粉烘窑的难度是不易掌控的。当耐火材料内的水分未能充分排除以前，随着温度的大幅波动、跳跃升高，存留在耐材体内的水分便会在剧烈的热膨胀中崩裂而损坏耐火材料。因此，在煤粉窑烘窑时应该引起高度重视。

图2煤粉窑烘窑升温曲线

4转窑

回转窑入口（加料室）温度℃时，为了使窑内衬砖能够均匀受热并逐渐排出所含带的水分。可以考虑在一定的时间段里，以不同的幅度翻动窑体。但是，由于低温环境和衬砖受热程度所限，翻动窑体的幅度应该是有要求的。此后，随着窑内温度升高，逐渐缩短翻动窑体的时间和加大翻动幅度。

由多年生产实践表明，在带竖式预热器的回转窑上（不论产能高低）进行烘窑操作时，窑内衬砖中含带的水分基本被排出的温度是窑入口温度℃左右。这时，衬砖加热的性质开始由烘干、加热向蓄热状态转换。这时，为了促使衬砖能够均衡受热、吸热和完成热膨胀反应，应该开始（低速）连续转动窑体。为此，在烘窑理念中，回转窑入口温度℃是间断转窑和连续转窑的分界温度。

图3间断转窑与连续转窑曲线

按烘窑升温曲线要求操作。回转窑入口温度℃是理论上烘窑阶段与升温阶段的转折点。但是，在实际操作中，当回转窑入口温度≥℃时，预热器出口温度一般都会处在超温（≥℃）状态。这时，为了继续提升窑入口温度，需要不断调整增加燃料用量。与此同时，又要通过掺入冷风的方式来压制（降低）预热器出口温度。为此，在这一状态下，可以或应该将烘窑操作转入到升温操作。