| | 加工定制：是 | | 品牌：金泉 | | 别名：第四代石灰窑 | |
| | 炉膛*高温度：1400 ℃ | | 工作温度：1250 ℃ | | | |
2020年*新推出第四代新型节能环保内置循环负压工业石灰竖炉
详细方案资料联系唐山金泉公司索取。
附：
《钙业之家》（2020年新年特刊）的部分文章资料供初步参考：
《详解第四代石灰竖炉工艺装备的创新与应用》
为充分了解目前石灰行业先进技术装备产业的发展情况，加快推进新技术推广应用工作，2020新年伊始，“北方炉窑协会”专委会部分专家组成员在副秘书长孙武生带领下进行了为期10天的专项调研，主要对唐山金泉冶化科技产业集团旗下“唐山金泉成套设备有限公司”和“唐山市丰南区金泉冶金能源新技术开发有限公司”设计承建的“第三代新型节能环保内置循环负压工业竖炉”进行了实地跟踪调研，与用户单位面对面进行了深入交流、调取了2015年至2018年之间唐山金泉公司设计承建的11个项目共计26座石灰竖炉的各项生产工艺指标，认真总结了其成功的经验和需要完善的问题，同时重点对该公司2019年正式推出的“第四代”技术进行了专访，对其关键技术进行论证与研讨，从中发现了多项技术“亮点”值得我们在行业中推广和应用，我们在征得“金泉公司”同意的基础上对其部分技术关键点进行了剖析，对其技术原理和工艺应用进行了阐述，供大家选择和交流。
为了方便大家阅读，文稿重点设备内容已经按照系统划进行分节介绍，见本栏目分栏内容：
1、固旋复合筛分布料器
2、九孔旋心出灰机
3、富氧增压渗流概率风帽
1、混料布料系统（固旋复合筛分布料器）：
技术特征：
可实现炉顶二次预混料以减少石料与燃料的偏析，炉内采用多通道旋转筛分布料装置、布料角度0至90度可调，炉内增加固定式复合筛分布料装置，实现石料大小粒度分级布料。
【专家解析】：
传统的混烧石灰窑在布料过程中一直致力于“煤炭和石料的混均”，在实际生产中我们发现，燃料燃烧是一个辐射原理，在某一个区域内燃料和石料大致是一个混合状态就可以了，在一定的区域内不要让燃料严重偏析就可以达到一定的整体燃烧效果和相同的温度，这种现象我们可以从传统老式石灰窑采用“层烧”（一层石头一层煤）的方式也可以煅烧出合格石灰去理解。所以，真正影响炉内燃烧的因素是石料的粒度与在炉内分布的关系，也是造成炉内通风不均、热量分配不均的而造成燃烧不均的重要原因。
我们从生产实践中得知，混烧竖炉生产工艺中布料是关键，煅烧过程中热工制度对布料的基本要求就是通过控制炉内物料的粒度和形状分布、均衡炉内通风阻力、均匀热量分配以达到消除“窑壁效应”的目的。是否能够通过平衡炉内的燃烧以及控制气流在整个窑内料面截面的分布是选择布料器*重要的指标。
然而，传统的燃煤混烧石灰窑布料方式一般都是采用多点冲击布料、旋转定点布料等方法进行布料，但是无论采用溜管方式还是挡板方式布料都没有解决物料偏析问题，也就是说石料的大小块度始终是“混合状态”，燃料也是不均衡的散料分布，这种现象造成了炉内周边上火快、窑中心上火慢的现象，这是造成“生过烧率”过高的重要原因。
“第四代技术”设计应用的“固旋复合筛分布料器”有效的解决了这个问题，该装置可以把不同粒度的石料通过多通道旋转体筛分和固体筛分装置在炉内进行复合分级筛分，可以把石料按照不同粒径根据炉体圆周半径进行渐进式固定网状布料、使物料根据炉内直径的变化进行不同粒径的布料，使料面更加符合通风及燃烧的要求，有效的降低了“窑壁效应”，减少了石灰的生过烧率，同时也达到了节能目的。
技术关键点：
解决“窑壁效应”是降低石灰生过烧率的主要技术关键点和必要手段，是作为第四代石灰混烧竖窑技术升级典型特征。该项技术尤其适合窑内径在4.5-6m范围的大容积窑型，更适合石料粒径比大的生产，粒径比越大布料效果越好。
石灰窑竖窑“窑壁效应”是石灰窑生产中严重影响石灰成品质量的关键因素，俗称“垮边”，炉内料面始终是炉壁周边火焰高于中心，严重的只有窑壁周边存在火焰，窑体中心无火焰，或多或少都有一定量的火球和热气流冲出料面，使窑顶温度极难控制、使设备损毁，如防范措施不力，也易造成工伤事故，所以垮边属于严重的不正常石灰窑况。
新型第四代布料器可以使石料按照粒度直径的差异化分散式布料，可把大粒径石料撒落在窑中心部位，增加窑中心的通风效果，同时把小粒度石料在窑壁周边环形均匀布料，用小粒径石料通风效果差的原理加大窑壁周边风阻，有效解决了传统老式石灰窑的“窑壁效应”，即“窑壁周边上火快易造成粘窑结瘤现象”，同时也解决了因窑中心料层阻力大而造成的中心供风不足问题。
2、出灰卸料系统（九孔旋心出灰机）：
技术特征：
可实现多通道多点平稳下料，可单点或多点调控炉内料面的下降速度和下料量，实现分级多点同步卸料，快速有效解决下料不均及偏料现象，可定点、多点排料快速解决窑内的偏烧、偏料现象，而且出料时料柱阻力均匀、排料顺畅，
【专家解析】：
能够均匀平稳下料和卸料、保持炉内同一断面的物料能够温度均匀的燃烧是对混烧竖炉卸料*主要的要求，与窑顶布料是相辅相成的，也是对应的。无论布料多么平稳均匀，如果卸料设备达不到上述要求是无法稳定和控制石灰质量的。
目前，在混烧石灰窑的生产中传统的卸灰设备主流以“螺锥出灰”和“圆盘出灰”等方式为主，前者为我国早期50年代从苏联引进，一直沿用至今，而后者为我国在90年代从日本引进的技术，是前者的减量化和更新换代的产品。
“螺锥出灰”方式为侧式单点卸料，采用螺旋单通道挤压排料方式，容易造成石灰成品粉化率过高，而且因为设备单向旋转致使设备主体轴向剪切力过大使设备跑偏严重且易损坏，而且该设备是安装在一个封闭的不可拆卸设备的空间里，设备主体损坏后无法拆卸，因为是密闭空间，在生产中大量一氧化碳（煤气）无法排出极易造成检修或生产人员安全事故。同时，下料口只有一个而且面积小容易堵塞，遇到结瘤严重的物料无法排出，严重影响炉内下料状况。
“圆盘出灰”方式虽然是作为“螺锥出灰”的更新换代产品，把下料点设计为中心卸料，改变了侧部卸灰方式，但是两者都是单点卸料，两者都存在下料点单一不能控制料面整体状况的问题。而且，传统的圆盘出灰机因采用中心下料方式致使炉内料面存在中心下料快、周边下料慢的现象而造成炉内温度无法均匀，极易造成“中心漏斗效应”，俗称“掉洞”和“抽心”等关键性问题。
传统的“圆盘出灰机”都是采用圆盘旋转，圆盘周边上部安装多个固定刮刀或刮板进行卸料的方法。但是，无论安装多少刮刀，其卸料点只是在圆盘的中心点的一个点，是无法实现多点卸料的。
唐山金泉成套设备有限公司设计的第四代“九点旋心出灰机”设计了盘上多点调控出灰装置与盘下旋转卸料装置组合应用的新型出灰方式，可根据炉内料面的下降状况调整各点的下料量，保证了炉内横截面上物料均匀下降，有效解决了料面偏斜现象，从而稳定了炉况的顺行。
第四代“九孔旋心出灰机”系统分布的多个可调式卸料装置，在与炉体同心的圆周上呈等量间隔均匀分布，炉况正常时，每个卸料装置的石灰出灰量是相同的，使炉内石灰从炉底部不同的角度方位对称均匀卸下，保证了炉内横截面上物料均匀下降，使炉内气流始终保持均匀分布，有效解决了料面偏斜现象，从而稳定了炉况的顺行，在炉况不顺行时及料面倾斜、料面下降不均匀时可以调整单个角度卸料装置的卸料量来调整炉况。
技术关键点：
达到炉内圆周均匀出灰、改变中心单点卸料的方式、采用多通道均衡下料与中心复合旋转卸料，形成料面在360度范围内料流可调是其技术关键点，具有出灰机动灵活，出灰准确，出灰效率高、成品灰不破碎、炉内料位下降平整的特点。是目前国内*实现了真正意义上的多通道多点同步出灰功能的新型石灰石灰竖炉专用出灰设备。同时，该设备在设计时充分考虑了传统的圆盘卸灰方式，保留了原第二代和三代圆盘出灰机的主机功能和安装空间，可以在原传统圆盘出灰机的基础上进行升级改造。
3、供风布风系统（富氧增压渗流概率风帽）：
技术特征：
改变了传统石灰窑窑内供风风帽的“宝塔形”、“伞形”、“直筒型”等结构，采用新型等圆锥结构，通过窑内气流分布研究和优化设计，通对供风系统的优化设计，利用计算机概率供风原理模拟实验创新研制“富氧增压渗流概率风帽”装置，实现定量送风，可以使炉内料面断面供风均匀，气流分布更加均匀。
【专家解析】：
石灰的煅烧是一种激烈的氧化反应，是燃料中的可燃成分与空气的氧气进行氧化反应，合理供风、加大供氧是节能石灰窑重要措施，是节能达产的重要环节，而且有利于降低石灰生过烧率、提高石灰的石灰活性度。
活性石灰竖窑在煅烧过程中，供风的大小和布风均匀程度，对石灰的活性度和烧结的生熟均匀度至关重要，如供风不均匀就会出现偏烧，以至使过烧和生烧现象发生，大大影响了活性石灰的质量。供风，风为火源，风大火大，风均火就匀，唐山金泉成套设备有限公司设计的新型第四代布风装置供风方针是：“高富氧、稳风压、均风量、低功率、大效果”，使窑体统一截面上气流分布趋于一致，有效解决了窑壁效应及料柱抽芯问题，同时石灰生过烧率也可以降低5-8个百分点。与使用传统风帽的石灰竖窑相比，煤耗可降低20-30%。
技术关键点：
唐山金泉成套设备有限公司设计的*新第四代“富氧增压渗流概率风帽”，可以有效减少气流在炉内渗流区的偏析，打通一维渗流区、二维渗流区、三维渗流区的气流分布，实现富氧燃烧效果。
该装置解决了传统老式及第二代和第三代传统石灰窑鼓风系统圆柱形或一级、三级简易塔形风帽结构造成的气流在窑内的分布趋向于四周炉壁，中间单位面积流量小，加剧窑壁效应，易发生粘瘤现象，同时也有效的解决了布风风压及风量不均，使石灰生过烧率居高不下的问题。
4、炉体操控系统：
技术特征：
通过负压自循环煅烧方式，实现助氧燃烧，在内热源带形成二次燃烧带，加快煅烧反应速度，实现三级助氧供风。
同时，设计应用了智能化操控和炉体三段操控装置，增加了需要改造为燃气燃煤两用窑的燃烧器共用装置和炉底基础共用装置。炉体设计预留了部分用于进一步改造为“石灰炉自循环冷能发电煅烧石灰技术”的共用设施和工艺接口。
【专家解析】：
该项系统是唐山金泉成套设备有限公司作为“第四代技术”升级中典型的创新技术之一，该项技术的“第四代炉体操控系统”是在原第三代技术上的“炉内负压循环集气装置”基础上的升级改造，加大了预热带负压压力，加大了二氧化碳气体在预热带的流速，促进了煅烧带的充分燃烧和加快二氧化碳的分解速度。该项装置也是进一步改造为“石灰炉自循环冷能发电煅烧石灰技术”必备装置。
“炉体三段操控装置”通过“三级供风”措施可以有效的把炉体预热带、煅烧带、冷却带控制在合理的范围，可快速调节煅烧带的上移和下降。同时，还具有煅烧带料面调偏的功能，可实现炉体局部供风助氧升温和厌氧降温冷却的目的。
智能化操控是*新应用的技术，该技术主要是应用自动化智能监控技术，在生产中采集炉顶烟气进行智能测定，可以通过烟气中的CO含量来确定炉底助燃风机的供风量，通过烟气中CO2和O2含量来确定燃料配比。同时，通过采集炉顶温度、炉底温度和出灰温度等数据确定炉体“三带”温控数据。
技术关键点：
通过生产实践证明，高效稳定的操作工艺技术是发挥生产工艺装备优势的关键，无论多么先进的装备如果没有相应的检测和调控手段是无法实现其功能的。如果想实现“高效、稳定、均衡”的生产必须在选用先进的装备同时还要应用和选择先进的操控装置和高效的操作技术方法。
混烧石灰竖窑在生产过程中*难解决的问题就是炉况不稳定，也是能耗过高和石灰产品质量不容易把控的重要因素。完善炉体“三段”操控装置，稳定“三带”位置及煅烧过程是达产、达标的重要措施，也是降低能耗，实现低成本生产的关键所在。
通过测算我们得知：当炉顶烟气中CO含量每增加1%时，在生产中燃料能耗就可以增加5-7%，当烟气中CO2含量每减少1%时就需要增加燃料消耗3-5%，当O2含量高于设定值时通过过剩空气带走的热量会增大热损失。可见，实现“智能化操作”对生产操控和节能是非常重要的。
5、环境治理系统：
技术特征：
可实现炉顶烟气联合同时脱硫脱硝和脱白，能够在一个过程内实现烟气中 SO2 和NOX 的同时脱除，同时设计应用脱白装置，*终实现“三脱”一体化模式。
【专家解析】：
该项技术是唐山金泉成套设备有限公司与协作单位共同研发的第四代新技术，是指将传统的脱硫技术( 如：双减法、钙基法) 和脱硝技术( 如SCR、SNCR)的一些技术原理组合在一套设备中的技术。该项技术在脱除机理上与传统的单独脱硫、脱硝相比从原理上已经有了很大提高和突破。
从唐山金泉成套设备有限公司在2015-2018年已经设计应用的石灰脱硫装置的烟气排放检测结果看，含硫量大部分都在40-90mg/m3范围, 复合目前国家标准提高后的50-100mg/m3排放标准，对氮氧化物处理也达到了80-160 mg/m3范围，复合目前国家标准提高后的300-400mg/m3的排放标准。
该项技术在除尘和脱硫和脱销技术的各项指标已经非常完善，“脱白”技术还在初级应用阶段和实验阶段，部分装置还需要完善，距离大范围推广还有一定距离。但是，就已有的数据来看, 该项技术具有结构紧凑、运行费用低、脱除效率高等优点, 特别是已有的技术涵盖了从常温到高温的温度窗口, 便于石灰生产中根据自身的运行情况选择相应的技术。
技术关键点：
该项技术关键在于对不同工艺设备间的整合优化, 即使是完全相同的脱除机理, 也会因为工艺的不同而导致脱除效率的不等，所以，设计选型时应该根据不同窑型和不同的工艺生产来选择。
目前，该项技术主要是利用还原剂和催化剂的作用，在脱硫后的烟气中有选择性的与烟气中的NOX反应，生成氮气和水，从而脱出烟气中的NOX。
该系统特点：
●结构简单，运行方便；
●运动设备少，可靠性高；
●无副产品，仅消耗还原剂和催化剂；
●脱硫脱硝效率高,80－90%；
●投资低。
综合评述：
作为我国石灰行业生产主力军的混烧石灰竖窑，其产量一直占我国石灰总产量的80%以上，目前依然是冶金用灰、电石用灰、氧化铝用灰以及化工、建材等行业使用的主要窑型。而且由于其投资低适用面广，市场前景依然看好。但是，由于过多的行业外的承建商纷纷加入抢占市场而造成不正当竞争，同时也由于部分用户缺乏对行业关键技术的了解，造成了以“偷工减料”为主的低价竞争态势，从而造成了多起典型的失败案例，部分工程项目完工后因不能正常生产而长期闲置、也有许多项目因没有达到国家相关政策及环保标准还没有正式投产就面临被强制拆除的厄运。
由于上述现象的产生，使有投资石灰行业的新用户产生了模糊认识。为了使用户在投资中少走弯路，规避投资风险，正确认识行业中的先进技术和经营理念以及如何选择有能力、有业绩、有诚信的设计承建单位是此次行业专访的主要目的。
作为“北方炉窑协会”连续两届“常务理事单位”的“唐山金泉冶化科技产业集团”旗下“唐山金泉成套设备有限公司”和“唐山市丰南区金泉冶金能源新技术开发有限公司”有着近30年的品牌发展历史，一直以来是石灰行业中设计及装备制造业的佼佼者，属于高新技术企业，拥有多项具有自主知识产权的核心技术，其技术先后通过了行业科技成果签定，达到了国际、国内同行领先水平，其中“第三代”和“第四代”技术已经获得行业推广证书。
此次调研，根据2015年至2018年之间唐山金泉公司设计承建的11个项目共计26座石灰竖炉的各项生产工艺指标来看，大部分石灰都达到了冶金石灰的标准，其中有12座窑生产的石灰达到了氧化铝石灰的标准和电石用灰的指标，其综合技术指标如下：（以石料钙点＞53.5%，燃料以标煤计算）
| |
*高 |
*低 |
平均 |
| 生过烧率（%） |
12 |
5 |
7.5 |
| 氧化钙含量（%） |
93.12 |
86.15 |
90.55 |
| 活性度（ml） |
376 |
269 |
322.5 |
| 燃料能耗（kg） |
135.5 |
117.6 |
126.55 |
| 利用系数 |
1.09 |
0.65 |
0.87 |
通过对唐山金泉公司“第三代”石灰竖炉的技术指标分析，同时对“第四代”各项改进后的相关技术措施进行综合分析，该公司2019年正式推出的“第四代技术”将有望将各项指标再提升一个台阶。
调研后，调研组负责人孙武生表示，唐山金泉公司“第四代技术”的多项技术改进和提升，大力推动了传统石灰产业向智能化和效益化改造提升的步伐。我们应该认识到，科技上的一个理论或一个创新，真正的意义在于能否有效解决现实工作或生产一线的实际困难，在于是否能够给用户带来实实在在经济效益，而且先进的科技产品必须依赖科学技术的不断实践。这次调研，从唐山金泉公司的“第四代技术”许多创新技术我们可以看出，创新要善于借助“外脑”，从企业外部汲取创新资源来探索本领域内的科研方向。他们的多项技术改进大都来源于生产一线的建议和灵感，而且，他们能够不满足于现状、认真查找自身的不足，积极探索未知领域。或许，这是我们这次调研中*大收获。
调研组人员还总结到：唐山金泉公司在“第四代”技术中许多装备的提升中正真的抓住了技术关键点，仅对局部技术装备的改进和提升就实现了“达标增效”的目的，而且从投资的角度看，“第四代技术”与“第三代技术”相比，投资不但没有提高反而有所降低，属于“增配不增价”的范畴。同时，充分的考虑了用户进一步改造提升的可行性和共用空间，提前预留可能涉及改造的接口和共用设施，为进一步升级“石灰炉自循环冷能发电煅烧石灰技术”打下基础，也为用户节省了改造投资。
在此次调研中，专家组一行对唐山金泉公司注重产学研合作和科技创新给予了充分肯定，表示将继续予以关注和技术支持，将与企业共同站在改革开放40周年全新起点，加快构建支撑我国炉窑行业高质量发展的现代产业体系的核心要素，将不断推动国内和国际技术转移、科技成果转化、知识产权产业化，为炉窑产业的发展架设“基础设施”。
据悉，截止于2018年12月底，唐山金泉公司已经设计完毕的9座“第四代”石灰窑工程将在2019年正式推出，将在河北省承德市、黑龙江省鸡西市和双鸭山市、青海省格尔木市、广西贺州市、湖南省永州市等地开工建设，届时，我们将进一步跟踪调研项目进展情况和技术实施情况。
北方炉窑协会 网络通联部
童海鑫
2019.01.18
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