石灰回转窑供热节能优化改造

陆怀银

（嘉峪关大友嘉镁钙业有限公司， 甘肃 嘉峪关 735100）

0 前言：

近年来随着工业的发展，社会对能源的需求越来也高，能源价格也不断上涨，在石灰回转窑的生产过程中，燃料成本占比越来越高。通过对石灰回转窑进行供热节能优化改造，降低能源消耗，不仅可以提高经济效益，而且可以降低污染，保护环境。传统的煅烧工艺尾气一般采用重力沉降的方式除尘，但是难以达到标准，造成了一定的环境污染，通过优化改造可以改善这一点。

1 石灰回转窑的概述

石灰回转窑主要用定型耐火砖为材料修建，修建方式分为纵向修建与横向修建。在石灰回转窑的生产过程中，窑内的耐火砖砖缝间会产生纵横向的窜气，从而导致窑皮温度升高。耐火砖不仅要面对热冲击、窑气侵蚀、物料磨损等问题，而且还要面对壳体耐火砖振动和挤压的应力。窑体的耐火砖不仅强度高，而且在修建时要精心施工，严格保障施工工艺。

石灰回转窑的改造主要注重节能减排降耗，可以通过选用预制砖和浇注料混砌，创新修建方式，将耐火材料锚固在窑壳之上，解决窜动问题，这样保温材料不受压强限制，就可以选择隔热性能更好的隔热材料，提高保温效果，从而降低窑皮温度和热量损失。

2 石灰回转窑能耗高的因素

石灰回转窑的如要物理是块状石灰石，对窑内造成的磨损比较严重，而且石灰回转窑会因为一些意外的原因停开窑，温度变化对耐热材料的稳定性提出了很高的要求。石灰回转窑的设计施工主要是环型砌砖，实际使用情况中磨损严重，甚至会出现掉砖的情况，造成停窑检修，对生产效率影响比较大；而且这种修建工艺，无法选择质量较大的更好的耐火和保温材料，导致了窑体的隔热性能差，窑外体的温度高，热量损失大，对能源造成了一定的浪费。

石灰回转窑的生产成本高，主要是以下几个因素造成的：

（1）石灰回转窑衬砖强度低，导致无法安装性能更好质量更大的耐火与保温材料，导致窑体温度高，热量的损失大；

（2）石灰回转窑技术落后，热能利用低；

（3）除尘器落后，不仅使用寿命短而且烟气温度高，未利用烟气余热，造成了余热浪费。

因此提高回转窑建筑的强度，加装质量更大性能更好的耐热保温材料，降低窑体温度，提高能源利用率，并充分利用烟气余热是石灰回转窑供热节能改造的方向。

3 石灰回转窑供热节能优化改造的措施

（1）石灰回转窑窑体衬砖改造：石灰回转窑窑体衬砖的使用条件苛刻，烧成带的温度高，冷却带的温度低，而且活性石灰的性质是碱性，腐蚀性强，再加上因意外故障开停窑，窑体的温度变化频繁，导致窑体衬砖易松动掉落，最终降低石灰回转窑的保温性能。因此为降低窑体的温度，提高石灰回转窑衬砖的寿命，石灰回转窑的窑体衬砖要具有抗碱性腐蚀、耐高温、耐磨损以及热稳定性强等特点。一般的石灰回转窑的窑体衬砖是镁铬砖，属于碱性耐火砖，具有抗高温，抗碱性腐蚀等优点，但是这种砖的热稳定性差，抗热疲劳性差，使用寿命较短，长时间使用易掉落，降低窑体的保温效果。经过研究分析将单层镁铬砖改造为双层结构，在修建窑体时采用火泥湿砌方式，并停用膨胀缝纸板，可以有效避免耐火砖停窑时出现环隙。

（2）提高石灰回转窑的热能利用率：活性石灰回转窑燃烧器设计为生产运行几年后，在高温状态下易变形，并且会被煤气和空气磨损，燃烧器煤焦油积垢后会堵塞，难以调整火焰，会导致能源不能充分利用，浪费资源。因此，对燃烧器的结构进行改造，充分利用能源，降低能耗。通过在燃烧器的不同风口加装控制阀，实现对不同风口的单独调节，通过调节喷出口的面积和风速提高能源燃烧率和热量利用率。这种改造主要有以下特点：燃烧器火焰形状调节方便，可以根据实际情况调整火焰，通过风口的面积和风速调节，降低火焰的冲刷，可以延长石灰回转窑的窑体衬砖寿命和周期；降低进风量的同时提高能源的利用率，不仅节约能源而且由于风量小，高温风机的风门开度也适当减小，电耗也降低了；通过调节风口面积与风速，石灰回转窑的温度易控制，成品冷却速度快，从而提高了生产效率。

（3）回收烟气余热，提高热利用率：石灰回转窑的烟气中含有大量热量，直接进入布袋除尘器对结构的损伤比较大，因此一般在设计时会使用掺冷风的方法降低烟气温度，烟气余热未回收利用浪费了热量。通过在烟气出口加装热回收系统，对烟气余热回收利用，通过换热器和高温风机把风加热后引入一次风道，可以降低一次风加热所需的能源，再增加风水换热器，可以作为公司生活用水的热源，不仅可以延长布袋除尘器的寿命，而且可以降低能耗，提高热量利用率，提升石灰回转窑的经济效益。真正改造为节能环保型活性石灰回转窑。

4 节能环保型活性石灰回转窑的关键设备

（1）竖式预热器：活性石灰窑的产量不同竖式预热器的大小形状和覆盖面积不同；竖式预热器内应用低压设备降低烟气阻力和排烟设备动力需求，而且回收利用烟气热量可以直接预热生产原料，提高原料温度的同时降低了废气的排出温度，延长了布袋除尘器的使用寿命；竖式预热器的加料设备稳定可靠；竖式预热器的料仓料层高度稳定主要由料位计控制；竖式预热器的结构简单，修建方便而且其中的设备都是静设备对维护的要求低。

（2）回转窑：回转窑是主体设施，规模应用设计产量要求相符，进料出料的传动设备要求稳定可靠，调节方便；进出口都要有可靠实用的密封结构，同时在意外断电时要有备用驱动设备。

（3）竖式冷却器：竖式冷却器的不同区域具有独立控制单元，并且冷却风直接冷却产出物，具有效果好，出灰温度低，热量回收率高等特点，并且竖式冷却器内都是静设备，维修率较低。

（4）燃烧装置：燃烧装置要根据窑体的形状和规模进行配置，关键的组成结构要采用可靠性强的耐高温结构，并且通过对风口面积和风速流量的控制，实现对火焰的调节控制，将助燃空气与燃烧能源充分混合燃烧，提高能源利用率。

5 石灰回转窑供热节能的优化改造效果

通过优化改造石灰回转窑的结构，加强窑体衬砖的强度，可以使用质量和性能更好的耐火保温材料，避免生产过程中的掉砖现象，提高了材料稳定性，强度的同时降低了故障率和维修工作。通过实际应用看出在对石灰回转窑优化改造后，窑体的温度降低、能源消耗降低，污染物排放减低、单次运行生产时间加长，不仅提高了生产效率和经济效益，而且节约了能源，实现了可持续发展。尤其具有竖式预热器和竖式冷却器的节能环保活性石灰回转窑，与改造后的布袋除尘器配合，不仅实现了对烟气余热的吸收利用，而且烟气产生少且污染物少，做到了达标排放，同时降低了能源消耗和生产成本，是目前比较先进的活性石灰回转窑系统。

6 结束语：

随着绿色经济的发展，可持续发展已经成为主题，活性石灰回转窑生产工艺是高能耗的系统，通过优化改造实现节能降耗非常有意义。通过分析石灰回转窑的结构与能耗特点，对石灰回转窑的构建材料和建筑结构进行优化改造，改进燃烧器、工艺以及风口调节等装置，然后增加对烟气余热的吸收利用，不仅可以降低能耗而且可以延长石灰回转窑的使用寿命，提高石灰回转窑的生产效率和经济效率。