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根據(jù)2013年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全國(guó)冶金石灰產(chǎn)能中，具有國(guó)際先進(jìn)水平的或國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的占總產(chǎn)能的58.8%，國(guó)內(nèi)一般水平的占總產(chǎn)能的14.8%，落后產(chǎn)能占26.4%。而普通石灰生產(chǎn)大多數(shù)仍然采用簡(jiǎn)易窯或土窯落后裝備生產(chǎn)，以煤為燃料，無(wú)質(zhì)量保證措施和環(huán)保措施，能耗高。開(kāi)發(fā)推廣先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)是冶金石灰行業(yè)實(shí)現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展的重要方向。

　　1.前言

　　石灰作為工業(yè)生產(chǎn)的重要輔料，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、環(huán)保、建材等諸多行業(yè)，高品質(zhì)的活性石灰主要應(yīng)用于煉鋼、燒結(jié)及電石行業(yè)。2014年我國(guó)粗鋼產(chǎn)量達(dá)到8.2億噸，燒結(jié)礦產(chǎn)量約為9億噸。按照2013年轉(zhuǎn)爐、電爐煉鋼平均石灰消耗量為47.8kg/t，燒結(jié)礦石灰消耗量為66.5kg/t計(jì)算，2014年冶金石灰的消耗總量約為9860萬(wàn)噸。2014年冶金石灰產(chǎn)能約為1.1億噸。

　　冶金行業(yè)作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的支柱產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是能源消耗大戶，節(jié)能降耗一直是冶金行業(yè)發(fā)展的重中之重。各種冶金工業(yè)爐窯在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)消耗大量的能源，在某些領(lǐng)域還存在嚴(yán)重的資源浪費(fèi)現(xiàn)象，違背了我國(guó)節(jié)能減排的發(fā)展目標(biāo)，這就迫切的需要實(shí)現(xiàn)工業(yè)爐窯的節(jié)能發(fā)展。隨著活性石灰工業(yè)的快速發(fā)展，技術(shù)水平的不斷提高，節(jié)能降耗的需求日益突出。根據(jù)2013年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全國(guó)冶金石灰產(chǎn)能中，具有國(guó)際先進(jìn)水平的或國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的占總產(chǎn)能的58.8%，國(guó)內(nèi)一般水平的占總產(chǎn)能的14.8%，落后產(chǎn)能占26.4%。而普通石灰生產(chǎn)大多數(shù)仍然采用簡(jiǎn)易窯或土窯落后裝備生產(chǎn)，以煤為燃料，無(wú)質(zhì)量保證措施和環(huán)保措施，能耗高。開(kāi)發(fā)推廣先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)是冶金石灰行業(yè)實(shí)現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展的重要方向。

　　2.主要冶金石灰窯爐

　　幾十年來(lái)，在各相關(guān)科研和生產(chǎn)單位的共同努力下，我國(guó)的冶金石灰行業(yè)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。國(guó)外各種先進(jìn)的石灰生產(chǎn)裝備基本上都已經(jīng)引進(jìn)到國(guó)內(nèi)，比如德國(guó)克勞斯&dot；瑪菲公司、日本三菱公司、美國(guó)美卓公司的回轉(zhuǎn)窯，瑞士麥爾茲公司的雙膛豎窯，德國(guó)貝肯巴赫公司的套筒窯，意大利弗卡斯公司的雙梁窯和“梁式橋”套筒窯，意大利西姆公司的雙D窯、德國(guó)波力休斯公司的懸浮窯、意大利佛利達(dá)公司的梁式窯、日本住友公司的焦炭窯等。在引進(jìn)消化的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的回轉(zhuǎn)窯、雙膛豎窯、套筒窯、梁式窯、新型氣燒豎窯、新型焦炭豎窯、節(jié)能型普立窯、馬氏窯得到廣泛推廣。

　　2.1 回轉(zhuǎn)窯

　　回轉(zhuǎn)窯是國(guó)內(nèi)技術(shù)最成熟、推廣范圍最廣的先進(jìn)石灰窯。目前，我國(guó)自主研發(fā)的帶豎式預(yù)熱器和豎式冷卻器的石灰回轉(zhuǎn)窯系列產(chǎn)品已經(jīng)在國(guó)內(nèi)廣泛推廣，并已向國(guó)外輸出，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力涵蓋250t/d～1200t/d，以滿足不同企業(yè)的需求。石灰回轉(zhuǎn)窯技術(shù)日益成熟、工程造價(jià)大幅下降，能耗水平進(jìn)一步降低。以一條比較完善的600t/d石灰回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線為例：投資在4000~4500萬(wàn)元，熱耗低至1150x4.18kj/kg以下，電耗在45kwh/t以下�；剞D(zhuǎn)窯可使用國(guó)內(nèi)普遍采用的煤粉、電石爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、天然氣、混合煤氣，以及多種煤氣混燒、或多種煤氣與煤粉混燒，基本可以滿足生產(chǎn)企業(yè)利用當(dāng)?shù)亓畠r(jià)能源的要求。回轉(zhuǎn)窯操作簡(jiǎn)單直觀，窯內(nèi)狀態(tài)一目了然，且可以充分借用水泥回轉(zhuǎn)窯操作人員和生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)，容易被生產(chǎn)企業(yè)掌握。

　　2.2 雙膛豎窯

　　雙膛豎窯作為世界上最為先進(jìn)的石灰窯爐之一，其最大特點(diǎn)在于并流蓄熱焙燒原理，它具有石灰生產(chǎn)行業(yè)所公認(rèn)的最小熱消耗。國(guó)內(nèi)早期建設(shè)的雙膛豎窯絕大多數(shù)為引進(jìn)國(guó)外技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備，引進(jìn)費(fèi)用高，建設(shè)周期長(zhǎng)。為滿足市場(chǎng)需求，具有我國(guó)獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的雙膛豎窯全系列產(chǎn)品已經(jīng)問(wèn)世，并成功應(yīng)用于多個(gè)工程實(shí)例，設(shè)計(jì)能力覆蓋120t/d～600t/d。同時(shí)，自主研發(fā)的產(chǎn)量為800t/d的雙膛豎窯也已經(jīng)完成了技術(shù)攻關(guān)，具備了投放市場(chǎng)的能力。雙膛豎窯適用的燃料有煤粉、轉(zhuǎn)爐煤氣、混合煤氣、電石爐煤氣、天然氣，以及煤粉和煤氣混燒。

雙膛豎窯在國(guó)內(nèi)有近30年的使用經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)技術(shù)已相當(dāng)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，活性度可達(dá)380～420ml，氣體燃料熱耗低至850x4.18kj/kg，電耗40kwh/t，且采用煤粉和煤氣均可靠，窯襯壽命可達(dá)3~6年。已經(jīng)形成了穩(wěn)定的生產(chǎn)培訓(xùn)基地，有一批成熟的技術(shù)人員和操作工人。

　　2.3 套筒窯

　　套筒石灰豎窯(簡(jiǎn)稱套筒窯)于上世紀(jì)80年代最早引入我國(guó)。多年來(lái)，國(guó)內(nèi)石灰生產(chǎn)企業(yè)、設(shè)備制造企業(yè)在吸收國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)套筒窯進(jìn)行了很多創(chuàng)新和改進(jìn)，促進(jìn)了套筒窯的推廣和應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)已經(jīng)儲(chǔ)備了多年的生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)基本成熟。目前市場(chǎng)上典型的套筒窯窯型規(guī)格有150t/d、300t/d、500t/d、600t/d等。套筒窯操作較為簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，活性度在360ml以上，氣體燃料熱耗在900x4.18kj/kg，電耗40kwh/t，窯襯壽命可達(dá)3~6年。但套筒窯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，異型磚多，砌筑復(fù)雜，維修困難，基建投資高，不宜燒煤粉是制約其發(fā)展的主要問(wèn)題。

　　2.4 梁式窯

　　梁式窯是以燃燒梁為熱工工具焙燒石灰的石灰生產(chǎn)設(shè)備，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)技術(shù)人員通過(guò)多年的努力，破解了梁式窯的部分技術(shù)難題，解決了低熱值燃料的應(yīng)用問(wèn)題，并且成功實(shí)現(xiàn)了多種燃料混燒的技術(shù)進(jìn)步，為梁式窯的大面積推廣創(chuàng)造了條件。自2000年國(guó)產(chǎn)化以來(lái)，國(guó)內(nèi)已建100t/d~500t/d的梁式石灰窯200多座，并且已經(jīng)輸出到了國(guó)外。

　　梁式窯適用多種燃料，如天然氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、高爐煤氣(熱值≥800x4.18kj/m3)、混合煤氣、煤粉、焦粉、重油或固液、固氣混合燃料。生產(chǎn)操作正常時(shí)，石灰活性度可達(dá)350ml以上，能耗可達(dá)900x4.18kj/kg，電耗可達(dá)30kwh/t。

　　2.5 混料窯

　　混料窯在國(guó)內(nèi)當(dāng)前流行的主要由三種：機(jī)械化豎窯、節(jié)能窯、馬氏窯。

　　機(jī)械化豎窯是在解放初蘇聯(lián)援建我國(guó)的機(jī)械化豎窯基礎(chǔ)上，吸收日本住友焦炭窯技術(shù)，結(jié)合國(guó)內(nèi)幾十年生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)改進(jìn)的新型機(jī)械化豎窯。窯型有50~500m3，利用系數(shù)在0.65~0.8，燃料采用焦炭、無(wú)煙塊煤、無(wú)煙煤球。噸灰熱耗為140公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，生過(guò)燒在10%左右。

　　節(jié)能窯是建材行業(yè)在土窯基礎(chǔ)上，合理優(yōu)化窯形結(jié)構(gòu)，增加配料設(shè)施，供風(fēng)排氣裝置后開(kāi)發(fā)的節(jié)能型石灰窯。窯型有50~300m3，利用系數(shù)在0.5左右，燃料采用無(wú)煙碎煤。噸灰熱耗為140公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，生過(guò)燒在10%左右。

　　馬氏窯的窯形為花瓶型，產(chǎn)能為150t/d，利用系數(shù)在0.2左右，燃料為無(wú)煙塊煤。采用石灰石CaO含量53.5%，SiO2 1.25%，篩分后粒度40-80mm，燃料無(wú)煙粒煤20-40mm，低發(fā)熱值≥6500 kcal/ kg。石灰質(zhì)量可達(dá)到CaO>90%，活性度>300ml。

　　3. 主要節(jié)能技術(shù)及發(fā)展方向

　　冶金石灰窯爐的能源消耗主要集中體現(xiàn)在熱能消耗與電能消耗兩方面。因此，目前各科研及生產(chǎn)單位以這兩方面為切入點(diǎn)開(kāi)發(fā)石灰窯爐的節(jié)能技術(shù)與措施。具體方向可以歸納為新型煅燒技術(shù)開(kāi)發(fā)、窯襯涂層技術(shù)和新型窯襯結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)、窯爐余熱利用技術(shù)開(kāi)發(fā)、自動(dòng)化與節(jié)電技術(shù)開(kāi)發(fā)等。

　　3.1 新型煅燒技術(shù)開(kāi)發(fā)

　　富氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用。富氧燃燒技術(shù)是工業(yè)窯爐最為看好的節(jié)能環(huán)保燃燒方式之一，已經(jīng)在玻璃熔窯、有色冶金和黑色冶金等許多行業(yè)和領(lǐng)域得到了成功的應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。富氧燃燒一方面可以減少空氣需要量，降低煙氣生成量，使煙氣帶走的熱損失降低，熱量利用率提高；另一方面，可以提高理論發(fā)熱溫度和理論燃燒溫度，有利于燃料的完全燃燒。富氧燃燒技術(shù)還能提高理論燃燒速度，提高輻射給熱系數(shù)，拓寬著火極限，降低空氣過(guò)剩系數(shù)�？傊�，將富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)窯爐具有很大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)工業(yè)爐窯的節(jié)能降耗有著非常重要的總用。對(duì)于存在富余氧氣的大型冶金企業(yè)來(lái)說(shuō)，富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用于冶金石灰窯爐可以有效節(jié)約能源，降低成本。但是對(duì)于沒(méi)有富余氧氣的企業(yè)來(lái)說(shuō)，富氧燃燒的經(jīng)濟(jì)性需要經(jīng)過(guò)詳細(xì)論證。

強(qiáng)化燃燒技術(shù)開(kāi)發(fā)利用。在石灰煅燒過(guò)程中，石灰石分解不僅需要吸收足夠的分解熱，還要保證合適的煅燒溫度，這樣石灰石才能夠?qū)崿F(xiàn)快速分解。當(dāng)石灰窯使用高熱值燃料時(shí)，其發(fā)熱量大，燃燒溫度高，能夠滿足石灰快速分解的條件。而當(dāng)石灰窯使用低熱值燃料時(shí)，就需要采取措施強(qiáng)化燃燒，提高煅燒溫度，保證石灰石的快速分解。例如，以低熱值煤氣為燃料的雙膛豎窯利用通道高溫?zé)煔庥酂嶂�燃空氣，以達(dá)到強(qiáng)化煅燒的目的。

　　低熱值煤氣的綜合利用。鋼廠的煤氣資源主要有焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和高爐煤氣等，焦?fàn)t煤氣的熱值約為3600kCal/Nm3，轉(zhuǎn)爐煤氣的熱值約為1600kCal/Nm3，高爐煤氣的熱值只有大約800kCal/Nm3，回轉(zhuǎn)窯使用煤氣煅燒活性石灰要求的熱值一般要大于2600kCal/Nm3，焦?fàn)t煤氣是最合適的燃料。但是從多數(shù)鋼鐵企業(yè)的燃料平衡來(lái)看，焦?fàn)t煤氣成本相對(duì)較高，而且供應(yīng)往往不能滿足活性石灰生產(chǎn)需要，而轉(zhuǎn)爐和高爐煤氣卻往往因?yàn)檫^(guò)剩被迫大量放散。如何利用低熱值煤氣是現(xiàn)今冶金石灰生產(chǎn)的重要研究課題。低熱值煤氣在活性石灰回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)上已經(jīng)成功得到應(yīng)用。主要方法是采用混合煤氣、煤粉和煤氣混燒、高效換熱器進(jìn)行預(yù)熱等�；旌厦簹馐前匆欢ū壤龑⒔�?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐或高爐煤氣進(jìn)行混合，混合后熱值有所降低，但可以滿足活性石灰生產(chǎn)要求；煤粉和煤氣混燒可以根據(jù)煅燒所需的熱值和燃燒溫度調(diào)節(jié)，將煤粉和煤氣進(jìn)行混合燃燒；高效換熱器可以利用廢煙氣將煤氣和一次風(fēng)預(yù)熱到150～200℃，采用這種方式可以提高低熱值煤氣帶入的物理熱，可以增加低熱值煤氣使用的量。因此，低熱值煤氣的綜合利用，可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)可以減少因大量放散帶來(lái)的環(huán)境污染。

　　3.2 窯襯涂層技術(shù)和新型窯襯結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)

　　窯爐隔熱保溫技術(shù)是降低爐體散熱損失的主要途徑，該技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是降低窯內(nèi)高溫物料與氣體通過(guò)窯襯向外傳熱的綜合傳熱系數(shù)，該系數(shù)主要由窯內(nèi)的對(duì)流輻射傳熱、窯襯的導(dǎo)熱以及窯外壁的對(duì)流輻射傳熱所決定。由此產(chǎn)生的隔熱保溫技術(shù)有：

　　(1)窯襯涂層技術(shù)。通過(guò)在窯襯表面噴涂涂層，降低窯內(nèi)襯表面的黑度，減小窯內(nèi)高溫物料及氣體向窯襯輻射傳熱的吸收比，以減小傳熱量。在窯外壁噴涂涂層可以減小窯外壁向環(huán)境輻射傳熱的發(fā)射率，同樣可以減小窯襯向外界的散熱量。

　　(2)新型窯襯結(jié)構(gòu)。采用新型窯襯結(jié)構(gòu)是一項(xiàng)非常重要的節(jié)能措施，達(dá)到既減少燃料消耗，又改善操作環(huán)境的目的。例如，采用空心隔熱耐火磚可以有效提高窯襯的隔熱性能；雙膛豎窯的窯襯采用重質(zhì)耐火磚、輕質(zhì)隔熱耐火磚、耐火纖維氈和硅酸鈣隔熱板的復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)，連接通道頂部采用重質(zhì)耐火澆注料、輕質(zhì)隔熱澆注料和礦渣棉的復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)，在實(shí)際使用過(guò)程中顯現(xiàn)了優(yōu)越的耐火保溫性能。復(fù)合預(yù)制磚加澆注料的新型窯襯結(jié)構(gòu)，已經(jīng)有多條回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線的成功實(shí)踐。這種窯襯結(jié)構(gòu)將復(fù)合預(yù)制磚由錨固件固定在窯體上，這樣就完全可以實(shí)現(xiàn)在貼近窯體內(nèi)表面上再添加一層導(dǎo)熱系數(shù)較低的高鋁纖維保溫層而不會(huì)出現(xiàn)掉磚；兩行磚之間再用輕質(zhì)高鋁纖維毯及輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料和耐磨澆注料填充，更保證了砌體的整體性、牢固性及保溫性，滿足砌體長(zhǎng)期處于受震狀態(tài)的使用條件，使得窯皮溫度顯著降低，節(jié)能效果顯著。

　　3.3 窯爐余熱利用技術(shù)

　　提高窯爐熱效率不僅要從減少窯爐熱損失入手，還要合理利用窯爐生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的余熱。石灰窯爐生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的余熱主要為出窯廢氣余熱、窯爐爐體散熱以及出窯石灰所帶物理熱，這些余熱的總和甚至占到窯爐熱耗的40%～50%以上。因此，合理利用余熱對(duì)于節(jié)能降耗，提高窯爐熱效率至關(guān)重要。

3.3.1 出窯廢氣余熱利用技術(shù)

　　石灰窯出窯廢氣溫度高，煙氣量大，直接排放會(huì)造成大量能源浪費(fèi)。在實(shí)際生產(chǎn)中為了保護(hù)下游除塵器和除塵風(fēng)機(jī)，往往需要大量摻入冷風(fēng)降溫，進(jìn)一步增大風(fēng)機(jī)負(fù)荷，浪費(fèi)了大量電能。因此充分利用出窯廢氣余熱是節(jié)能降耗的重要途徑，目前出窯廢氣余熱利用主要有以下幾種途徑：

　　(1)利用出窯廢氣預(yù)熱助燃空氣、燃料和生料。通過(guò)高效換熱器的作用將石灰窯排出的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)熱交換預(yù)熱助燃空氣和燃料，不僅能夠降低排煙溫度，還可以增大入窯氣體的物理顯熱，提高燃燒溫度，減少燃料消耗，起到了節(jié)能降耗的功效。此方法已經(jīng)在回轉(zhuǎn)窯和各類(lèi)豎窯中得到了較為廣泛的應(yīng)用。此外，通過(guò)制訂合理的加出料制度，可以最大程度的利用出窯廢氣的物理顯熱預(yù)熱生料。例如，針對(duì)雙膛豎窯的運(yùn)行特點(diǎn)，合理設(shè)定每個(gè)煅燒周期的加料次數(shù)，可以保證所加物料能夠?qū)⒃撿褵�周期�?nèi)的廢氣顯熱均勻吸收，而不會(huì)出現(xiàn)廢氣溫度超高的現(xiàn)象。

　　(2)利用出窯廢氣干燥物料。以煤粉為燃料的石灰窯一般都配有專門(mén)的煤粉制備系統(tǒng)，煤粉制備系統(tǒng)需要大量熱量來(lái)烘干煤粉。石灰窯的出窯廢氣一方面煙氣量大，溫度較高，熱量足以滿足煤粉制備的需求，另一方面氧含量較低，可以保證煤粉制備系統(tǒng)的安全性。因此利用石灰窯尾氣作為煤粉烘干介質(zhì)獲得了廣泛應(yīng)用。另外，在部分廠礦，將出窯廢氣用于高爐水渣烘干制粉、用于蘭炭烘干等方面，均取得了節(jié)能環(huán)保的綜合效益。

　　(3)利用出窯廢氣經(jīng)高效煙氣-水換熱器供廠區(qū)采暖、洗浴。某工程采用熱管式煙氣--軟水換熱器回收石灰回轉(zhuǎn)窯尾氣余熱。即在回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱器和除塵器之間的尾氣管線上設(shè)置熱管式煙氣--軟水換熱器，以軟水作為熱介質(zhì)，與回轉(zhuǎn)窯尾氣通過(guò)熱管式煙氣--軟水換熱進(jìn)行一次換熱，換熱后的熱軟水大部分直接用于廠區(qū)采暖，小部分用于軟水--洗浴水二次換熱，軟水由換熱站供給，循環(huán)使用。尾氣冷卻后送入除塵器凈化，然后由排煙機(jī)排入大氣。此方案的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)煙氣溫度要求低，換熱效率高，回收的熱量大，系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

　　(4)利用出窯廢氣經(jīng)余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽。某企業(yè)在石灰回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱器出口和除塵器之間增設(shè)一臺(tái)熱管余熱鍋爐，余熱鍋爐產(chǎn)生0.6MPa的飽和蒸汽供廠區(qū)使用。另一企業(yè)，通過(guò)將回轉(zhuǎn)窯高溫?zé)煔庠谂P式余熱鍋爐中進(jìn)行換熱，通過(guò)熱管將實(shí)現(xiàn)煙氣與水之間的熱量交換，將水加熱成1.2MPa，>200℃的過(guò)熱蒸汽，并入蒸汽系統(tǒng)主管網(wǎng)。余熱利用系統(tǒng)安裝后，原有煙氣管道作為備用保留，在原有煙道和余熱利用系統(tǒng)之間可以根據(jù)需要進(jìn)行切換，確保整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

　　(5)利用出窯廢氣發(fā)展余熱發(fā)電技術(shù)。研究人員借鑒水泥窯余熱發(fā)電的成功經(jīng)驗(yàn)，正在探索適合石灰窯的余熱發(fā)電技術(shù)。水泥窯廢氣溫度較高，采用雙壓蒸汽系統(tǒng)可獲得較高的熱效率，但石灰窯廢氣溫度較低，屬于純低溫余熱，因此石灰窯余熱發(fā)電仍然需要大量的理論論證和試驗(yàn)研究工作。對(duì)于廢氣大于10萬(wàn)Nm3/h的大、中型石灰回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行廢氣余熱發(fā)電研制，已經(jīng)進(jìn)入示范工程階段。利用廢氣余熱產(chǎn)生低參數(shù)蒸汽，以汽輪機(jī)拖動(dòng)窯尾排煙機(jī)，也已確定技術(shù)方案。目前活性石灰窯低溫余熱發(fā)電的難點(diǎn)在于缺乏有效的余熱發(fā)電成套工藝技術(shù)。

　　3.3.2 石灰窯窯體散熱的回收利用

　　石灰窯窯體散熱主要以輻射熱的形式直接散失到大氣中，不僅浪費(fèi)能源，也對(duì)周?chē)�環(huán)境造成影響。但是由于石灰窯體散熱面分布范圍較大，窯體周?chē)�附屬設(shè)備較多，給窯體輻射熱的回收利用造成了一定困難。目前，利用窯體輻射熱置換成熱水用于取暖、洗浴，技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)性和合理性仍然處在研究和論證階段。

　　3.3.3 出窯石灰余熱的利用

　　出窯石灰所帶物理熱由石灰窯的石灰冷卻系統(tǒng)決定，其冷卻效果好，則出窯石灰溫度低，更多的熱量被冷卻空氣再次帶人窯內(nèi)，參與燃燒。因此，石灰窯爐冷卻帶或冷卻裝置的結(jié)構(gòu)型式對(duì)出窯石灰余熱利用起著很大的作用。通過(guò)對(duì)回轉(zhuǎn)窯的豎式冷卻器系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，改善冷卻風(fēng)的配風(fēng)系統(tǒng)，可以顯著提升冷卻器的冷卻效果，降低出料溫度。在豎窯系統(tǒng)中，以雙膛豎窯為例，其石灰冷卻裝置采用中心及周邊環(huán)形冷卻，且中心冷卻風(fēng)帽采用塔形結(jié)構(gòu)，保證通風(fēng)均勻、順暢，使得冷卻空氣能與更好的吸收石灰的物理顯熱。

3.4 自動(dòng)化及節(jié)電技術(shù)

　　3.4.1提高窯爐的自動(dòng)化檢測(cè)和控制水平

　　對(duì)各種冶金石灰窯爐而言，自動(dòng)化檢測(cè)和控制水平的高低是保證生產(chǎn)穩(wěn)定，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的重要措施。目前，隨著自動(dòng)化水平的提高，大部分石灰窯爐都采用自動(dòng)化控制方式，所有用電設(shè)備均由自動(dòng)化程序進(jìn)行控制。而對(duì)于需要根據(jù)工況隨時(shí)調(diào)整的用電設(shè)備，其控制方式及參數(shù)設(shè)定尤為重要。目前，大部分石灰窯爐自動(dòng)調(diào)節(jié)采用PID調(diào)節(jié)方式，其參數(shù)設(shè)定的合理性直接影響了設(shè)備調(diào)節(jié)的速度和精準(zhǔn)性，也決定了其在調(diào)節(jié)過(guò)程中的電能消耗。

　　熱工工藝參數(shù)的設(shè)定對(duì)石灰窯爐的煅燒起著至關(guān)重要的作用，其不僅決定了石灰的質(zhì)量，還決定了煅燒的經(jīng)濟(jì)性。例如，空燃比就是一個(gè)重要的熱工參數(shù)，設(shè)定合理的空燃比，不僅要保證窯內(nèi)燃料充分燃燒，還要減少過(guò)量空氣的加入，減小系統(tǒng)熱耗。通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，可以通過(guò)對(duì)燃燒煙氣中的CO及O2含量進(jìn)行分析，適時(shí)調(diào)整空燃比例，達(dá)到經(jīng)濟(jì)燃燒的目的。

　　3.4.2以節(jié)約電能為切入點(diǎn)的節(jié)能技術(shù)

　　電能節(jié)約技術(shù)是通過(guò)優(yōu)化措施，降低窯爐用電設(shè)備載荷或優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行過(guò)程，達(dá)到減少窯爐電耗的目的。目前，應(yīng)用在石灰窯爐上的電能節(jié)約技術(shù)主要有以下幾項(xiàng)：

　　(1)降低窯爐系統(tǒng)阻力

　　風(fēng)機(jī)是石灰窯爐的主要用電設(shè)備，其運(yùn)行過(guò)程中的功率消耗主要由供風(fēng)量及供風(fēng)壓力決定，其中供風(fēng)壓力的大小取決于窯爐的系統(tǒng)阻力，包括供風(fēng)管網(wǎng)阻力以及窯膛的流通阻力。對(duì)管網(wǎng)及窯爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，都能夠有效降低供風(fēng)系統(tǒng)的阻力。例如，雙膛豎窯在保證窯內(nèi)物料各帶停留時(shí)間的情況下，適當(dāng)擴(kuò)大斷面積和適當(dāng)降低各帶高度的方式，使窯體阻力降低20~25%，低阻力的豎窯有效地降低了電耗。

　　(2)變頻調(diào)速技術(shù)

　　采用變頻節(jié)能技術(shù)對(duì)舊有電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率，節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本。傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)主要依靠出口風(fēng)門(mén)開(kāi)度的大小來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，其實(shí)質(zhì)是改變管道中氣體阻力改變風(fēng)量。而通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)管道中的風(fēng)量，實(shí)質(zhì)上節(jié)約了氣體的能量。兩種方法比較可以發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)量相同的情況下，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速避免了風(fēng)門(mén)控制下因壓頭的升高和管阻增大所帶來(lái)的電能損失。在風(fēng)量減小時(shí)，轉(zhuǎn)速控制使壓頭大幅降低，所以只需一個(gè)比風(fēng)門(mén)控制小得多的壓頭就可以滿足機(jī)械運(yùn)行工況參數(shù)，而且節(jié)省電能，這也就是變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)的原理。例如，高溫風(fēng)機(jī)作為石灰回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線中的重要設(shè)備，主要完成兩個(gè)功能：一是調(diào)節(jié)窯內(nèi)負(fù)壓，滿足生產(chǎn)所需要的窯內(nèi)環(huán)境，二是引出煅燒后生成的廢氣。高溫風(fēng)機(jī)的控制問(wèn)題嚴(yán)重影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)能實(shí)現(xiàn)高溫風(fēng)機(jī)寬范圍、高精度的無(wú)級(jí)調(diào)速，適用性強(qiáng)；能大幅度減小電機(jī)啟動(dòng)電流，使電機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)，在電動(dòng)機(jī)不需要長(zhǎng)期高速運(yùn)行時(shí)，工作電流大幅度下降，節(jié)電效果顯著。

　　3.5 節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向

　　(1)加強(qiáng)先進(jìn)窯爐和先進(jìn)煅燒工藝的研發(fā)和推廣

　　以回轉(zhuǎn)窯、雙膛豎窯、套筒窯等為代表的先進(jìn)窯爐在產(chǎn)品質(zhì)量、自動(dòng)化程度和能耗水方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。因此，今后在新建或改擴(kuò)建活性石灰項(xiàng)目上，應(yīng)不斷加大先進(jìn)窯爐的推廣力度。

　　(2)加強(qiáng)新型窯襯結(jié)構(gòu)和窯襯材料的研發(fā)和推廣

　　選用節(jié)能型的耐火材料和窯襯結(jié)構(gòu)可以顯著減少窯體的散熱損失。窯襯材料未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是“兩高一輕”，即高溫、高強(qiáng)、輕質(zhì)，同時(shí)還要不斷提高耐材的使用壽命。

　　(3)加強(qiáng)石灰窯余熱利用技術(shù)的研發(fā)和推廣

　　石灰窯爐的余熱回收利用是冶金石灰行業(yè)節(jié)能發(fā)展的重點(diǎn)方向，目前在煙氣余熱發(fā)電等領(lǐng)域仍然存在技術(shù)難題等待攻克。

　　4.結(jié)束語(yǔ)

　　節(jié)能降耗是現(xiàn)在和將來(lái)工業(yè)發(fā)展的主題。在新形勢(shì)下，冶金石灰窯爐必須面對(duì)節(jié)能降耗挑戰(zhàn)，同時(shí)也迎來(lái)了難得的發(fā)展機(jī)遇。只有依靠科技進(jìn)步，講求經(jīng)濟(jì)實(shí)效，堅(jiān)定的走優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展道路，才能引領(lǐng)冶金石灰行業(yè)的不斷進(jìn)步和健康發(fā)展。