白云石煅烧回转窑|煅烧白云石的环保窑炉

白云石煅烧回转窑|煅烧白云石的环保窑炉于2006年开始出现在镁行业并作为煅烧白云石的设备，此设备出现后对当时的白云石煅烧是一次较大的革新。新型节能型回转窑是由缩短的回转窑和安装在窑尾的竖式预热器所组成，相当于是将传统回转窑的预热带变成了一个竖式预热器。其主要节能原理是把上部送来的白云石物料送到预热器体内，同时利用窑内煅烧后排放出来的高温废气（1000℃以上），在预热器内将物料均匀地预热到约900℃。预热过程中有约30%白云石在预热器内分解，然后再由液压推杆推入回转窑内继续煅烧，这样的煅烧工艺不仅使白云石在窑内煅烧时间大大缩短，同时也能获得较高活性度的锻白。

白云石煅烧回转窑|煅烧白云石的环保窑炉结构由（1.上料系统、2.预热器本体、3.支撑框架、4.推料装置、5.缩短的回转窑） 这种节能型回转窑主要有6部分组成，其各部分功能介绍如下： 1）上料系统：主要包括上料皮带、上部料仓、下料管等。该系统的功能是将地面上的物料自动进入预热器的顶部料仓。在保证供料稳定的同时，结构上还要保证在向预热器本体内给料时实现安全密闭，这样外界的冷空气不能进入到预热器内，预热器中的烟气也不会通过顶部料仓外溢。 2）预热器本体：它是保证物料预热到900℃左右的*重要部分，它是由预热室、悬挂装置及耐火砖衬等部分构成。该部分的结构大部分是金属构件，部分材料根据需要选用了耐热钢，耐热钢能在1000~1100℃下工作。另外，耐火砖衬结构要求密封性好，能保证物料在预热器内均匀预热并达到预热温度。 3）支撑框架：它主要包括立柱、圈梁等，主要作用是承载设备的载荷。 4）推料装置：主要包括推头、框架和连杆等部分，推头采用耐热钢铸造或焊接而成，能承受高温，借助电控和液压系统，各个液压推杆能按自动控制程序实现顺次推料。 5）缩短的回转窑：将经过预热器换热后的物料推入回转窑，并在回转窑内完成*终的烧成工作。这段回转窑较传统的回转窑要短些，省却了传统回转窑的预热带。 这种新型节能型回转窑除了比普通回转窑节能外，其环保方面也比普通回转窑好。 新型节能型回转窑能将吨煅白的能耗由原来使用普通回转窑的270kg左右标煤降低到180kg左右，节能效果达到30%。

套筒窑是于2009年开始应用于镁行业，但它*早并不是应用于金属镁行业中煅烧白云石，而是用于钢铁行业中煅烧石灰石用。套筒窑*早是由德国威尔姆斯太勒公司贝肯巴赫先生在上世纪60年代研究成功的，至今已有40多年的历史。贝肯巴赫窑大致可分为贝肯巴赫环形套筒窑(R.S.O)和贝肯巴赫矩形双斜坡式竖窑(D.S.O)两类。该两类窑的不同点在于D.S.O适用于小粒径石灰石煅烧的小型窑。R.S.O则适用于高品位的大型窑。 套筒窑的优点非常明显，套筒窑煅烧过程同时采用采用了气流的并流和逆流原理，有效地解决了生、过烧问题，提高了石灰（煅白）的活性。并流煅烧方式的优点是：物料在煅烧带上部开始煅烧时，燃料在此处于正好混合开始燃烧，温度较高，煅烧效率较高，而在煅烧带下部，白云石煅烧过程基本完成，石灰（煅白）在此处不再需要太多热量，而燃料的燃烧产物也基本将热量传递给了物料，温度降低。因此煅白活性度较高，可在360ml以上，过、生烧率低，煅白中残余CO2含量小于1.5%。如原料条件好，煅白活性度还可提高，套筒窑使用的燃料范围宽，可使用发热值低至1100kCal/Nm3的低热值煤气，且煤气压力仅为15kPa左右的常规压力。整座窑采用循环气体、高温废气换热等方式循环利用热能，其煅烧白云石热效率能达到70%以上，几乎达到热效率利用的极限。还具有自动化程度高、负压操作烟尘少、维护费用低和自动化程度高等优点，另外还具有窑体设备简单、操作方便、占地面积小等优点，是一种非常**的白云石煅烧设备。 当然，套筒窑的缺点也很明显，相对于普通回转窑和新型节能型回转窑，其投资较大，几乎相当于传统回转窑的三倍。

回转窑预热器是与白云石煅烧回转窑相连的一个设备，它可以在提高系统燃料利用率的前提下缩短回转窑的长度。预热器和回转窑通过一个传输溜槽连接，这既是来自回转窑的高温气体转移到预热器的通道，也是物料从预热器转移到回转窑进料口的通道。

　　回转窑预热器顶部料仓经下料溜管导入竖式预热器本体预热室内，同时在窑尾引风机所产生负压的作用下将来自回转窑窑尾煅烧所产生的高温烟气引到预热器内部，1000℃左右的高温烟气在穿过白云石料层时，与其发生热交换，将白云石预热至800℃以上，再由预热器周边布置的液压推料装置依次将预热好的白云石推出，穿越过料层物料缝隙的高温烟气的热量被物料大部分吸收，排出的烟气温度约为240℃左右，从而完成整个热交换过程；每个液压推料装置均采用单独的液压缸驱动耐热钢推头进行工作，通过PLC控制系统可以调节推头之间的间隔时间及推头自身的推料时间，准确控制进料量。后经下料溜槽和转运溜槽进入回转窑尾部进行煅烧。

　　1、物料悬浮在热气流中，和气流充分接触，传递面积大，比回转窑内堆积状态大3000-4000倍。传递面积的增加是气固两相热交换、质交换和化学反应速率提高的根本原因。

　　2、传递系数大，悬浮预热器为多级预热单元串联而成的气固逆流换热设备，粉体抵达换热管道时，经撒料器的冲击分散，被上升气流进一步分散，继而被气流加速，后进入等速同流阶段。在加速阶段，气固间的相对运动速度往往大于回转窑，湍流度较高，因而边界层较薄，另外因气固间温差大，因此传递系数会比较大。

　　3、传递动力大，在预热器各个换热单元中，固体颗粒和气流混合的一瞬，气固间温差较大，因而传递动力也很大。

　　回转窑预热器在回转窑设备中的主要作用是将煅烧过程中产生的高温废气进行回收用于生料的预热，这样能够有效的提高煅烧效率，并节省燃料。

白云石煅烧回转窑|煅烧白云石的环保窑炉按燃料分有混烧窑，即烧固体燃料，焦炭、焦粉、煤等。和气烧窑。气烧窑包括烧高炉煤气，焦炉煤气，电石尾气，发生炉煤气，天然气等。按窑形分，有竖窑、回转窑、套筒窑、西德维马斯特窑、麦尔兹窑（瑞士）、弗卡斯窑（意大利）等。同时又有正压操作窑和负压操作窑之分。林州现代科技中心研制设计了300立方以下的混烧窑和140立方以下的气烧窑，特别是高炉煤气和焦炉煤气燃烧的XD型节能环保石灰窑。攻克了焦炉煤气热值高，火焰短的燃烧难题，可以使剩余焦炉煤气得到充分利用。由原来的焦炉煤气“点天灯”，污染环境变为了为企业创造效益的宝贵能源。对中小钢铁企业、焦化企业、电石企业、和耐火材料工业都是非常好的节能、环保、增效的有效途径。

白云石煅烧是硅热法炼镁的重要工艺过程，传统的镁冶炼工艺中煅烧的能耗大概占原镁冶炼能耗的1/3左右，传统白云石煅烧设备往往吨镁单耗在2t标煤左右，随着近年来白云石煅烧设备和工艺的发展，白云石煅烧的能耗也不断降低。 1.传统的白云石煅烧炉窑 传统的白云石煅烧设备有普通回转窑、竖窑、隧道窑和沸腾炉等。其中竖窑出现的时间*早，回转窑应用*为广泛，而隧道窑和沸腾炉使用的很少，故本文中不做重点介绍。 竖窑（从20世纪40年代起至本世纪初） 竖窑的出现要比回转窑早。早在19世纪20年代世界上就开始用间歇式竖窑生产水泥或煅烧石灰石，20世纪40年代*早的皮江法生产厂就是用的竖窑，并在其后的一段时间内作为煅烧白云石的主要设备。 竖窑是一种不转动的立式煅烧设备，竖窑的窑型主要有直筒窑和变径窑两种[3,8]。在上世纪硅热法镁厂的规模普遍较小时（一般镁产量低于1000吨每年），竖窑应用的比较普遍[9]，它的优点是结构简单，投资小。但是老式竖窑采用煤作燃料，煤直接燃烧对环境产生较大的污染，而且与回转窑相比，竖窑产量低，能量利用率低，内衬损耗大，含有欠烧或过烧料，煅白的水化活性只能达到28%，煅白活性低，因为这些问题[8]。而且随着小镁厂的陆续关停，燃煤竖窑已基本退出金属镁行业。 虽然近年来有学者和生产实践者提出对竖窑进行改进，以便使竖窑能更好的适应白云石煅烧的需要。他们认为如果改进得当，竖窑能比回转窑的热效率高。从目前国内能查到的文献资料来看，其中就有夏德宏教授等提出将竖窑的燃料由煤改成气体燃料后能克服竖窑的一些缺点[10]。笔者也曾经在山西见过使用发生炉煤气的竖窑，从现场的情况来看，燃烧产生的黑烟基本不存在，环保情况基本较好。但需要安排工人将煅烧不合格的煅白挑选出来，这点无疑增加了白云石的单耗，也增加了劳动力成本，不适合大规模生产。 1.2普通回转窑（从上世纪50年代到现在） *早使用回转窑煅烧白云石的是日本的古河镁厂，该镁厂在1956年使用了一台Ф3.2*55m的回转窑用于煅烧白云石，日产煅白达到430t[6]。回转窑煅烧白云石，生产能力大，机械化程度高，维护操作简单，煅白活性度高，酌减少。所以一般设计规模在2000t~10000t之间的镁厂大多都采用回转窑作为白云石煅烧设备。回转窑根据其结构不同，又可分为直筒型、窑头扩大型、窑尾扩大型和两端扩大型。 回转窑煅烧白云石，可以根据窑内温度将窑分为高温、中温、低温三段无明显界限的连续区域来达到煅烧目的。煅烧温度对煅白质量影响较大，一般中间煅烧带温度控制在1150-1250℃，过高或过低均对白云石煅烧质量有影响[3]。*近的研究发现，当白云石的分解过程结束后，如不迅速将煅烧白云石从高温环境中移出，MgO晶粒长大并逐渐失去活性，而结晶增大后的MgO、CaO使煅白的水化活性降低，水化活性度降低则直接影响到还原时镁的实收率,这一点对镁生产实践很有帮助。 回转窑，可以使用固体燃料（如煤粉等）、液体燃料（重油、渣油等）和气体燃料（如焦炉煤气、兰炭尾气、发生炉煤气、半水煤气）[6,11]。近年来，使用焦炉煤气和兰炭尾气作为燃料的镁厂越来越多，基本上这些厂都是根据兰炭尾气的产量来确定镁的生产规模，很多还有自己的硅铁厂和制砖厂等，企业内部形成兰炭-镁-硅铁-蒸氧砖的循环经济模式。 虽然回转窑有上面所述的优点，但是因为回转窑内物料位于回转窑的下表面，而火焰喷枪喷出的火焰的高温带位于物料的上方，所以很大一部分热量被直接传递给了窑体内的耐火砖。另外，回转窑的排烟温度也较高，窑尾的排烟温度高达600℃以上[6,13]，导致回转窑的热利用率不高。 传统回转窑的节能实践 1.3.1烟气的余热利用 目前很多镁冶炼企业还在使用回转窑作为白云石的煅烧设备，有些厂家采用将窑尾排出的烟经过烟道集中后进入余热锅炉以回收烟气中的部分余热，用余热锅炉产生的蒸汽来带动蒸汽喷射泵产生真空，这种方式也是近年来兴起的一种回收回转窑余热的方式。根据我们的计算和在企业的实际应用情况来看，使用这种方式大概能回收烟气中热量的40~50%，根据徐日瑶教授的理论，烟气带走的余热大概占回转窑总收入热量的22.42%，所以可以计算得到，使用余热锅炉的方式大概能回收燃料燃烧热的10%左右。 通过这种方式可以提高燃料的利用率，但是也存在一些的问题。主要有需要建设较长的烟道，而且烟道的保温和密封需要消耗较多的耐火材料和保温材料，还需要较大的土建投资。而且烟气通过这段烟道的温降也是一个不容忽视的问题，再加上余热锅炉的排烟温度依然较高，达300℃以上。 另外，还存在一个蒸汽量不足的问题。如果还原车间的真空泵全部选用蒸汽喷射泵，根据计算和生产上的实际情况，如果单纯使用回转窑的烟气余热产生蒸汽用于还原车间的蒸汽喷射泵，则这些蒸汽量不能够满足还原车间所有还原罐抽真空用，这就导致在锅炉房内还必须再增加至少一台普通锅炉以满足蒸汽喷射泵所要求的蒸汽量。如果还原车间的真空泵全部选用机械泵，则余热锅炉产生的蒸汽除用作生活用气外，工艺上并不需要蒸汽。这就让这种余热回收方式陷入两难。所以使用余热锅炉来回收烟气的热量并不是一种*佳的节能方式。煅白的余热利用 由回转窑出来的煅白的温度很高，达800℃以上，蕴含大量的热能。根据计算，每吨煅白的温度每降低100℃，就可以向外散发65MJ的热量。煅烧后的煅白从窑头下落到窑下部的单筒冷却机内，经单筒冷却机冷却后排出。而气流的运行方向相反，气流从冷却机的出料口处进入冷却机内，经煅白加热后作为二次风送入回转窑。所以为了提高煅白和助燃空气的热交换效率，除增加二次风量外，还可以加长冷却机和在冷却机内增加扬料装置。

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