【技术】冶金石灰窑炉节能技术及发展方向

3.3.2石灰窑窑体散热的回收利用

石灰窑窑体散热主要以辐射热的形式直接散失到大气中，不仅浪费能源，也对周围环境造成影响。但是由于石灰窑体散热面分布范围较大，窑体周围附属设备较多，给窑体辐射热的回收利用造成了一定困难。目前，利用窑体辐射热置换成热水用于取暖、洗浴，技术方案的经济性和合理性仍然处在研究和论证阶段[9]。

3.3.3出窑石灰余热的利用

出窑石灰所带物理热由石灰窑的石灰冷却系统决定，其冷却效果好，则出窑石灰温度低，更多的热量被冷却空气再次带人窑内，参与燃烧。因此，石灰窑炉冷却带或冷却装置的结构型式对出窑石灰余热利用起着很大的作用。通过对回转窑的竖式冷却器系统进行优化改进，改善冷却风的配风系统，可以显著提升冷却器的冷却效果，降低出料温度。在竖窑系统中，以双膛竖窑为例，其石灰冷却装置采用中心及周边环形冷却，且中心冷却风帽采用塔形结构，保证通风均匀、顺畅，使得冷却空气能与更好的吸收石灰的物理显热。

3.4自动化及节电技术

3.4.1提高窑炉的自动化检测和控制水平

对各种冶金石灰窑炉而言，自动化检测和控制水平的高低是保证生产稳定，提高产品质量和产量的重要措施。目前，随着自动化水平的提高，大部分石灰窑炉都采用自动化控制方式，所有用电设备均由自动化程序进行控制。而对于需要根据工况随时调整的用电设备，其控制方式及参数设定尤为重要。目前，大部分石灰窑炉自动调节采用PID调节方式，其参数设定的合理性直接影响了设备调节的速度和精准性，也决定了其在调节过程中的电能消耗。

热工工艺参数的设定对石灰窑炉的煅烧起着至关重要的作用，其不仅决定了石灰的质量，还决定了煅烧的经济性。例如，空燃比就是一个重要的热工参数，设定合理的空燃比，不仅要保证窑内燃料充分燃烧，还要减少过量空气的加入，减小系统热耗。通过自动调节技术，可以通过对燃烧烟气中的CO及O2含量进行分析，适时调整空燃比例，达到经济燃烧的目的。

3.4.2以节约电能为切入点的节能技术

电能节约技术是通过优化措施，降低窑炉用电设备载荷或优化设备运行过程，达到减少窑炉电耗的目的。目前，应用在石灰窑炉上的电能节约技术主要有以下几项：

(1)降低窑炉系统阻力

风机是石灰窑炉的主要用电设备，其运行过程中的功率消耗主要由供风量及供风压力决定，其中供风压力的大小取决于窑炉的系统阻力，包括供风管网阻力以及窑膛的流通阻力。对管网及窑炉结构进行优化，都能够有效降低供风系统的阻力。例如，双膛竖窑在保证窑内物料各带停留时间的情况下，适当扩大断面积和适当降低各带高度的方式，使窑体阻力降低20~25%，低阻力的竖窑有效地降低了电耗。

(2)变频调速技术

采用变频节能技术对旧有电气系统进行改造，提高电动机运行效率，节约电能，降低生产成本。传统风机主要依靠出口风门开度的大小来调节风量，其实质是改变管道中气体阻力改变风量。而通过改变电动机的转速来调节管道中的风量，实质上节约了气体的能量。两种方法比较可以发现，在风量相同的情况下，调节转速避免了风门控制下因压头的升高和管阻增大所带来的电能损失。在风量减小时，转速控制使压头大幅降低，所以只需一个比风门控制小得多的压头就可以满足机械运行工况参数，而且节省电能，这也就是变频调速节能技术的原理。例如，高温风机作为石灰回转窑生产线中的重要设备，主要完成两个功能：一是调节窑内负压，满足生产所需要的窑内环境，二是引出煅烧后生成的废气。高温风机的控制问题严重影响到整个系统的运行稳定。应用变频调速技术能实现高温风机宽范围、高精度的无级调速，适用性强;能大幅度减小电机启动电流，使电机启动平稳，在电动机不需要长期高速运行时，工作电流大幅度下降，节电效果显著[10]。

3.5节能技术的发展方向

(1)加强先进窑炉和先进煅烧工艺的研发和推广

以回转窑、双膛竖窑、套筒窑等为代表的先进窑炉在产品质量、自动化程度和能耗水方面具有显著优势。因此，今后在新建或改扩建活性石灰项目上，应不断加大先进窑炉的推广力度。

(2)加强新型窑衬结构和窑衬材料的研发和推广

选用节能型的耐火材料和窑衬结构可以显著减少窑体的散热损失。窑衬材料未来的发展趋势是“两高一轻”，即高温、高强、轻质，同时还要不断提高耐材的使用寿命。

(3)加强石灰窑余热利用技术的研发和推广

石灰窑炉的余热回收利用是冶金石灰行业节能发展的重点方向，目前在烟气余热发电等领域仍然存在技术难题等待攻克。

4.结束语

节能降耗是现在和将来工业发展的主题。在新形势下，冶金石灰窑炉必须面对节能降耗挑战，同时也迎来了难得的发展机遇。只有依靠科技进步，讲求经济实效，坚定的走优质、高效、节能的可持续发展道路，才能引领冶金石灰行业的不断进步和健康发展。