煅燒活性石灰的主機設備——回轉窯

　　隨著石灰煅燒技術的發展和需要，用來煅燒冶金爐料的窯爐很多，而用作煅燒活性石灰的窯爐型式也愈來愈多，其中，一般常見的有：

a、豎式預熱器和豎式冷卻器的回轉窯

b、帶爐篦子式回轉窯

c、冷卻筒式回轉窯

d、 新型豎窯

e、雙（套）筒豎窯

f、并流蓄熱式豎窯

g、逆流筒機械化混料立窯

雖然，在不同型式的窯爐（包括一般型式的普通窯爐）上，都可以用來煅燒石灰或活性石灰。但是，在冶金行業中，特別是在大工業生產中，回轉窯仍然是一種較為常見的、被廣泛使用的煅燒窯爐。因為，它即可以用來煅燒耐火材料，又可以用來煅燒冶金爐料，水泥熟料等。

回轉窯，是一種可以旋轉的窯爐。按其煅燒工藝劃分：有濕法、半干法和干法生產工藝。按煅燒性質劃分：濕法以生產水泥為主，干法以生產石灰為主，而界于濕法和干法之間的半干法，是將原料破碎后，成球再煅燒，它則以生產耐火材料為主。

在煅燒活性石灰的回轉窯中，窯型是各有不同的。如：

a、帶豎式預熱器和豎式冷卻器的回轉窯

b、帶爐篦子式的回轉窯

c、帶冷卻筒式的回轉窯。

這也就是說，回轉窯按窯體特征劃分，有窯型的不同。按窯內廢氣利用裝置劃分，則有預熱裝置的不同等。

一、回轉窯

1）設計與材質

對于一套回轉窯系統的選型與設計,從工藝角度上講，應該以注重掌握回轉窯的熱工特性為基礎、結合它的熱工特性去了解相關的回轉窯知識。

在一套回轉窯裝置的設計內容中，首先應該考慮的是，回轉窯與所要煅燒物質的相適應性。其中，物料衡算與熱量衡算，是回轉窯設計的基礎。單位面積產量指標，是回轉窯設計內容中重要的依據之一。

而回轉窯的長度與內徑之比（L/D），則更能反映回轉窯的熱工特性。由于回轉窯筒體長度和直徑對煅燒效果有直接的影響，存在著對流傳熱條件不同，低溫傳熱效果不同等問題。

隨著活性石灰煅燒工藝的發展，根據活性石灰產品的性質需要，在對煅燒活性石灰回轉窯窯型的選用上，開始廣泛地采用了以窯筒體長度較短、直徑較大的窯型。

以1978年從德國克勞斯·馬菲公司引進的，國內第一套帶豎式預熱器和豎式冷卻器的回轉窯為例：對回轉窯筒體制造材質的選擇，其鋼板厚度約為20－40mm，編號為MRST37.2鋼板為材料。窯筒體與大齒圈之間的連接是根據受熱與膨脹的需要，采用彈簧鋼板連接。

對窯體安裝的基本條件，應根據設計要求，以窯體中心線與兩個托輪的中心連線的夾角為60°時，為最佳狀態。托輪組的數量，應考慮窯體的長度及窯筒體的材質要求而設置。

根據活性石灰產品的特性和煅燒的需要，在回轉窯內不設置擋料圈，而是依靠窯兩端的收口來保證料層厚度。物料在窯內的運動，則是通過窯體的安裝斜度，在窯體的轉動中，從高點向低點運動。窯體斜度通常是指：窯軸線的升高與窯長的比值，習慣上取窯斜線角α的正弦值Siaɑ，當窯體斜度為3％時，其傾斜角為1°43‵。

物料在回轉窯內的運動形式，是在不考慮物料顆粒在窯壁和料層內部的滑動和顆粒大小的影響時，物料隨著窯體的回轉，A點處的物料由于摩擦力的作用，沿窯壁慢慢上升。當物料表面與水平面形成的角度，等于物料的靜止角時，則物料顆粒在重力的作用下，將沿著料層表面滑落下來。由于回轉窯有一定的傾斜度，則原在A點處物料不會在落到原處，而是向前移動一段距離，落在C點處。然后由C點重新波動到D點，二次落到E點。如此不斷前進，是物料在窯內運動的理想狀態。

從煅燒工藝角度上要求，我們對與回轉窯相關的基本技術性能的了解內容一般有：

a、填充系數

所謂填充系數是指：在煅燒過程中，物料在窯內占有的體積與窯內有效空間體積的比率被稱之為填充系數或填充率。

b、回轉窯筒體內表面積

回轉窯筒體內表面積是指：回轉窯筒體內，可與物料接觸的，襯磚的表面面積。

c、窯體截面積

窯體截面積是指，回轉窯筒體的某一截斷面內，可與物料接觸的襯磚表面面積。

d、單位面積產量指標

單位面積產量指標是指：回轉窯在某一單位實際生產時間內，按窯體單位襯磚內表面積計的產品數量。

2) 內襯材料

在帶豎式預熱器和豎式冷卻器的回轉窯中，由于煅燒特性的需要，在三大容器內分別砌筑著不同材質、不同類型的耐火材料。它們在煅燒過程中發揮著重要的耐熱、隔熱、傳熱作用。為此，結合熱工工藝理念，應該對耐火材料有一個基本上的認識。

內襯材料，也就是耐火材料。所謂耐火材料，是指耐火度不低于1580℃的無機非金屬耐火材料。耐火材料在無荷重時抵抗高溫作用的穩定性，即在高溫無荷重條件下不熔融軟化的性能。被稱之為耐火度。它表示著耐火材料的基本性能。如何區分耐火材料，按其主要成份的化學性質可分為：酸性、中性、堿性三大類。

—— 酸性耐火材料有：硅石質、粘土質。

—— 中性耐火材料有：高鋁質、鉻質、碳質。

—— 堿性耐火材料有：鎂質、白云石。

在煅燒活性石灰的回轉窯上，如何選擇其內襯，即耐火材料材質的首要基礎條件是，耐火材料應該滿足工作條件的要求。

回轉窯屬于周期性加熱窯爐，對內襯材質的使用一般有較低的熱量要求。根據活性石灰的理化性質及煅燒要求，硅，酸質耐火材料一般是不用作窯襯的。這也就是說，在對煅燒石灰的回轉窯內襯材質的選擇上，不論是選用何種材質時，都必須要選擇堿性或者是中性耐火材料。

在一般情況下，在對回轉窯燒成帶永久層襯磚采用粘土磚鋪設時，是以即考慮了它的隔熱保溫效果，又考慮了投入的成本為依據的。

對回轉窯燒成帶耐火材料的選擇，則應著重考慮到其燃燒溫度較高，襯磚必須具有較高的耐火性能，并能抵抗堿性物資的侵蝕性能。因此，通常多采用鎂鉻質耐火材料進行砌筑。與此同時，隨著耐火材料技術的發展，在回轉窯燒成帶內已較為廣泛地使用了鎂鋁堅晶石

回轉窯的進料端，因界于燒成和預熱階段之間，對耐火材料的選擇，應著重于考慮，耐火材料應具有一定的耐火度和耐磨性，通常選用高鋁質和粘土質襯磚。

而在回轉窯的卸料（出口）處，由于存在著物料移動磨損大，溫度變化快，物料溫度高，二次風沖擊大的特點。對襯磚要求有一定的耐火性能和抗熱震性以及耐磨性，則以選用剛玉質或高鋁質耐火材料砌筑為宜。這也就是說，對回轉窯內耐火材料的選擇內容中，應充分地考慮到它們的耐火度、高溫荷重變形溫度、高溫體積穩定性、熱震穩定性、抗渣性和真空性等高溫使用性質。

近年來，隨著耐火材料技術的發展，在活性石灰回轉窯的進出料端，選用可塑澆注耐火材料的窯型也已日見成型。

3）工作原理

帶豎式預熱器和豎式冷卻器的回轉窯的工作原理與其他類型的回轉窯相同：為負壓生產。

所謂壓力，是指垂直作用于單位面積上的力。被稱之為壓強，簡稱為壓力。正壓是指高于大氣壓力的靜壓。負壓是指小于大氣壓力的靜壓。

從化學角度講，負壓生產，更有利于石灰石的煅燒分解，因為CaCO₃的分解是產生氣體（CO₂）的反應。它的操作原理為逆流操作。物料與氣流以逆向形式對流運動。

根據回轉窯的工作原理和操作原理，保證回轉窯內氣體流速的穩定和在理論概念上的適當增加，有利于窯內對流換熱。

回轉窯內氣體流速的大小，一方面影響對流傳熱系數，進而影響傳熱速度，產量及熱量消耗。另一方面，則影響窯內的飛灰生成量，進而影響原料的消耗量。當氣體流速過大時，雖然傳熱速度提高了，但氣體在窯內的停留時間也相應地減少了，其總體傳熱量被相應地減少了，也由此而造成了出窯氣體溫度的升高，增加了熱耗。并且，過大的氣體流速，必然又會造成窯內的飛灰量增多，因此，流速過大并不相宜。反之，氣體流速過小時，窯內的產量會因傳熱效果不好而下降，熱耗也會相應增大，因此也不合適。

在回轉窯系統內，預熱、煅燒、冷卻三者之間的關系是相互影響，相互制約的。物料在預熱器內被預熱的同時，要求具有一定比例的分解率，這是活性石灰產品在回轉窯內完成煅燒的需要。分解率能表示物料被預熱的質量。它對窯內的煅燒質量影響很大，有效的分解率，有利于提高和穩定預熱溫度。具有良好分解率的石灰石進入回轉窯后，很容易在高溫作用下，完成分解而生成石灰。有助于提高助燃空氣溫度。高質量的石灰與助燃空氣（二次風）進行充分地熱量交換，使燃料在燃燒時，能夠得到高熱空氣（二次風）的助燃幫助，從而提高了燃料的燃燒質量。有效地保證了回轉窯煅燒系統內溫度的穩定，達到了提高熱效率的目的。

根據活性石灰的煅燒機理和回轉窯所具有的獨特特點，活性石灰一般在回轉窯內即可完成煅燒。因為，回轉窯內的溫度較其它窯爐易于掌握、調整和控制，受到煅燒的CaCO₃能夠得到較為均勻的熱量。

石灰石在回轉窯內呈翻動滾落運動，能夠均勻地吸收火焰產生的輻射熱而進行分解，同時，還具有吸硫、含硫量低，雜質少，活性度高，并能煅燒顆粒較小的石灰等優點。

4）特點比較

對采用回轉窯來煅燒活性石灰的工藝技術，與其它形式的窯爐進行比較時，回轉窯的性能特點基本上體現在以下幾個方面：

a、回轉窯在煅燒過程中，由于物料處于翻滾狀態，受熱均勻，燃燒裝置溫度容易控制，煅燒質量好，石灰產品活性度可達350－400ml，而且石灰污染小，有利于獲得高純度石灰。

b、回轉窯可以煅燒較小粒度的原料（5 mm以上即可），能夠提高原料的利用率，且由于原料粒度較?。ㄒ话銥?/span>20－50 mm），產品不需破碎即可直接用于轉爐煉鋼。

c、回轉窯煅燒冶金或活性石灰，單位產品熱耗約為5000kj/kg，比逆流單筒機械化混料立窯熱耗低，但比并流蓄熱式豎窯高15－30％。

d、回轉窯煅燒過程機械化程度較高，操作工藝易于控制，生產量大，適用于冶金、冶煉等大工業的需要。

e、回轉窯煅燒系統機械設備多，重量大，因此，單位產品耗鋼量較大，投資較高。

f、回轉窯系統設備占地面積大，比并流蓄熱式豎窯單位產品耗鋼量大3－5倍，投資高出50－80 ％，占地面積高出1倍。

g、物料在回轉窯內磨損大，產品粉末多，對原料強度有一定要求，有的原料在豎窯中煅燒可得到較好的塊度石灰，而在回轉窯中煅燒則可能產生大量粉末，成品率低。