白煤為燃料的石灰窯操作技術探討

董艷紅，劉勝進

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 0 6 3 3 0 5）

技術討論

白煤為燃料的石灰窯操作技術探討

董艷紅，劉勝進

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 0 6 3 3 0 5）

主要介紹了以白煤為燃料的大型混燒豎式石灰窯生產操作方面經常出現的問題，分析了出現問題的原因，提出了相應的解決辦法。

石灰窯；白煤；操作調節

隨著制堿行業微利時期的到來，各制堿企業相繼把煅燒石灰石所用的燃料由價格較高的焦炭改為價格相對低廉的白煤，以降低制造成本。由于焦炭和白煤在發熱量、氣孔率、機械強度等方面的內、外在品質不同，其燃燒速度、燃燒狀況也有較大差異，從而影響了石灰窯的生產能力，增加了操作調節難度。下面對一些常見的影響因素進行分析探討，提出相應的解決辦法。

1 混合料在窯內的分布效果

由于白煤比焦炭的比重大，相對塊數少，強度低，在儲運過程中容易破裂，產生較多煤末，導致在窯內形成的有效燃燒點少，再加上白煤比焦炭摩擦阻力小，下落速度快，會影響一次混合效果。所以混合料在窯內的分布效果較差，對窯況的穩定和指標的優化有較大的影響。為了盡量消弱不利影響，可通過以下方法提高物料的混合效果：

1）從源頭抓起，嚴把進料關，并通過對貨場的白煤進行破碎、篩分，以保證進窯白煤所含煤末少，粒度均勻，滿足生產要求。

2）通過改變石稱斗或煤稱斗下料口形狀和尺寸，來實現煤、石的同步下落，從而提高一次混合效果。

3）通過適當提高石層的方法來拉長物料的下落空間，以增加物料在下落過程中相互的碰撞和迸濺機率，從而改善混合效果。結合提高石層會降低窯內物料的高度，降低熱效率等多方面因素綜合考慮，白煤窯可比焦炭窯的石層高0.2～0.3m為宜。

2 白煤燃燒速度對石灰窯生產能力的影響

焦炭的氣孔率為4 0%～5 0%，白煤的氣孔率為4%～1 0%，可以認為焦炭的燃燒是表面和內部同時進行的，只不過內外燃燒的強度不同。而白煤基本上只是表面燃燒，所以同等條件下，白煤比焦炭的燃燒時間長1 2%～1 5%，這樣就導致白煤窯煅燒區過長，煅燒溫度偏低，因此以白煤為燃料的石灰窯在生產能力方面受到很大制約。以內徑5m的窯為例，使用焦炭每小時最大生產能力可達3 5t石灰石，而使用白煤只能達到2 5t。另外由于白煤燃燒速度慢，灰窯操作調節反應遲緩，同等條件下，要恢復事故狀態下的窯況，白煤窯要比焦炭窯多用2～3倍的時間。通過總結摸索，我們認為可采取以下方法來盡量提高生產能力：

2.1 減小石灰石粒度

適當減小石灰石粒度，縮短分解時間，提高生產能力。減小原料粒度的負面影響就是增加了窯內阻力，但目前制堿行業大部分石灰窯的風機都是為焦炭窯所匹配的，功率都在2 0 0kW左右，白煤窯產量小，風機完全能夠克服因減小粒度而帶來的阻力。石灰石粒度可由5 0～1 5 0mm減小到5 0～1 3 0mm。由于白煤本身存在熱裂壞性的特點，加上減小白煤粒度的同時會產生大量的煤末，所以白煤粒度不必減小，保持在2 0～5 0mm即可。

2.2 大風旺燒

白煤窯必須走大風旺燒的路線。風量大燃料周圍的風速就快，包裹在燃料表面的氣膜更新速度快，氣膜層薄，從而提高了燃燒速度。保持窯內氣速還便于將石灰石分解出來的二氧化碳及時帶走，使反應向正方向進行。另外只有在空氣充足的情況下燃料才能充分燃燒，釋放出全部熱量，C＋O2＝C O2＋3 5 9.4k J／m o l。從而提高煅燒溫度和生產能力。而空氣不足時2 C＋O2＝2 C O＋2 1 9k J／m o l，不但增加了窯氣一氧化碳濃度，還減少了燃燒熱，降低了燃燒速度、煅燒溫度和生產能力，還會造成灰生燒、下火等操作事故，引起窯況混亂。因此白煤窯必須要時刻確保空氣的略過剩，過剩系數不能小于1.0 5，沒有極特殊情況不能大減風，即便是在處理煅燒區上移時，也不要大減風，可以通過短時間增加上石量等方法來控制頂溫恢復煅燒區，要時刻保證讓煅燒區內的燃料始終處在大火旺燒的狀態，這樣不但提高生產能力，對降低煤耗，穩定窯況起到至關重要的作用。

2.3 提高石灰窯的徑高比

現在制堿企業的石灰窯的徑高比大多在1∶6，有的廠家為提高產能還對石灰窯進行了擴徑改造，這對使用焦炭為燃料的窯來講肯定收到一定的效果，但對白煤窯來說就會事得其反，因此各廠家在新建石灰窯時要綜合考慮，如果長期以白煤為燃料，就必須增加灰窯的徑高比，以消除白煤燃燒速度慢的不利因素，從而提高生產能力。

3 白煤質量變化引起的窯況波動

白煤是一種天然礦物質，受產地、地質結構、形成條件、加工儲運等多方面的因素的影響，其內在和外在質量變化較大，給穩定窯況和優化指標帶來很大困難。尤其是在同時使用不同產地的白煤時尤為突出，其發熱量、機械強度、熱裂壞性、粒度、含煤矸石量等條件隨時都有可能發生變化，給穩定窯況帶來很大困難。這也是白煤窯生產操作中最難掌控的關鍵點。為了盡量降低這些不利因素的影響，可以采用以下方法：

3.1 從源頭入手，先知先入

在保證采購質量的前提下，生產操作和管理人員必須對所使用的燃料有清楚的了解，經常到貨場和窯前查看燃料質量的變化情況，結合白煤的各項分析數據，在第一時間及時合理的對煤比進行調整，只有這時的調節才是最超前和最有效的調節，能夠達到事半功倍的效果。如果等原料進窯，窯況發生變化后再去調整，既費時又費力，還會增加消耗，影響窯的正常生產。

3.2 適當加大配煤率，提高灰窯的適應力

焦炭的質量相對穩定，我們可以通過熱量衡算找出合適的焦比，然后走邊緣路線，達到節能和優化指標的目的。前面已闡述了白煤的特性，即便是窯前工作做得再認真仔細，也難已完全消除燃料變化帶來的影響，如果也走邊緣路線，肯定會引起窯況波動，所以在熱量衡算的基礎上再多加1～2k g煤比是完全必要的，這樣也在一定的范圍內提高了灰窯的適應力，對穩定窯況起到積極作用。

3.3 合理控制頂溫，減少白煤熱裂壞性帶來的損失

在白煤加熱的過程中，當白煤內部所產生的熱應力超過白煤的破壞力時就引起白煤爆裂。爆裂的煤屑大部分被窯氣一起帶出，造成熱量損失。根據實驗發現白煤爆裂溫度范圍為3 0 0～5 0 0℃，因此通過用合理控制頂溫的方法可以有效地控制白煤爆裂的位置，使其盡可能在較深的料面以下爆裂，以減少爆裂熱量損失，從而穩定窯況。綜合各方面因素白煤窯頂溫應控制在2 0 0℃以下。

4 窯況波動的原因及恢復

石灰窯本身是一個十分精細、敏感和抽象的操作單元，又鑒于白煤質量波動較大、較頻繁，燃燒和反應速度較慢，操作彈性小，對風量使用比較敏感，生產過程中影響環節較多等因素，當窯況發生變化時給判斷誘因和恢復窯況帶來較大困難。其中灰生燒、灰溫高、下火是白煤窯經常出現的問題。

4.1 煤比低或煤質突然發生變化

白煤窯煅燒溫度低，煅燒區長，熱效率低，當煤比低或煤質發生變化，尤其是煤質變化不能第一時間發現調整時，肯定會導致灰溫高，灰生燒，嚴重時出現下灰帶火現象。這種情況如果煤質變化時間較短，窯虧熱較少，幾個小時后就會好轉。如果持續時間較長，窯況就會出現大的波動，處理起來比較困難，處理時間長，對窯的生產能力影響較大。這種情況只有通過加大煤比減少上石的方法來恢復窯況。在調整過程中加煤比的力度要做到狠、快、準，這樣有利于窯況的盡快恢復。

4.2 用風量小

如前所述，白煤窯必須要走大風旺燒的路線，如果風量用的過小，一方面燃料燃燒速度慢，白煤不能在煅燒區內充分燃燒，未燒完的白煤被帶到冷卻區，會出現灰生燒、灰溫高、生石灰帶煤核現象。另一方面燃料在氧氣供應不足的情況下，燃燒會生成大量一氧化碳，所釋放出來的熱量只是有氧燃燒的2／3，也會出現上述狀況。因此，白煤窯時刻保持空氣過剩系數是必須要堅持的原則。

5 結 語

只要真正了解和掌握白煤的性質，針對其特性，深入細致地開展工作，不斷總結摸索操作調節經驗，就會不斷提高操作水平和掌控能力，搞好白煤窯的生產，為企業創造更多的效益。

［1］ 陳學勤.氨堿法純堿工藝［M］.沈陽：遼寧科學技術出版社，1 9 8 4

［2］ 大連化工研究設計院.純堿工學［M］.北京：化學工業出版社，2 0 0 4

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