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湖南涟钢冶金材料科技公司600t的麦尔兹石灰窑如今并流蓄热式（PFR）石灰窑代表了目前最现代化的石灰生产技术，国内已经广泛使用。优点有其生产的产品质量高（石灰活性度高，残余二氧化碳低）适合高品质炼钢的需求；自动化程度高，日常生产简易、安全、可靠；热能消耗最低等。我们对麦而兹所用石灰石介绍下:麦尔兹窑石灰石质量要求各种石灰坚窑都提倡精料入炉，麦尔兹窑显得尤为重要。竖窑煅烧物料都是通过物料和气流间的固相和气相热交换，窑内气流分布与流速直接决定着竖窑的热工制度。入窑石灰石的纯净度与块度比决定着窑内料柱的透气性。所谓精料包括石灰石的化学成分稳定、低熔物较少、块度均匀（即块度比小于2）以及泥沙杂质少等方面。对于麦尔兹数和难度。别外，对石灰石的晶相及热震性能亦有要求。晶粒粗，热震性差，受热易爆裂，这样的石灰石既使化学成分再好也不能使用。石灰石化学成份%典型的石灰石化学成分要求：CaOMgOSiO2SP酸不溶物灼减≥53%≤1.5%≤1.2%≤1%≤0.01%1.543.9%晶粒大小石灰石均是晶粒在形成沉积过程中出现的。晶粒结构不同在密度和硬度方面变化也很大。微＜4nm细4-50nm中等50—250nm粗＞250nm（高达约1000nm）石灰石颗粒形状在某种程序上取决于晶粒的微晶结构但也取决于粉碎机器的粉碎性能。建议使用立方形或球形状的石灰石。可能的话尽量应避免使用层状或片状石灰石。石灰石的结晶构造不仅决定了它的致密性和强度，而且与焙烧后的石灰活性度、强度有密切关系。石灰石晶粒度小煅烧后得到的石灰活性度高，反之则活性度低。孔隙度和密度通常使用型石灰石的视孔隙度和视密度的某些数据在表中给出。工业用石灰石由于再结晶形成条件和程度不同所引起了很宽范围的视孔隙度（0.1-40%）和视密度（1.50-2.90g/cm3）。工业用石灰石的视孔隙度和视密度孔隙度视密度（g/cm3）在110℃密实高钙石灰石0.1到3多达2.7大理石0.1到2.02.7到2.8白垩15到＞401.5至2.3白云石＜1到＞102.7至2.9堆密度和粒径堆密度以多组合的粒子或结块为特点,它是通过测定已知容积中所含松散材料的总质量而确定的。堆密度主要取决于石灰石的视密度、其粒度分布及其形状。粒径比为2∶1的碎石灰石、过筛石灰石一般具有1.3-1.6g/cm3的堆密度。碎石灰石，包括细粒石灰石，具有1.6-1.75g/cm3的堆密度。机械强度和耐磨性强度石灰石的机械强度和耐磨性强度必须满足一定的要求以免破、碎裂。输送或通过窑时石灰石颗粒破裂导致产生细粒将降低窑的透气性，气流和传热会受到严重影响。石灰石的抗压强度从10MPa到200MPa不等。麦尔兹窑内使用的石灰石的抗压强度不应低于30MPa。石灰石特性数据项目石灰石数据膨胀系数20-50°：0.000005/℃从20℃加热到800℃时的石灰石的总膨胀约为2-2.5%导热性高钙石灰石:130℃1.6341W/Mk白云石质石灰石:123℃1.4246W/MK综合比热CaCO3100℃0.874kJ/kg℃800℃1.104kJ/kg℃CaO100℃0.786kJ/kg℃800℃0.887kJ/kg℃强度抗压强度：10-200MPa绝对强度：5-20MPa抗折强度：2-7MPa煅烧过程的有关实验研究加热期间，石灰石经过下列若干阶段的物理化学变化。煅烧化学反应从石灰石的颗粒表面开始并且随着进一步的反应而移至中心部分。传质和传热在此过程并行发生。在图中可原则上分5个步骤（a-e）描述物理化学现象。a．通过对流和辐射从周围区域传热至石灰石颗粒表面。b．通过煅烧的石灰区域的热传导。c．在进人中心部分的过程中通过石灰一石灰石接触面的化学反应吸收热。石灰石分解成石灰。d．所产生的CO2从中心部位扩散到颗粒表面。e．C02从颗粒表面扩散至周围。步骤b，c和d主要取决于原料而步骤a和e受窑煅烧过程影响强烈。颗粒直径及其密度决定这些进程的速度。在提高的工作温度条件下，机械性能（尤其是石灰石晶体容积）在不同的煅烧阶段发生变化。从图中立方颗粒试样可以看出：a,b．在第一部分加热过程期间，从室温到煅烧温度，石灰石膨胀。c．开始表面煅烧，表面区域的孔隙容积增大而试样容积保持不变。d．完成煅烧后，试样达到最大的孔隙度，但立方体容积仍未变化。e．在温度增高和增加煅烧时间时，石灰晶粒开始烧结成块在1400℃、b）1300℃、c）1200℃、d）1100℃、e）1000℃时的高钙生石灰的视密度及温度以及煅烧时间如图所示，由于孔隙容积的影响，生石灰的反应性与视密度不成正比。高钙生石灰的反应性和视密度之间的关系.图中展示较大颗粒尺寸（a）比给定工作温度时的较小的颗粒尺寸在窑内需要更长的停留时间高钙石灰石密实球面煅烧时间a）15cm，b）12．5cm，c）l0cm，d）7．5cm，e）5cm，f）2．5cm麦尔兹窑工艺工艺流程如下：矿石原料经筛分，合格原料进入过渡料仓称量后，物料进入有效容积3.5m3上料小车。上料小车由料车卷扬机系统提升至窑顶卸料。窑顶设有7.5m3料仓'矿石料首先倒入7.5m3料仓，然后经振动给料机、可逆皮带机、分别给两个称量漏斗。物料称量后经过进料阀门（或布料装置）分别进入双膛竖窑的炉膛内煅烧热工煅烧温度900-1200度。煤气加压后由管道送到双膛竖窑。燃烧和石灰冷却的风量由鼓风机站的风机供给。鼓风机站设有助燃风机、石灰冷却风机、喷枪冷却风机。煅烧后的窑内烟气由管道送入烟气除尘装置，除尘后经烟囱排放。成品经运输储存后外运给用户。工作原理麦尔兹窑有两个平行的窑膛，并通过窑体下部的连接通道相连，煅烧工艺有两大特点：并流和蓄热。所谓并流就是在石灰石煅烧时，燃烧产物和石灰石一起并列向下流动这样利于煅烧出高质量的活性石灰。所谓蓄热就是窑膛l的燃烧产物——高温废气通过两窑膛下部的连接通道进入窑膛2。在窑膛2高温废气向上流动，将预热带的石灰石预热到较高温度，把热量积蓄起来。同时高温废气下降到一个很低的温度后排出窑膛。冷却空气和热的石灰发生热交换后亦将热量储存起来参与和冷的石灰石热交换。这种工作原理充分地利用了废气和石灰余热，保证了该种窑具有很高的热效率。麦尔兹双膛竖窑两个窑膛的功能（煅烧和蓄热）交替互换。即一个窑膛煅烧，另—个窑膛蓄热，12-15分钟后开始换向，两个窑膛的功能随之互换。其详细的生产工艺叙述如下（煅烧原理见示意图）：麦尔兹双膛竖窑属于正压操作，在正常生产情况下，连接通道处压力保持在15-35kPa之间，并且始终是煅烧的窑膛压力高于非煅烧的窑膛压力，从而保证了气体在窑体内的正常流动。在第一个煅烧周期，助燃空气从窑膛1的顶部进入，并在压差的作用下向下流动。在预热带，助燃空气一边向下流动，一边被热的石灰石预热升温（在烘窑期间，石灰石已被热烟气预热到较高温度）。在到达煅烧带时，与此处均匀布置的喷枪输送进来的煤气混合。因为此处的石灰石已具有很高的温度，当空气和煤气的混合物接触到赤热的石灰石时，便立即燃烧。这样，空气和煤气的燃烧产物和石灰石一起向下流动，这个工艺过程就称为“并流”。并流能够使燃烧火焰与原料石灰石直接接触，并且在很高的热交换效率下石灰石开始煅烧。在到达煅烧带末端时，燃烧废气温度相对降低，又可保证石灰石能够在均匀轻烧状态下完成煅烧。煅烧完成后，生成的石灰进入冷却带，与从窑底供入的石灰冷却空气接触，进行热交换，使石灰温度降到60-80℃，然后进入窑底料仓，再经窑底振动给料机卸出。石灰冷却空气与石灰完成热交换后，温度升高积蓄热量，并上升到连接通道处，与燃烧废气混合，进入窑膛2。在窑膛2内，废气由下向上上升，穿过煅烧带后，到达预热带。在预热带，刚装入的石灰石相当于一个大的热交换器。废气与石灰石接触进行热交换，把余热释放给石灰石后下降到120-180℃，从窑顶排出。石灰石吸收了废气余热后，温度升高，把热量积蓄起来，等待下一周期来预热从窑顶供入的助燃空气（这种石灰石先吸热再放热的工艺过程就称为“蓄热”）。一个持续12分钟的煅烧周期完成。一个煅烧周期完成后，各种气体介质发生以下变化：·助燃空气和石灰冷却空气停止向窑内供入,打开各自的释放阀排入大气；·煤气停止向窑内供入，从大回流管道回到煤气管网中；接着，各换向阀（包括助燃空气和废气换向阀、煤气换向阀、喷枪冷却空气换向阀）开始换向，换向时间约需50~60秒。换向期间，活性石灰从窑底卸出。换向完成后，助燃空气和煤气进入窑膛2；喷枪冷却空气转入窑膛l喷枪，对喷枪进行冷却；燃烧废气从窑膛l顶部排出；石灰石从窑膛l顶部装入。这样第二个煅烧周期开始。窑体内衬及维护麦尔兹窑体由内到外由镁砖(煅烧带和通道支撑拄为特殊镁砖、冷却段下部为高铝砖）、陶瓷纤维毯、轻质保温砖（密度1.0g／cm3）、轻质保温砖（密度0.6g／cm3）、硅钙板和硅钙板钢壳组成。下图展示燃烧段区域耐火衬里的典型截面点火时间（h）耐火材料典型升温曲线麦尔兹窑工艺控制和操作麦尔兹窑工艺控制工艺计算以日产400吨的麦尔兹窑为例：（示例）COCO2O2H2SN2CH4H2焦油含量15-25%8-13%＜1%＜200mg/m324-26%7.5-12%18-25%＜10mg煤气成份（体积百分数）煤气消耗量的计算以煤气的发热值4.18×1675kJ/Nm3，石灰单位热耗4.18×890kJ/kg石灰，为计算依据:400t/d石灰窑每小时煤气平均消耗量为：400/24×（890×4.18/1675×4.18）×103=8856Nm3/h加压机流量计算Ve=8856×60/55=9660Nm3/h（每小时除去5分钟换向时间）选用一台6042Nm3/h的罗茨风机，另一台调速后使流量到3620Nm3/h来保证煤气用量（1）燃烧空气量计算：CO+1/2O2=CO2H2+l/2O2=H2OCH4+2O2=CO2+2H2O为了使煤气充分燃烧，并考虑安全操作，取空气过剩系数11％。实际生产时，煤气量根据实际热值计算，燃烧空气量要根据煤气的实际可燃成份和用量来计算。燃烧空气量=（CO占煤气中体积数/2+H2占煤气中体积数/2+CH4占煤气中体积数×2）×（煤气耗量/小时）×（1/氧气占空气分数×空气过剩率）燃烧空气量=0,4×8856×（100.21）×1,11=18724Nm3.h考虑到每小时换向时间约5分钟，以环境温度25℃，海拔高度111米修正风机风量：Ve=18724×（60/55）×（1.013/1.000）×（298/273）=18724×1.206=22581m3/h在实际操作中，还要根据大气温度修正计算风机风量。（2）石灰冷却空气量计算：冷却空气量保持在0.6-0.8标米3/千克石灰范围内，操作人员开始可取0.7标米3/千克。冷却空气需量：（0.7×400×1000）/24=11667Nm3/h，以环境温度25℃，海拔高度111米，每小时换向停风时间5分钟，修正风机冷却空气流量：Ve=11667×（60/55）×[（273+25）×1.013]/273×1．000=14073m3/h实际操作时，根据环境温度和出灰温度以及烟气中CO含量来修正计算燃烧和石灰冷却风机风量，出窑石灰温度80～100~C。石灰冷却空气从底部送入石灰窑。（3）喷枪冷却风机2台（其中一台备用），每台流量2742m3/h，压力40kPa左右。喷枪冷却空气沿管道上升到石灰窑上部与各喷枪相连。（4）压缩空气流量30Nm3/h，压力0．4MPa，对气囊充气，定时开启气囊，以很快的速度喷出，完成对通道积灰的吹扫，一般为一周期轮流开启一次。湖南涟钢冶金材料科技公司600t的麦尔兹石灰窑(kg)(kg)日周期产量产量日周期数(s)864009热值输入热耗燃料产量周期设定参数计算周期产量：周期石量×灼减系数（kg/cycle）日周期数=+1（cycle/day）燃烧时间=-换向时间（s）周期燃料流量=（units/cycle）燃料流量=（funits／h）燃烧空气用量=（Nm3/h）冷却空气用量=（Nm3/h）实际燃烧空气尊剩系数=（-）实际冷却空气系数=（Nm3/kg石灰）)完全燃烧全燃燃烧烧时(