白煤为燃料的石灰窑操作技术探讨

董艳红，刘胜进

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 0 6 3 3 0 5）

技术讨论

白煤为燃料的石灰窑操作技术探讨

董艳红，刘胜进

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 0 6 3 3 0 5）

主要介绍了以白煤为燃料的大型混烧竖式石灰窑生产操作方面经常出现的问题，分析了出现问题的原因，提出了相应的解决办法。

石灰窑；白煤；操作调节

随着制碱行业微利时期的到来，各制碱企业相继把煅烧石灰石所用的燃料由价格较高的焦炭改为价格相对低廉的白煤，以降低制造成本。由于焦炭和白煤在发热量、气孔率、机械强度等方面的内、外在品质不同，其燃烧速度、燃烧状况也有较大差异，从而影响了石灰窑的生产能力，增加了操作调节难度。下面对一些常见的影响因素进行分析探讨，提出相应的解决办法。

1 混合料在窑内的分布效果

由于白煤比焦炭的比重大，相对块数少，强度低，在储运过程中容易破裂，产生较多煤末，导致在窑内形成的有效燃烧点少，再加上白煤比焦炭摩擦阻力小，下落速度快，会影响一次混合效果。所以混合料在窑内的分布效果较差，对窑况的稳定和指标的优化有较大的影响。为了尽量消弱不利影响，可通过以下方法提高物料的混合效果：

1）从源头抓起，严把进料关，并通过对货场的白煤进行破碎、筛分，以保证进窑白煤所含煤末少，粒度均匀，满足生产要求。

2）通过改变石称斗或煤称斗下料口形状和尺寸，来实现煤、石的同步下落，从而提高一次混合效果。

3）通过适当提高石层的方法来拉长物料的下落空间，以增加物料在下落过程中相互的碰撞和迸溅机率，从而改善混合效果。结合提高石层会降低窑内物料的高度，降低热效率等多方面因素综合考虑，白煤窑可比焦炭窑的石层高0.2～0.3m为宜。

2 白煤燃烧速度对石灰窑生产能力的影响

焦炭的气孔率为4 0%～5 0%，白煤的气孔率为4%～1 0%，可以认为焦炭的燃烧是表面和内部同时进行的，只不过内外燃烧的强度不同。而白煤基本上只是表面燃烧，所以同等条件下，白煤比焦炭的燃烧时间长1 2%～1 5%，这样就导致白煤窑煅烧区过长，煅烧温度偏低，因此以白煤为燃料的石灰窑在生产能力方面受到很大制约。以内径5m的窑为例，使用焦炭每小时最大生产能力可达3 5t石灰石，而使用白煤只能达到2 5t。另外由于白煤燃烧速度慢，灰窑操作调节反应迟缓，同等条件下，要恢复事故状态下的窑况，白煤窑要比焦炭窑多用2～3倍的时间。通过总结摸索，我们认为可采取以下方法来尽量提高生产能力：

2.1 减小石灰石粒度

适当减小石灰石粒度，缩短分解时间，提高生产能力。减小原料粒度的负面影响就是增加了窑内阻力，但目前制碱行业大部分石灰窑的风机都是为焦炭窑所匹配的，功率都在2 0 0kW左右，白煤窑产量小，风机完全能够克服因减小粒度而带来的阻力。石灰石粒度可由5 0～1 5 0mm减小到5 0～1 3 0mm。由于白煤本身存在热裂坏性的特点，加上减小白煤粒度的同时会产生大量的煤末，所以白煤粒度不必减小，保持在2 0～5 0mm即可。

2.2 大风旺烧

白煤窑必须走大风旺烧的路线。风量大燃料周围的风速就快，包裹在燃料表面的气膜更新速度快，气膜层薄，从而提高了燃烧速度。保持窑内气速还便于将石灰石分解出来的二氧化碳及时带走，使反应向正方向进行。另外只有在空气充足的情况下燃料才能充分燃烧，释放出全部热量，C＋O2＝C O2＋3 5 9.4k J／m o l。从而提高煅烧温度和生产能力。而空气不足时2 C＋O2＝2 C O＋2 1 9k J／m o l，不但增加了窑气一氧化碳浓度，还减少了燃烧热，降低了燃烧速度、煅烧温度和生产能力，还会造成灰生烧、下火等操作事故，引起窑况混乱。因此白煤窑必须要时刻确保空气的略过剩，过剩系数不能小于1.0 5，没有极特殊情况不能大减风，即便是在处理煅烧区上移时，也不要大减风，可以通过短时间增加上石量等方法来控制顶温恢复煅烧区，要时刻保证让煅烧区内的燃料始终处在大火旺烧的状态，这样不但提高生产能力，对降低煤耗，稳定窑况起到至关重要的作用。

2.3 提高石灰窑的径高比

现在制碱企业的石灰窑的径高比大多在1∶6，有的厂家为提高产能还对石灰窑进行了扩径改造，这对使用焦炭为燃料的窑来讲肯定收到一定的效果，但对白煤窑来说就会事得其反，因此各厂家在新建石灰窑时要综合考虑，如果长期以白煤为燃料，就必须增加灰窑的径高比，以消除白煤燃烧速度慢的不利因素，从而提高生产能力。

3 白煤质量变化引起的窑况波动

白煤是一种天然矿物质，受产地、地质结构、形成条件、加工储运等多方面的因素的影响，其内在和外在质量变化较大，给稳定窑况和优化指标带来很大困难。尤其是在同时使用不同产地的白煤时尤为突出，其发热量、机械强度、热裂坏性、粒度、含煤矸石量等条件随时都有可能发生变化，给稳定窑况带来很大困难。这也是白煤窑生产操作中最难掌控的关键点。为了尽量降低这些不利因素的影响，可以采用以下方法：

3.1 从源头入手，先知先入

在保证采购质量的前提下，生产操作和管理人员必须对所使用的燃料有清楚的了解，经常到货场和窑前查看燃料质量的变化情况，结合白煤的各项分析数据，在第一时间及时合理的对煤比进行调整，只有这时的调节才是最超前和最有效的调节，能够达到事半功倍的效果。如果等原料进窑，窑况发生变化后再去调整，既费时又费力，还会增加消耗，影响窑的正常生产。

3.2 适当加大配煤率，提高灰窑的适应力

焦炭的质量相对稳定，我们可以通过热量衡算找出合适的焦比，然后走边缘路线，达到节能和优化指标的目的。前面已阐述了白煤的特性，即便是窑前工作做得再认真仔细，也难已完全消除燃料变化带来的影响，如果也走边缘路线，肯定会引起窑况波动，所以在热量衡算的基础上再多加1～2k g煤比是完全必要的，这样也在一定的范围内提高了灰窑的适应力，对稳定窑况起到积极作用。

3.3 合理控制顶温，减少白煤热裂坏性带来的损失

在白煤加热的过程中，当白煤内部所产生的热应力超过白煤的破坏力时就引起白煤爆裂。爆裂的煤屑大部分被窑气一起带出，造成热量损失。根据实验发现白煤爆裂温度范围为3 0 0～5 0 0℃，因此通过用合理控制顶温的方法可以有效地控制白煤爆裂的位置，使其尽可能在较深的料面以下爆裂，以减少爆裂热量损失，从而稳定窑况。综合各方面因素白煤窑顶温应控制在2 0 0℃以下。

4 窑况波动的原因及恢复

石灰窑本身是一个十分精细、敏感和抽象的操作单元，又鉴于白煤质量波动较大、较频繁，燃烧和反应速度较慢，操作弹性小，对风量使用比较敏感，生产过程中影响环节较多等因素，当窑况发生变化时给判断诱因和恢复窑况带来较大困难。其中灰生烧、灰温高、下火是白煤窑经常出现的问题。

4.1 煤比低或煤质突然发生变化

白煤窑煅烧温度低，煅烧区长，热效率低，当煤比低或煤质发生变化，尤其是煤质变化不能第一时间发现调整时，肯定会导致灰温高，灰生烧，严重时出现下灰带火现象。这种情况如果煤质变化时间较短，窑亏热较少，几个小时后就会好转。如果持续时间较长，窑况就会出现大的波动，处理起来比较困难，处理时间长，对窑的生产能力影响较大。这种情况只有通过加大煤比减少上石的方法来恢复窑况。在调整过程中加煤比的力度要做到狠、快、准，这样有利于窑况的尽快恢复。

4.2 用风量小

如前所述，白煤窑必须要走大风旺烧的路线，如果风量用的过小，一方面燃料燃烧速度慢，白煤不能在煅烧区内充分燃烧，未烧完的白煤被带到冷却区，会出现灰生烧、灰温高、生石灰带煤核现象。另一方面燃料在氧气供应不足的情况下，燃烧会生成大量一氧化碳，所释放出来的热量只是有氧燃烧的2／3，也会出现上述状况。因此，白煤窑时刻保持空气过剩系数是必须要坚持的原则。

5 结 语

只要真正了解和掌握白煤的性质，针对其特性，深入细致地开展工作，不断总结摸索操作调节经验，就会不断提高操作水平和掌控能力，搞好白煤窑的生产，为企业创造更多的效益。

［1］ 陈学勤.氨碱法纯碱工艺［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，1 9 8 4

［2］ 大连化工研究设计院.纯碱工学［M］.北京：化学工业出版社，2 0 0 4

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