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自动化机械石灰立窑的设计制造及施工运行要点齐建军王庆孙东升（石家庄鸿宇化学工程技术有限公司）摘要：石灰窑是生产各类型轻质碳酸钙的首要设备，其设计施T安装及运行有特殊的规律性，涉及 的专业多，系统较为庞大，是一综合性的工程项目在做好基础性建设的同时也必须注重关键要素 的管理，抓好重要丁•稈的建设，环环相扣，以确保石灰窑顺利建成投产木文对以无烟煤、石灰石 或焦炭、石灰石混烧为主的石灰窑工稈设计、制造、施T、操作等方面应当注恿的儿点进行探讨 关键词：石灰窑型工程设计施丁运行规范与标准一、 概述石灰生产已有上百年的历史，早期是由土窑来完成的近代后，随着丁•业产业化的发展出现了 机械立窑生产石灰上世纪六十年代以后国外企业实现了规模化工业化生产石灰，促进了生产工艺 的进步和控制手段的提高以意大利西姆公司为代表的制造企业在轻钙生产规模化白动化控制方面 取得了实质上的发展，其主要技术在欧洲等地得到了有效发挥国内轻钙行业在国家政策引领下，正由小规模经营向集约化规模化方向转变从2008年开始 华北地区土窑改机立窑取得了重大进展，江淮地区各企业也在积极改进石灰窑的结构，特别是国内 龙头企业广泛采用了先进的机械立窑。

以石灰石与煤混烧为主要形式，也有少量企业采用了煤气、 天然气烧窑，使石灰锻烧技术向前边出了一大步石灰窑是轻钙生产的首要设备，抓好石灰窑的生 产设计制造，可为轻钙生产创造基本的生产条件二、 石灰窑的结构设计需要注意的几个问题1、 建设石灰窑首先要对基础地面进行地质勘探，探明地质结构情况，对十质岩貌进行掌握根 据立窑的高度、体积、重量，核定窑的静态载荷重、动态载荷重、地窓力及风载荷重，并考虑窑的 附着机械荷载重基础开挖,垫层夯实,支筋制作，基础浇筑，预埋件的安置等必须按照设计院提 供的图纸进行并由专人管理2、 一般机械立窑的窑壳为钢板制作，钢板材质常选为普通碳钢板，在满足窑壳的机械强度前提 下可根据窑的不同高度设计板厚，以降低钢材消耗量钢制窑売的安装由专业公司承担，除了按照 图纸严格施丁外，要充分运用网络计划进行施工管理窑体就位后的垂直度及焊接缝必须在部颁标 准要求范围内窑顶的观察孔要留在易于操作人员观察测量的地方排潮汽装置要分别设置在窑的三段，窑顶 的排潮孔径不宜超过d）50nmi,分布要均匀，烘窑结朿后要及时封堵三段排潮孔3、 窑衬的结构要选好，耐火砖的质量、尺寸必须达到合格标准轻浇轮保温隔热层推荐不超 过100mm厚。

多层窑衬Z间要以异型耐高温砖相连保温隔热层设置防沉降隔断墙，间距也应当适 宜窑衬砌筑前首先验收砖块尺寸要合格，然示组织预砌筑在适合的场地将准备砌筑的砖层进行 干组装，检杳成圆情况，是否与设计的尺寸一•致如果成圆度斧则应当进行现场修理按照部颁机 械窑炉施工规范,对灰浆、砖缝要严格按照设计要求操作执行所有砖缝都M错开,内层外层相交 错砌成对变径段要特别关注，按照图纸要求每层必须保持I员I的同轴度，并逐渐形成窑体的锥角一般窑衬结构为故内层为高铝质耐火砖，次Z为粘十质耐火砖，再次之为保温砖或轻浇保温层, 再次Z为粘十.砖，粘十-砖之.外为岩棉板，最外层为钢壳窑衬连同窑壳总厚度可达到1000mm左右 对于窑的预胡孔及预埋件要有专人管理，砌筑时同时施T窑衬施工尽量避开寒冬，至少环境温度 达到5°C以上时施工较好窑衬砌筑时要有专业的监理人员管理，严格按设计规范和图纸施T,按照部颁标准进行分段和 总体验收4、 石灰窑的高径比是非常关键的参数受布风装置的限制，送入窑内的空气总是沿窑壁上升至 顶部的为多数，即窑壁效应明显因此窑的直径不宜过大而是与其高度成一定比例般推荐为1 : 6—85、 窑衬结构对于窑的正常运行起着至关重要的作用。

由于“边风效应”的存在窑衬的结构应当 适应“拢火压边风”的要求，以达到均匀上火的效果石家庄鸿宇化学工稈技术有限公司经过多年的探索，结合了石灰窑生产工艺技术实际要求，博 采众家Z长，研发出了新型节能石灰窑主要特征是其吸收了花瓶型窑的优点，克服了肓立窑的不 足，它既能满足生产优质石灰的要求，又可以将能耗降到最低，形成了大型机立窑独有的结构特征, 生产实践证明其窑烈科学合理三、石灰窑的配套机械工程设计要点石灰窑的配套机械工程可大致分为：配料、加料系统；出灰系统；配风系统；引风系统；电气 控制系统力.部分1、配料加料系统主要工艺技术注总事项原料的筛分要符合石灰窑的要求配料前要将矿石中的粘土、碎石筛分并回收再用石灰石的 粒度，煤或焦炭的粒度要符合T艺设计要求配料设备的选型要合理，精准度要在0.5%级以上，混 料要均匀配混料设备的布置要符合混料均匀的要求加料系统包括混料输送、提升、布料斗式计量无需混料输送,皮带计量则需要混料输送并要 根据加料量和频次考虑是否需要设置中间料仓，以满足生产最的需要提升机选世要与提升重力相 匹配，提升架要有足够的强度和刚度料车与轨道要相匹配，备部尺寸相一•致，轴长、轴距与轨道 宽、弯弧相一致。

特别是弧形轨道的安装与加固要按设计图纸和说明严格进行弧形轨道安装完工 后要及时进行料车空运行试验，空试合格后要进行重车试运行，及时消除存在的卡刮机械故障布料器形式多样，总的要求是布料均匀一方面粒度分布要均匀，另一方血布料量要均匀这 就要求料车装填容量要适当,布料器形式要合理经验证明|叫转弯管式布料器设计制造合理,安装 方便，可实现多点布料，运行效果良好I叫转蜗売式布料器也得到了用户的认可2^出灰设备常用的有螺锥出灰机、圆盘式出灰机、托扳出料机、振动出灰机上述机械各有优点，也有不 足Z处近年来专业厂家推出了插板式出灰设备该设备由锥形料斗、上插门、中间仓、下插门和 出灰输送机械组成结构简单易行，操作便利，适合原料粒度在50—150mm范围内的大型石灰窑生 产上插板制作成相向运行的二个插门，出现偏烧情况时可以单独运作一个插门以纠正偏烧选择 合适的出灰设备对石灰窑的运行有一定辅助作用3、 配风系统机械立窑应根据窑的有效容积、高径比、装填高度及生产能力确定配风量和风压值布风应当 尽可能沿窑水平截面均匀供风，但由于存在“边风效应”，往往达不到均匀布风效果为此可设置 底部进风与腰部进风相结合起来的办法。

也可采用风烟结合的方法控制燃烧、纠正偏烧布风与出料装直相连二者有一定占位关系，当采用双插板中间料仓纽合式出灰机械时，布风装 置可以固定在窑底部并尽可能多占据窑低中心面积，同时设计多层风帽，风帽间设置多孔布风，顶 部风帽通流量可适当加大，形成中心布风略大于边风的效果，在下料不受影响前提下保证了中心布 风面积足够大4、 引风系统在设计时主要考虑出风均匀，防止由于引风偏向而引起窑内偏烧的问题一般考虑设置对称的引风出口，如双出烟口 180布置，对称汇流引风应当可控制，采用调 风器或变频调节以维持窑顶一定的压力5、 电气控制系统应由专业的设计公司根据所配置的机电设备进行优化设计根据业主要求和实际工稈需要，设计技术先进、符合规范、性价比优良的配套电气T稈对于起重设备要采用国内外质最有保证、服务及时的（厂家）产品，电气设备必须经得住高强 度、大负荷、抗干拢运行的考验四、石灰窑的控制工程设计要点石灰窑控制工程系统主要包括给料控制、计量控制、配料控制、提升控制、布料控制、出料与 料位控制、锻烧温度控制与鼓风控制、引风控制及纠偏控制上述控制单元可以实施分散控制集中 监视管理，即DCS控制其中给料、计量、配料、提升、布料可合并为一个子系统；出料与料位控 制为一子系统；锻烧鼓风与纠偏为一子系统；引风控制为一子系统。

各子系统均可采用目前较为先进的PLC控制备了•系统可单独操作也可通过一定的通讯协议组 成工业以太网络,并由上位机进行监督控制一般叙述为现场采集模拟量后送模数转换，然后送工 控机模块式程控与给定比较麻输出调节数字量，经数模转换麻送送执行机构以完成一次调整或者 由PI.C硬连线直接完成采集、处理和控制相应地考虑八0木地和远稈设置的数量、分布、整体 性、安全可靠性和经济合理性此外对主机兀余、电源冗余也要做充分的考虑有条件的要进一步 考虑备品、扩容、操作站的数量及外囤设备的配置紧急停车系统是为防止生产装置发生故障引发 人身伤亡或设备损坏导致重大事故而设置的安全保护装置这就要求控制系统木身的事故发生率要 小，要有白诊断报警功能，能够软件组态和修改，设置适当的权限控制系统的结构必须独立于其它系统，以确保系统的安全等级即硬件中发信元件、1\0卡件 及供电等应独立设计，软件应遵守TEC61508-3标准，软件结构本身要满足生产安全的特殊要求提升系统的控制国内许多厂家采用旋转编码器做为测杲料车位置、加减速、停车限位信号发生 装置，再由PI.C编程控制料车的运行，这方面取得了较好的效果石灰窑控制的主要工艺指标有锻烧段温度，料位，窑顶压力，窑顶温度，出料温度等。

配料提升加料系统为相对独立的程控系统但可与料位控制系统串联控制石灰窑运行属于大滞后、长周期、多因素干扰工况因此在设计石灰窑的白动控制系统工稈时 要特别的注意备因素间的关联程度，各参数变化周期相旁较大在整定各系统PTD参数时要充分考 虑工艺操作人员提供的经验数据石灰生产主要由锻烧段温度和鼓引风量所决定在原料成分稳定的情况下，锻烧温度与配料比例、 送风量有直接关系当温度升高时煤石比、送入风量均应减小，反增加出料可根据产量要求 采用定时定最出料，加料以料位高低为依据加料周期应小于温度调整周期加料以批为单位，配 比也以批为一个单位进行调整鼓风可实现连续调整而不受限制引风控制一方面要考虑窑顶风压，另一方面要考虑烟气浓度通常控制窑顶为微正压为方便纠正烧偏，衣锻烧段与冷却段Z间设行腰风口当窑锻烧平血的对称点温度羌超过一定 值时可开启相应腰风口阀门强化或抑制低温点或高温点的燃烧工况但需要注意其可操作性窑的 温度调整要求灵敏有效，测温点必须接近窑内，感应元件配置要准确图示如下：五、 石灰窑工程项目建设方式石灰窑从设计阶段开始就应当通盘考虑选址要正确；土建工稈要由专业T稈公司承揽；窑体 加工要严格按图施工；砌筑要执行HG\T20641-98标准；窑顶、窑底部设备选型非常关键，关系到 窑的正常运行与否；配套的机电设备、白控设备肓接关系到窑的生产效率高低。

基础材料、板材、型钢必须按国标号要求采购，易损耗非标件则要选择正规供应厂商起重等 特种设备要选择有资质的厂商进货石灰窑工稈有总包与分包Z分总包工程由承揽工程的工程公司总体设计推进工稈项H的建 设，建设单位、监理公司共同监督T稈建设项目的每一阶段情况分包则由建设单位统一规划设 计，由设计院、分项目由各专业公司承揽、监理公司监督工稈项H的实施，可以是菜单式组织管理 模式建设单位可根据自己的情况结合项目建设情况选择建设方式六、 石灰窑的操作要点石灰窑的操作是一项较为复杂的工程作业工稈项目建成后，建设单位要组织监理、施工、设 计、供应商进行综合性试生产前验收工程建设的各项资料完整，安全环保三同时，各项手续齐全 生产准备工作就绪，安全、操作规稈、检修规稈、管理规定齐全现场整理完毕，符合规范运行人员对窑的隐蔽工稈要进行彻底检杳，将施工时遗留的物品清理出，对一些临时构件进行 合理处理，不得行任何阻碍窑运行时物料流动的物体如施丁时遗留下的焊丝、螺丝、废钢材料等烘窑要按规程规定进行操作烘窑结朿肩要清理烘窑产生的废渣以防止点火肩阻碍物料下降 点火时最为关键的是上火均匀，加布料均匀，出料时间要根据原料粒度掌握好时间和岀料量。

岀料 后要及时补充料位至正常值此外还须注意底火的焦结程度，防止形成大焦渣堵阻物料下降点火 成功后。