φ4 800混燒石灰豎窯擴(kuò)能設(shè)備改造

裴小印

（唐山三友建筑安裝工程有限公司，河北唐山 063305）

1 混燒型石灰豎窯的結(jié)構(gòu)

在氨堿法純堿生產(chǎn)中，所使用的石灰窯是以石灰石和焦炭（或無煙煤）為原料的混燒式機(jī)械化豎窯，它不僅可以產(chǎn)出高品質(zhì)的石灰，而且還可以制得高濃度的二氧化碳，能夠較好滿足純堿生產(chǎn)的需要。我集團(tuán)石灰窯設(shè)計規(guī)格為?4 800×29 000mm，外徑6.46m、內(nèi)徑4.8m、高29m、料層高度21.5m、有效容積434m3、最大設(shè)計上石量為28t/h，主要由窯體、上料裝置、出料裝置、進(jìn)風(fēng)裝置四部分組成，屬于大型露天設(shè)備。窯體由殼體、窯襯組成，殼體固定在混凝土的基座上，由10-18mm厚的鋼板焊接而成的；窯襯則砌在基座上面的結(jié)構(gòu)支承上，窯的全部重量由鋼結(jié)構(gòu)來支撐，窯底鋼結(jié)構(gòu)必須十分牢靠，設(shè)計的安全富裕系數(shù)必須足夠。窯襯由殼體向內(nèi)的排列次序：絕熱磚、保溫填料、紅磚、兩層耐火磚。有的石灰窯在煅燒區(qū)段再增加一層硅酸鋁耐熱纖維氈，以保持良好的隔熱效果。上料結(jié)構(gòu)由上料斗、料斗架、卷揚機(jī)、窯頂受料斗、盅帽、布料器組成。出料裝置由螺錐出料機(jī)、擋灰板、出灰刮刀、星型出灰機(jī)組成。進(jìn)風(fēng)裝置由鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)道組成。

2 石灰窯的擴(kuò)能改造方案

φ4 800石灰窯設(shè)計能力為單窯配套年產(chǎn)純堿140kt，實際生產(chǎn)中8臺石灰窯可滿足年產(chǎn)1.05Mt純堿需求（設(shè)備維修需占用一部分時間）。日常生產(chǎn)中，單個石灰窯在穩(wěn)定狀態(tài)下的上石量為26t/h，在生產(chǎn)需求較高的情況下，上石量可以實現(xiàn)28t/h，但是若上石量超過28t/h，則會導(dǎo)致石灰窯超負(fù)荷運行，嚴(yán)重會造成石灰窯無法正常生產(chǎn)[1]。我集團(tuán)8臺石灰窯自西向東成“一”字排列在廠區(qū)中部，若想實現(xiàn)年產(chǎn)1.5Mt純堿的生產(chǎn)能力，常規(guī)辦法是增加石灰窯數(shù)量，受設(shè)備布局的空間限制，已沒有并排新增石灰窯的位置。在其他位置新增石灰窯，系統(tǒng)相關(guān)配套的設(shè)備、管道、廠房也需重建，一次投資規(guī)模太大，增加石灰窯數(shù)量難度較大。根據(jù)多年的生產(chǎn)維修經(jīng)驗，以及對設(shè)備和保溫新技術(shù)的掌握，采取了石灰窯內(nèi)部改造，以提高石灰窯生產(chǎn)能力，從而保證純堿擴(kuò)能的需要。改造方案可概括為：在不改變窯體外部尺寸的前提下，通過優(yōu)化窯體砌筑材料，將其內(nèi)徑由4.8m擴(kuò)為5.1m，增加窯體有效容積12.8%，同時提高風(fēng)量和出灰能力，進(jìn)而實現(xiàn)單窯提高生產(chǎn)能力12%。

3 窯體擴(kuò)徑改造

石灰窯的窯體由殼體、窯襯組成，φ4 800石灰窯原設(shè)計，窯體外徑6.46m、內(nèi)徑4.8m、高29m，窯襯由殼體向內(nèi)的排列次序：蛭石砼保溫層（厚度300mm）、耐火磚L17（厚度230mm）、耐火磚L16（厚度300mm）。耐火磚L16A的Al2O3含量為55%，為高鋁磚，其耐火度在1 790℃以上，軟化點1 420～1 500℃，氣孔率20%以下，表觀密度大于2.0[2]。耐火磚L17A的Al2O3含量為40%，為黏土磚。窯體擴(kuò)徑方案為：殼體不動，窯襯由殼體向內(nèi)的排列次序：純度硅酸鋁板隔熱層（厚度180mm）、耐火磚L17（厚度200mm）、耐火磚L16（厚度300mm），窯體內(nèi)徑擴(kuò)大了300mm，達(dá)到為5.1m，高度不變，有效容積擴(kuò)大54.11m3。

窯體擴(kuò)徑前，原設(shè)計高鋁磚L16A有64塊×228層=14 592塊，每塊磚重量為16.3kg，高鋁磚總重257t；黏土磚L17A有64塊×228層=14 592塊，每塊磚重量為13.26kg，黏土磚總重為194t。擴(kuò)徑后高鋁磚L16A有68塊×228層=15 504塊，每塊磚重量為17.49kg，高鋁磚總重為271t。黏土磚L17A有68塊×228層=15 504塊，每塊磚重量為11.4kg，黏土磚總重為177t。擴(kuò)徑之后高鋁磚增加14.7t，黏土磚減少17t，同時將蛭石砼改為硅酸鋁板后重量減輕約37t，所以，擴(kuò)徑后砌體部分重量減輕40t左右，石灰窯基礎(chǔ)承載力沒有問題。

4 石灰窯進(jìn)風(fēng)裝置的改造

石灰窯進(jìn)風(fēng)裝置由鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)道組成，風(fēng)道包括風(fēng)機(jī)入口管線、出口管線、閥門、流量計等管路附件。進(jìn)風(fēng)裝置的作用是將一定壓力、流量的空氣從窯底送入窯內(nèi)提供氧氣供焦炭燃燒，并降低窯底灰溫。給風(fēng)系統(tǒng)對石灰窯生產(chǎn)能力有較大的影響。

4.1 鼓風(fēng)機(jī)增容改造

石灰窯鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計型號為9-26NO8D、風(fēng)量為22 288m3/h，風(fēng)壓16.22kPa，配套電機(jī)為Y315M2-2，160kW，2 980r/min。為了實現(xiàn)增產(chǎn)增效目標(biāo)，決定對風(fēng)機(jī)葉輪實行非標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)徑改造。為了切實增強產(chǎn)量，結(jié)合本公司實際情況與專業(yè)風(fēng)機(jī)廠家溝通，對風(fēng)葉輪實施了非標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化改造方案。保障葉輪直徑不變、葉輪軸孔直徑不變、葉片數(shù)不變，增加葉輪寬度、加大葉片直徑，葉片角度適當(dāng)進(jìn)行改造，使用優(yōu)質(zhì)低合金鋼作為改造材料，適當(dāng)增加風(fēng)機(jī)機(jī)殼寬度，中心高度保持不變[2]。在風(fēng)機(jī)葉輪改造之后，風(fēng)機(jī)理論設(shè)計流量和風(fēng)壓都有所提高。改造之后的風(fēng)機(jī)葉輪電機(jī)功率有所變化，計算功率為188kW，應(yīng)配套200kW電機(jī)?？紤]石灰窯生產(chǎn)受原料粒度影響，導(dǎo)致生產(chǎn)期間窯內(nèi)阻力偏大，促使風(fēng)機(jī)風(fēng)壓高、流量小、電流小。因此結(jié)合實際生產(chǎn)情況，經(jīng)測試160kW電機(jī)也能滿足改造需求。為了避免夏天生產(chǎn)時電機(jī)過熱問題，配備了相應(yīng)的散熱系統(tǒng)，改進(jìn)后的電機(jī)運行效率較高，能夠滿足生產(chǎn)需求。

4.2 風(fēng)道優(yōu)化改造

結(jié)合石灰窯擴(kuò)能的實際需要，為了有效減少阻力，需要對風(fēng)機(jī)進(jìn)口和出口管線進(jìn)行擴(kuò)徑改造，并對流量計進(jìn)行降阻改造。具體方案是：入口管線管徑由DN700擴(kuò)大為DN900，出口管線管徑由DN500擴(kuò)大為DN700，管線上的焊接彎頭改為沖壓彎頭，所有流量計都換成了彎管流量計。改造后的風(fēng)機(jī)進(jìn)口和出口管線風(fēng)壓增加了1kPa，送風(fēng)量比原來增大了約1500m3/h。阻力減小、送風(fēng)量增加可以切實保障石灰窯生產(chǎn)能力，強化石灰窯生產(chǎn)穩(wěn)定性。

5 進(jìn)料及出灰裝置的改造

石灰窯原設(shè)計上料量為32t/h，可生產(chǎn)21t粗石灰（粗石灰容重以1.1t/m3計算），55min完成出灰，窯底轉(zhuǎn)盤出灰速度為23t/h。石灰窯改造后，上料量為36t/h，按40min完成上料、出灰進(jìn)行設(shè)計，則窯底轉(zhuǎn)盤出灰能力為35.25t/h，這就對上料、出灰裝置提出了更高要求。

出灰裝置的螺錐出料機(jī)由直聯(lián)擺線減速機(jī)通過一、二段軸及一對錐齒輪帶動螺錐轉(zhuǎn)動，螺錐轉(zhuǎn)速0.15r/min。減速機(jī)型號為XWED-117，7.5kW，i=1003。在用電機(jī)功率為7.5kW，工作電流10A，已達(dá)額定電流的67%。經(jīng)工藝計算，改造后螺錐轉(zhuǎn)速需增加到0.182r/min。由于窯內(nèi)物料重量增加，螺錐轉(zhuǎn)速加大，傳動所需功率較改造前最少要增加30%，所以電機(jī)功率需加大至11kW。提高螺錐轉(zhuǎn)速有兩種方法：第一種是降低減速機(jī)的速比，第二種是增加小錐齒輪的齒數(shù)。經(jīng)比較，第一種方案具有施工難度小，費用低的優(yōu)點，只需將減速機(jī)改為XWED-117，11kW，i=841即可，其余零部件不變。改造后螺錐轉(zhuǎn)速為0.185r/min，滿足生產(chǎn)要求。

6 結(jié)束語

石灰窯擴(kuò)能改造后，生產(chǎn)能力約提高12%，如八臺石灰窯全部改造，其新增能力相當(dāng)增加一臺現(xiàn)用石灰窯，該方案具有投資小，見效快的特點，給企業(yè)帶來的效益是顯著的，也為老企業(yè)設(shè)備挖潛擴(kuò)能提供了一定經(jīng)驗。