摘要：双梁石灰竖窑广泛应用于冶金、化工行业。双梁窑以其工艺成熟，石灰成品质量稳定，燃料来源充分，能源利用合理而得到用户的好评和推广。本文就高炉煤气（发生炉煤气）、煤粉混烧石灰石为主的梁式石灰窑在碳酸钙生产工艺中的应用进行实践说明和理论探讨。
关键词：双梁石灰窑 碳酸钙生产工艺 应用 实践 探讨
一、概述
双梁石灰竖窑也称为准矩形双梁窑。在上世纪九十年代，该窑型由意大利弗卡斯公司引入我国钢铁企业做为冶金灰煅烧窑炉，故也称为弗卡斯窑。近些年来，经过国内相关设计、建设施工单位的吸收消化，双梁窑的结构性能得到了优化，核心技术已经为我国企业所掌握。目前在用的国内双梁窑约有200余座。该窑型以成品灰质量均匀稳定、结构简单、投资低、运行稳定、操作弹性大、适用燃料种类宽、生产成本低及环境保护效果显著的优势得到了广大用户的认同，仅仅几年的时间就在国内迅速发展推广。
梁式窑的核心技术为燃烧梁的设计、制作和布置。国内初期的梁式窑以高炉煤气为主要燃料，即气烧梁式窑；主要分布于炼铁、密闭电炼电石及尾气热值达到可能利用浓度的化工企业中。做为综合利用项目和循环经济的一环，植根于企业，为企业节能挖潜、提高经济效益做出了突出的贡献。近年来，随着生产的发展，梁式窑不仅在冶金、化工行业得以发展，而且在石灰的深加工行业得到了开发和应用。特别是在沉淀碳酸钙、氢氧化钙、活性碳酸钙、纳米碳酸钙等企业得到了应用和发展。
二、双梁窑在碳酸钙行业中的应用需要解决的几个问题
众所周知，碳酸钙的生产是由三大反应过程构成。即石灰石的热分解反应、生石灰的水解消化反应和石灰乳生浆的碳化结晶反应。伴生这三大反应过程中还存在着一些副反应发生。双梁窑承担着生石灰的制备和碳酸化反应用气的任务。围绕这两大任务，双梁窑必须满足碳酸钙生产工艺的要求。也就是说双梁窑必须解决生石灰质量的稳定性和碳化用二氧化碳浓度的稳定性问题。
石灰的质量除了与原生矿的品质有关外，还与煅烧工艺、工艺操作法、设备装备结构水平有关。石家庄鸿宇化学工程技术有限公司吸收消化国外先进的双梁窑制造技术，对核心部件进行了优化设计，对双梁窑的总体结构进行了优化，使得该窑型结构更加合理，煅烧效果显著，制造安装使用成本大幅降低。
（一）优化燃烧梁的结构
燃烧梁是双梁窑的核心部件，是由箱体、喷送燃气或煤粉内管、空气分配器及烧嘴构成的一种设备，其长宽高尺寸根据双梁窑的生产能力做不同的设计和规格化。做双梁窑实质上就是在做燃烧梁，因此必须对其设计制作高度重视。做好燃烧梁需要对其功能和使用条件做充分的分析和研究。所谓的燃烧梁是一种在850--1150℃高温氛围下完成气-气、气-固（粉）燃烧过程的装置。这其中涉及到了气体流体力学，气流输送、燃烧热动力学、材料学及其力学等学科。在设计时必须先行做好双梁窑的热能平衡和物料平衡。根据用户提供的燃料、原料资料设计，单位要依据产能要求列出物料平衡关系，提出能量平衡表，计算出理论上的原、燃料需求量，确定合理的风速、物料停留时间、按照当地气象条件确定好空燃料比值。我们知道要想获得高的燃烧效率必须要有高的炉温、高的氧化剂量、一定的燃烧时间。因此在设计制作燃烧梁时必须充分考虑到燃料性质、空气质量和燃烧空间。
（二）优化窑体结构
引进的窑体多采用悬挂式平台走梯，耐材为一种类型，边角接缝存在应力集中的问题。这就意味着要消耗更多的钢材、耐材，窑体过于庞大，同时还存在跑火漏风的隐患。根据多年来的生产实践和理论校核，本公司对双梁的主体结构进行了根本性的改变，改悬挂式平台为依托窑本体组合式平台；对耐材分类使用，在煅烧区使用高铝质耐火砖，在预热区、冷却区使用低铝质耐材；对包角处作应力释放，使用专用型耐材消除跑风漏火隐患。对隔热层优化降低表面散热损失。为适应碳酸钙的生产需要改双路吸气为单路吸气。对受料装置、出灰称重装置进行了优化，保证物料顺畅布料均匀，同时保证窑体整体的密封性，降低在加料出料时的漏风损失。
通过上述改进减轻了双梁窑的体重，大大降低了双梁窑的投资成本，优化了结构，提高了窑体的整体性能，为适应碳酸钙生产的需要做了很好的改进。
（三）对配置的辅助机械进行合理选型
以弗卡斯公司为代表的炉型在选择辅机时设备的容量过于偏大。经过理论计算和实践验证，其选用的风机泵类容量超过实际需要的三倍，这是极其不合理的。依据物料和能量的平衡，我们对其进行了容量优化，彻底改变大马拉小车的境况，综合考虑各种因素，各类辅机容量在选型时仅为实际生产用量的1.2--1.5倍，完全可以满足生产要求。为用户降低了固定资产投资，同时也大大降低了运行成本。为适应节能减排提高效率的要求，在选择设备规格型号时采用国家优先目录产品，保持设备的国内先进性；大规模采用集散控制系统，应用软控制、模糊控制系统，实现设备控制保持国内先进水平，最大限度发挥设备的功能，提高双梁窑的综合效率。
四、结论
针对碳酸钙生产工艺而建设的双梁石灰窑工程是一项系统性很强的工程项目建设，既要考虑双梁窑的特性也要适应碳酸钙的生产工艺要求。建设方、设计单位应当充分论证其可行性，一旦确定了项目的可行性，就要通力合作，从基础抓起，科学设计、科学施工、科学管理，关注并解决要点问题，形成系统性，工程建设就一定会收到事半功倍的效果。工程的质量、安全也就有了保障。
2013年我公司为西北某大型冶金用钙剂厂家建设年产十万吨轻质碳酸钙项目工程，一期工程五万吨已投入生产，产品的各项指标达到设计要求。该项目的完成标志着双梁窑在碳酸钙生产工艺中的工业应用也已成功。
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