摘要：石灰窯是生產(chǎn)各類型輕質(zhì)碳酸鈣的首要設(shè)備，其設(shè)計(jì)施工安裝及運(yùn)行有特殊的規(guī)律性，涉及的專業(yè)多，系統(tǒng)較為龐大，是一綜合性的工程項(xiàng)目。在做好基礎(chǔ)性建設(shè)的同時(shí)也必須注重關(guān)鍵要素的管理，抓好重要工程的建設(shè)，環(huán)環(huán)相扣，以確保石灰窯順利建成投產(chǎn)。本文對以無煙煤、石灰石或焦炭、石灰石混燒為主的石灰窯工程設(shè)計(jì)、制造、施工、操作等方面應(yīng)當(dāng)注意的幾點(diǎn)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：石灰窯型  工程設(shè)計(jì)  施工運(yùn)行  規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)

一、概述

石灰生產(chǎn)已有上百年的歷史，早期是由土窯來完成的。近代后，隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展出現(xiàn)了機(jī)械立窯生產(chǎn)石灰。上世紀(jì)六十年代以后國外企業(yè)實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；I(yè)化生產(chǎn)石灰，促進(jìn)了生產(chǎn)工藝的進(jìn)步和控制手段的提高。以意大利西姆公司為代表的制造企業(yè)在輕鈣生產(chǎn)規(guī)?；詣踊刂品矫嫒〉昧藢?shí)質(zhì)上的發(fā)展，其主要技術(shù)在歐洲等地得到了有效發(fā)揮。

國內(nèi)輕鈣行業(yè)在國家政策引領(lǐng)下，正由小規(guī)模經(jīng)營向集約化規(guī)模化方向轉(zhuǎn)變。從2008年開始華北地區(qū)土窯改機(jī)立窯取得了重大進(jìn)展，江淮地區(qū)各企業(yè)也在積極改進(jìn)石灰窯的結(jié)構(gòu)，特別是國內(nèi)龍頭企業(yè)廣泛采用了先進(jìn)的機(jī)械立窯。以石灰石與煤混燒為主要形式，也有少量企業(yè)采用了煤氣、天然氣燒窯，使石灰煅燒技術(shù)向前邁出了一大步。石灰窯是輕鈣生產(chǎn)的首要設(shè)備，抓好石灰窯的生產(chǎn)設(shè)計(jì)制造，可為輕鈣生產(chǎn)創(chuàng)造基本的生產(chǎn)條件。

二、石灰窯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要注意的幾個問題

1、建設(shè)石灰窯首先要對基礎(chǔ)地面進(jìn)行地質(zhì)勘探，探明地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況，對土質(zhì)巖貌進(jìn)行掌握。根據(jù)立窯的高度、體積、重量，核定窯的靜態(tài)載荷重、動態(tài)載荷重、地震力及風(fēng)載荷重，并考慮窯的附著機(jī)械荷載重。基礎(chǔ)開挖，墊層夯實(shí)，支筋制作，基礎(chǔ)澆筑，預(yù)埋件的安置等必須按照設(shè)計(jì)院提供的圖紙進(jìn)行并由專人管理。

2、一般機(jī)械立窯的窯殼為鋼板制作，鋼板材質(zhì)常選為普通碳鋼板，在滿足窯殼的機(jī)械強(qiáng)度前提下可根據(jù)窯的不同高度設(shè)計(jì)板厚，以降低鋼材消耗量。鋼制窯殼的安裝由專業(yè)公司承擔(dān)，除了按照圖紙嚴(yán)格施工外，要充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃進(jìn)行施工管理。窯體就位后的垂直度及焊接縫必須在部頒標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。

窯頂?shù)挠^察孔要留在易于操作人員觀察測量的地方。排潮汽裝置要分別設(shè)置在窯的三段，窯頂?shù)呐懦笨讖讲灰顺^φ50mm，分布要均勻，烘窯結(jié)束后要及時(shí)封堵三段排潮孔。

3、窯襯的結(jié)構(gòu)要選好，耐火磚的質(zhì)量、尺寸必須達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。輕澆砼保溫隔熱層推薦不超過100mm厚。多層窯襯之間要以異型耐高溫磚相連。保溫隔熱層設(shè)置防沉降隔斷墻，間距也應(yīng)當(dāng)適宜。

窯襯砌筑前首先驗(yàn)收磚塊尺寸要合格，然后組織預(yù)砌筑。在適合的場地將準(zhǔn)備砌筑的磚層進(jìn)行干組裝，檢查成圓情況，是否與設(shè)計(jì)的尺寸一致。如果成圓度差則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行現(xiàn)場修理。按照部頒機(jī)械窯爐施工規(guī)范，對灰漿、磚縫要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求操作執(zhí)行。所有磚縫都應(yīng)錯開，內(nèi)層外層相交錯砌成。對變徑段要特別關(guān)注，按照圖紙要求每層必須保持圓的同軸度，并逐漸形成窯體的錐角。 

一般窯襯結(jié)構(gòu)為Zui內(nèi)層為高鋁質(zhì)耐火磚，次之為粘土質(zhì)耐火磚，再次之為保溫磚或輕澆保溫層，再次之為粘土磚，粘土磚之外為巖棉板，Zui外層為鋼殼。窯襯連同窯殼總厚度可達(dá)到1000mm左右。對于窯的預(yù)留孔及預(yù)埋件要有專人管理，砌筑時(shí)同時(shí)施工。窯襯施工盡量避開寒冬，至少環(huán)境溫度達(dá)到5℃以上時(shí)施工較好。

窯襯砌筑時(shí)要有專業(yè)的監(jiān)理人員管理，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)范和圖紙施工，按照部頒標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分段和總體驗(yàn)收。

4、石灰窯的高徑比是非常關(guān)鍵的參數(shù)。受布風(fēng)裝置的限制，送入窯內(nèi)的空氣總是沿窯壁上升至頂部的為多數(shù)，即窯壁效應(yīng)明顯。因此窯的直徑不宜過大而是與其高度成一定比例。一般推薦為1∶6—8。

5、窯襯結(jié)構(gòu)對于窯的正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。由于“邊風(fēng)效應(yīng)”的存在窯襯的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)適應(yīng)“攏火壓邊風(fēng)”的要求，以達(dá)到均勻上火的效果。

石家莊鴻宇化學(xué)工程技術(shù)有限公司經(jīng)過多年的探索，結(jié)合了石灰窯生產(chǎn)工藝技術(shù)實(shí)際要求，博采眾家之長，研發(fā)出了新型節(jié)能石灰窯。主要特征是其吸收了花瓶型窯的優(yōu)點(diǎn)，克服了直立窯的不足，它既能滿足生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石灰的要求，又可以將能耗降到Zui低，形成了大型機(jī)立窯獨(dú)有的結(jié)構(gòu)特征，生產(chǎn)實(shí)踐證明其窯型科學(xué)合理。

三、石灰窯的配套機(jī)械工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

石灰窯的配套機(jī)械工程可大致分為：配料、加料系統(tǒng)；出灰系統(tǒng)；配風(fēng)系統(tǒng)；引風(fēng)系統(tǒng)；電氣控制系統(tǒng)五部分。

1、    配料加料系統(tǒng)主要工藝技術(shù)注意事項(xiàng)

原料的篩分要符合石灰窯的要求。配料前要將礦石中的粘土、碎石篩分并回收再用。石灰石的粒度，煤或焦炭的粒度要符合工藝設(shè)計(jì)要求。配料設(shè)備的選型要合理，精準(zhǔn)度要在0.5%級以上，混料要均勻。配混料設(shè)備的布置要符合混料均勻的要求。

加料系統(tǒng)包括混料輸送、提升、布料。斗式計(jì)量無需混料輸送，皮帶計(jì)量則需要混料輸送并要根據(jù)加料量和頻次考慮是否需要設(shè)置中間料倉，以滿足生產(chǎn)量的需要。提升機(jī)選型要與提升重力相匹配，提升架要有足夠的強(qiáng)度和剛度。料車與軌道要相匹配，各部尺寸相一致，軸長、軸距與軌道寬、彎弧相一致。特別是弧形軌道的安裝與加固要按設(shè)計(jì)圖紙和說明嚴(yán)格進(jìn)行。弧形軌道安裝完工后要及時(shí)進(jìn)行料車空運(yùn)行試驗(yàn)，空試合格后要進(jìn)行重車試運(yùn)行，及時(shí)消除存在的卡刮機(jī)械故障。

布料器形式多樣，總的要求是布料均勻。一方面粒度分布要均勻，另一方面布料量要均勻。這就要求料車裝填容量要適當(dāng)，布料器形式要合理。經(jīng)驗(yàn)證明回轉(zhuǎn)彎管式布料器設(shè)計(jì)制造合理，安裝方便，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)布料，運(yùn)行效果良好?；剞D(zhuǎn)蝸殼式布料器也得到了用戶的認(rèn)可。

2、    出灰設(shè)備  

常用的有螺錐出灰機(jī)、圓盤式出灰機(jī)、托扳出料機(jī)、振動出灰機(jī)。上述機(jī)械各有優(yōu)點(diǎn)，也有不足之處。近年來專業(yè)廠家推出了插板式出灰設(shè)備。該設(shè)備由錐形料斗、上插門、中間倉、下插門和出灰輸送機(jī)械組成。結(jié)構(gòu)簡單易行，操作便利，適合原料粒度在50---150mm范圍內(nèi)的大型石灰窯生產(chǎn)。上插板制作成相向運(yùn)行的二個插門，出現(xiàn)偏燒情況時(shí)可以單獨(dú)運(yùn)作一個插門以糾正偏燒。選擇合適的出灰設(shè)備對石灰窯的運(yùn)行有一定輔助作用。

3、    配風(fēng)系統(tǒng)

機(jī)械立窯應(yīng)根據(jù)窯的有效容積、高徑比、裝填高度及生產(chǎn)能力確定配風(fēng)量和風(fēng)壓值。布風(fēng)應(yīng)當(dāng)盡可能沿窯水平截面均勻供風(fēng)，但由于存在“邊風(fēng)效應(yīng)”，往往達(dá)不到均勻布風(fēng)效果。為此可設(shè)置底部進(jìn)風(fēng)與腰部進(jìn)風(fēng)相結(jié)合起來的辦法。也可采用風(fēng)煙結(jié)合的方法控制燃燒、糾正偏燒。

布風(fēng)與出料裝置相連二者有一定占位關(guān)系，當(dāng)采用雙插板中間料倉組合式出灰機(jī)械時(shí)，布風(fēng)裝置可以固定在窯底部并盡可能多占據(jù)窯低中心面積，同時(shí)設(shè)計(jì)多層風(fēng)帽，風(fēng)帽間設(shè)置多孔布風(fēng)，頂部風(fēng)帽通流量可適當(dāng)加大，形成中心布風(fēng)略大于邊風(fēng)的效果，在下料不受影響前提下保證了中心布風(fēng)面積足夠大。

4、    引風(fēng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮出風(fēng)均勻，防止由于引風(fēng)偏向而引起窯內(nèi)偏燒的問題。

一般考慮設(shè)置對稱的引風(fēng)出口，如雙出煙口180°布置，對稱匯流。引風(fēng)應(yīng)當(dāng)可控制，采用調(diào)風(fēng)器或變頻調(diào)節(jié)以維持窯頂一定的壓力。

5、    電氣控制系統(tǒng)應(yīng)由專業(yè)的設(shè)計(jì)公司根據(jù)所配置的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

根據(jù)業(yè)主要求和實(shí)際工程需要，設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)、符合規(guī)范、性價(jià)比優(yōu)良的配套電氣工程。

對于起重設(shè)備要采用國內(nèi)外質(zhì)量有保證、服務(wù)及時(shí)的（廠家）產(chǎn)品，電氣設(shè)備必須經(jīng)得住高強(qiáng)度、大負(fù)荷、抗干攏運(yùn)行的考驗(yàn)。

四、石灰窯的控制工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

石灰窯控制工程系統(tǒng)主要包括給料控制、計(jì)量控制、配料控制、提升控制、布料控制、出料與料位控制、煅燒溫度控制與鼓風(fēng)控制、引風(fēng)控制及糾偏控制。上述控制單元可以實(shí)施分散控制集中監(jiān)視管理，即dcs控制。其中給料、計(jì)量、配料、提升、布料可合并為一個子系統(tǒng)；出料與料位控制為一子系統(tǒng)；煅燒鼓風(fēng)與糾偏為一子系統(tǒng)；引風(fēng)控制為一子系統(tǒng)。

各子系統(tǒng)均可采用目前較為先進(jìn)的plc控制。各子系統(tǒng)可單獨(dú)操作也可通過一定的通訊協(xié)議組成工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，并由上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)督控制。一般敘述為現(xiàn)場采集模擬量后送模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送工控機(jī)模塊式程控與給定比較后輸出調(diào)節(jié)數(shù)字量，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后送送執(zhí)行機(jī)構(gòu)以完成一次調(diào)整?；蛘哂蓀lc硬連線直接完成采集、處理和控制。相應(yīng)地考慮i\o本地和遠(yuǎn)程設(shè)置的數(shù)量、分布、整體性、安全可靠性和經(jīng)濟(jì)合理性。此外對主機(jī)冗余、電源冗余也要做充分的考慮。有條件的要進(jìn)一步考慮備品、擴(kuò)容、操作站的數(shù)量及外圍設(shè)備的配置。緊急停車系統(tǒng)是為防止生產(chǎn)裝置發(fā)生故障引發(fā)人身傷亡或設(shè)備損壞導(dǎo)致重大事故而設(shè)置的安全保護(hù)裝置。這就要求控制系統(tǒng)本身的事故發(fā)生率要小，要有自診斷報(bào)警功能，能夠在線軟件組態(tài)和修改，設(shè)置適當(dāng)?shù)臋?quán)限。

控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)必須獨(dú)立于其它系統(tǒng)，以確保系統(tǒng)的安全等級。即硬件中發(fā)信元件、i\o卡件及供電等應(yīng)獨(dú)立設(shè)計(jì)，軟件應(yīng)遵守iec61508-3標(biāo)準(zhǔn)，軟件結(jié)構(gòu)本身要滿足生產(chǎn)安全的特殊要求。

提升系統(tǒng)的控制國內(nèi)許多廠家采用旋轉(zhuǎn)編碼器做為測量料車位置、加減速、停車限位信號發(fā)生裝置，再由plc編程控制料車的運(yùn)行，這方面取得了較好的效果。

石灰窯控制的主要工藝指標(biāo)有煅燒段溫度，料位，窯頂壓力，窯頂溫度，出料溫度等。

配料提升加料系統(tǒng)為相對獨(dú)立的程控系統(tǒng)但可與料位控制系統(tǒng)串聯(lián)控制。

石灰窯運(yùn)行屬于大滯后、長周期、多因素干擾工況。因此在設(shè)計(jì)石灰窯的自動控制系統(tǒng)工程時(shí)要特別的注意各因素間的關(guān)聯(lián)程度，各參數(shù)變化周期相差較大。在整定各系統(tǒng)pid參數(shù)時(shí)要充分考慮工藝操作人員提供的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

石灰生產(chǎn)主要由煅燒段溫度和鼓引風(fēng)量所決定。在原料成分穩(wěn)定的情況下，煅燒溫度與配料比例、送風(fēng)量有直接關(guān)系。當(dāng)溫度升高時(shí)煤石比、送入風(fēng)量均應(yīng)減小，反之應(yīng)增加。出料可根據(jù)產(chǎn)量要求采用定時(shí)定量出料，加料以料位高低為依據(jù)。加料周期應(yīng)小于溫度調(diào)整周期。加料以批為單位，配比也以批為一個單位進(jìn)行調(diào)整。鼓風(fēng)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)整而不受限制。

引風(fēng)控制一方面要考慮窯頂風(fēng)壓，另一方面要考慮煙氣濃度。通常控制窯頂為微正壓。

為方便糾正燒偏，在煅燒段與冷卻段之間設(shè)有腰風(fēng)口。當(dāng)窯煅燒平面的對稱點(diǎn)溫度差超過一定值時(shí)可開啟相應(yīng)腰風(fēng)口閥門強(qiáng)化或抑制低溫點(diǎn)或高溫點(diǎn)的燃燒工況。但需要注意其可操作性。窯的溫度調(diào)整要求靈敏有效，測溫點(diǎn)必須接近窯內(nèi)，感應(yīng)元件配置要準(zhǔn)確。

五、石灰窯工程項(xiàng)目建設(shè)方式

石灰窯從設(shè)計(jì)階段開始就應(yīng)當(dāng)通盤考慮。選址要正確；土建工程要由專業(yè)工程公司承攬；窯體加工要嚴(yán)格按圖施工；砌筑要執(zhí)行hg\t20641—98標(biāo)準(zhǔn)；窯頂、窯底部設(shè)備選型非常關(guān)鍵，關(guān)系到窯的正常運(yùn)行與否；配套的機(jī)電設(shè)備、自控設(shè)備直接關(guān)系到窯的生產(chǎn)效率高低。

基礎(chǔ)材料、板材、型鋼必須按國標(biāo)號要求采購，易損耗非標(biāo)件則要選擇正規(guī)供應(yīng)廠商。起重等特種設(shè)備要選擇有資質(zhì)的廠商進(jìn)貨。

石灰窯工程有總包與分包之分?？偘こ逃沙袛埞こ痰墓こ坦究傮w設(shè)計(jì)推進(jìn)工程項(xiàng)目的建設(shè)，建設(shè)單位、監(jiān)理公司共同監(jiān)督工程建設(shè)項(xiàng)目的每一階段情況。分包則由建設(shè)單位統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，由設(shè)計(jì)院、分項(xiàng)目由各專業(yè)公司承攬、監(jiān)理公司監(jiān)督工程項(xiàng)目的實(shí)施，可以是菜單式組織管理模式。建設(shè)單位可根據(jù)自己的情況結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)情況選擇建設(shè)方式。

六、石灰窯的操作要點(diǎn)

石灰窯的操作是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工程作業(yè)。工程項(xiàng)目建成后，建設(shè)單位要組織監(jiān)理、施工、設(shè)計(jì)、供應(yīng)商進(jìn)行綜合性試生產(chǎn)前驗(yàn)收。工程建設(shè)的各項(xiàng)資料完整，安全環(huán)保三同時(shí)，各項(xiàng)手續(xù)齊全。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作就緒，安全、操作規(guī)程、檢修規(guī)程、管理規(guī)定齊全。現(xiàn)場整理完畢，符合規(guī)范。

運(yùn)行人員對窯的隱蔽工程要進(jìn)行徹底檢查，將施工時(shí)遺留的物品清理出，對一些臨時(shí)構(gòu)件進(jìn)行合理處理，不得有任何阻礙窯運(yùn)行時(shí)物料流動的物體。如施工時(shí)遺留下的焊絲、螺絲、廢鋼材料等。

烘窯要按規(guī)程規(guī)定進(jìn)行操作。烘窯結(jié)束后要清理烘窯產(chǎn)生的廢渣以防止點(diǎn)火后阻礙物料下降。點(diǎn)火時(shí)Zui為關(guān)鍵的是上火均勻，加布料均勻，出料時(shí)間要根據(jù)原料粒度掌握好時(shí)間和出料量。出料后要及時(shí)補(bǔ)充料位至正常值。此外還須注意底火的焦結(jié)程度，防止形成大焦渣堵阻物料下降。點(diǎn)火成功后原料配比的變化要掌握好，點(diǎn)火初期的每批料配比都要有變動，遞減速度要掌握好，嚴(yán)防高配比結(jié)瘤產(chǎn)生。

送引風(fēng)使用要得當(dāng)，初期嚴(yán)格控制風(fēng)量，之后每隔一定時(shí)間適當(dāng)提高風(fēng)量。窯溫提升速度要緩慢，一般20---30日調(diào)整到位即可。之后可根據(jù)對產(chǎn)量的要求適當(dāng)提高風(fēng)量以適應(yīng)產(chǎn)出量和加入量，每提高一個產(chǎn)量單位要在此產(chǎn)量下運(yùn)行一段時(shí)間以穩(wěn)定窯的工況。新建設(shè)工廠建議請有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行專家指導(dǎo)烘窯、點(diǎn)火、試生產(chǎn)。

各崗位運(yùn)行人員必須緊密配合，做到勤看火勤卸料勤加料，多點(diǎn)布料或連續(xù)加料要準(zhǔn)確，混料要均勻，配比要穩(wěn)定，用風(fēng)要得當(dāng)。以產(chǎn)定風(fēng)。參考窯頂溫度、出灰溫度嚴(yán)格控制風(fēng)量。

七、石灰窯的維護(hù)保養(yǎng)及安全注意事項(xiàng)

石灰窯的維護(hù)保養(yǎng)主要是指運(yùn)行設(shè)備。一是易損件的維護(hù)保養(yǎng)，要有專人定時(shí)定期巡回檢查，定期調(diào)整或更換。如天輪、鋼絲繩、制動器摩擦片、觸點(diǎn)開關(guān)等。二是定期潤滑加油，每班至少對油杯油進(jìn)行檢查加注一次，對油位進(jìn)行監(jiān)管，對大型運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械定期更換新油。三是對各限位保險(xiǎn)等安全防護(hù)裝置進(jìn)行定時(shí)檢查試驗(yàn)，嚴(yán)防安保裝置失效。

石灰窯的操作為典型的窯爐操作，涉及起重、高空等特種作業(yè)。操作人員要有一定的技術(shù)素質(zhì)和職業(yè)責(zé)任，管理層要加強(qiáng)硬件和軟件管理，防止粉塵危害及中毒等事故發(fā)生。

八、結(jié)論

石灰窯工程是一項(xiàng)系統(tǒng)性很強(qiáng)的工程項(xiàng)目建設(shè)，只要建設(shè)方、施工單位、設(shè)計(jì)及監(jiān)理單位通力合作，從基礎(chǔ)抓起，科學(xué)設(shè)計(jì)、科學(xué)施工、科學(xué)管理，關(guān)注并解決要點(diǎn)問題，形成系統(tǒng)性，工程建設(shè)就一定會收到事半功倍的效果。工程的質(zhì)量、安全也就有了保障，項(xiàng)目建設(shè)將會如期完成。

隨著設(shè)計(jì)施工生產(chǎn)水平的穩(wěn)步提高，安全、環(huán)保投入的加大，企業(yè)將在循環(huán)經(jīng)濟(jì)、三廢治理、污染物零排放等方面取得重大進(jìn)展。相信在不遠(yuǎn)的一個時(shí)期我國石灰生產(chǎn)將步入一個全新的階段，并將在輕鈣等多領(lǐng)域發(fā)揮出重要作用。