悬浮煅烧粉状石灰技术

　　一、悬浮煅烧的特点及优势

　　1、石灰概述

　　石灰（CaO）作为冶炼、化工、建筑、医疗卫生、火力电厂脱硫等行业的基础性材料，有着非常广泛的用途。全国每年需求总量约3亿吨，仅钢铁行业年用活性石灰量超0.8亿吨，对应石灰石消耗量为1.4亿吨以上。目前石灰企业大多采用竖窑或回转窑生产活性石灰，传统煅烧工艺使用的石灰石原料是大于20mm的块状石灰石，每年仅生产钢铁用石灰将至少产生小颗粒石灰石在0.35亿吨以上，而这部分高品质石灰石被作为废料处理，导致资源严重浪费。

2、悬浮煅烧特点

　　悬浮煅烧活性石灰工艺可利用现有竖窑和回转窑无法利用的小颗粒废料，并具有以下特点：

　　（1）原料利用率高：可以充分使用现有竖窑和回转窑不能使用的20mm以下的石灰石，实现资源100%利用。

　　（2）产品均匀性好：煅烧温度可以准确控制在900~950℃之间，使产品仅会有轻微生烧而不会出现过烧现象。

　　（3）热耗低：活性石灰热耗小于950kcal/kg,与回转窑1250kcal/kg的热耗相比，降低24%以上；

　　（4）生产规模大：可在500t/d～5000t/d之间任意选择，而目前回转窑法煅烧石灰，世界zui大规模只有1200t/d，竖窑zui大规模为800t/d；

　　（5）烟气余热高效利用：悬浮煅烧产生的烟气用于低温余热发电，吨石灰产生废气可发电30kW·h;

　　（6）超低排放：解决竖窑VOCs（挥发性有机物）超标和回转窑烟气热污染问题，烟气排放可实现超低排放。NOx≤100mg/Nm3，粉尘≤10mg/Nm3。

3、常见石灰煅烧设备对照表

常见石灰煅烧设备对照表

煅烧装置	入料形态和粒度范围	热耗(kCal/kg)	备注
普通竖窑	块状50~300mm	900~1300
机械化竖窑	块状40~80mm	1000~1300
梁式石灰窑	块状40~80mm	900~1050
双膛窑	块状30~80mm	900~1050
套筒窑	块状50~90mm	900~1050
麦尔兹窑（双膛）	块状15~50mm	870~970	单机800t/d
中空回转窑	块状20~60mm	1400~1800
竖式预热器回转窑	块状15~50mm	1150~1600	单机1200t/d
悬浮粉体煅烧窑	粉状0.075~0.1mm	950	单机≥5000t/d

　　二、悬浮煅烧的节能原理

　　石灰生产的核心是石灰石煅烧，主要过程就是CaCO3分解。CaCO3的分解反应速度主要与煅烧炉温度、CO2分压、CaCO3颗粒大小等因素有关。而石灰石颗粒大小是影响CaCO3分解反应速度的主要因素，石灰石颗粒越大，热量的渗透传入和分解产生的CO2溢出越慢，CaCO3的分解反应也越慢。石灰石粒度与烧透的煅烧时间的关系如图所示，而粒径0.1mm的石灰石在950℃时的分解时间不到1s。

　　悬浮煅烧系统由多级悬浮预热系统、煅烧分解炉、多级旋风分离冷却系统组成。因悬浮窑由若干旋流器用管道连接而成，各旋流器及其管道分别具有预热、煅烧、冷却的功能，它不同于其他窑型的是：其它窑炉物料多呈堆积状态，煅烧物料的传热过程是在堆积状态下与气态热介质进行换热的。悬浮窑内的物料呈悬浮状态，煅烧物料是在悬浮状态下与气态热介质进行换热的，细小的石灰石颗粒在悬浮状态下进行预热、煅烧和冷却，气固相之间有较大的接触面积，因此传热速度很快，快速缩小气固之间的温差。燃烧温度被分解平衡温度所抑制，故不会发生过烧现象。

　　石灰石粉体在密闭、负压、高温状态下通过多级悬浮预热--煅烧--冷却进行生产加工成合格的粉状活性石灰。石灰石实现了快速分解，因此热量损失降低到zui小，并且悬浮生产线规模很容易做大，整体能耗指标更优。

　　三、悬浮煅烧系统工艺流程

　　1、生产线简介

　　利用石灰石具有良好的易磨性，将石灰石破碎粉磨到一定细度料粉，然后按要求的喂料量喂入悬浮煅烧系统；活性石灰悬浮煅烧系统由三级悬浮预热系统、流化煅烧炉、多级旋风冷却系统组成。喂入的生粉经预热系统预热到600℃左右进入悬浮流化煅烧炉煅烧，石灰石粉在这里受热分解生产石灰粉，经料气分离器分离后，约950℃的烟气进入预热系统用于生料粉的预热，烧成的石灰粉进入多级旋风冷却系统进行冷却，冷却后的产品送入储库精包装（或散装）出厂，空气被加热后进入煅烧炉内用作燃料燃烧，排出的烟气经除尘后达标排放。
　　2、悬浮装置介绍

　　悬浮煅烧系统设备由五级旋风筒预热器、分解炉、三级旋风筒冷却器组成，其中分解炉内主要进行燃料燃烧及CaCO3分解，分解炉可适应多种燃料：天然气、煤气、煤粉、生物质燃料等均可使用。分解炉出口温度通过DCS系统可以实现准确控制，保证石灰不会出现过烧情况，并保证了石灰的高活性。分解炉出口的高温气体进入五级旋风筒预热器为石粉预热，能够充分利用烟气热量。五级预热器出口的低温废气进入原料粉磨系统、煤粉制备系统用于原料烘干以及余热发电系统。

　　经分解炉煅烧后的活性石灰进入三级旋风筒冷却器进行冷却，三级旋风筒冷却器从环境中抽取冷风和进入的热物料进行热交换，通过三级冷却后的物料温度降至100℃以下，通过输送设备进入成品库存储和散装。换热后的高含氧量热空气进入分解炉内，作为燃料燃烧的助燃风使用。

　　悬浮煅烧系统各环节产生的高低温废气热量均被充分利用，保证了悬浮煅烧系统热耗优于现有活性石灰生产线。
四、生产线建设

　　1、建设用地：采用悬浮煅烧工艺生产线占地面积小，以1000t/d生产线为例，悬浮煅烧装置仅需要200㎡投影面积，而整个生产线占地面积约30亩（含办公楼等辅助建筑）。

　　2、建设时间：悬浮煅烧系统除基础外均为钢结构建筑，施工周期短。以1000t/d生产线为例，生产线正常建设周期约为10个月。