石灰窯のよくある10の問題とトラブルシューティング

01. 粒子サイズが大きすぎる

石灰石の焼成速度は、原料石灰の温度と石灰石の表面積の両方に依存します。しかし、ある温度では、石灰石の焼成速度は主に粒子径に左右されます。原料石灰が大きいほど、焼成速度は遅くなります。石灰の熱伝導率は焼成プロセスよりも低いため、石灰層の厚さは徐々に増加します。これにより、熱が石灰石に浸透しにくくなり、焼成プロセスが遅くなります。そのため、大きな石灰石を使用すると、焼成が不完全になることが多く、これが生石灰の主な原因の一つとなります。通常の竪型窯では、粒子径は40～80mmに制御する必要がありますが、窯の容量によっては50～150mmまで許容されます。石灰石のコストを削減するために、特定の条件ではより小さな石灰を使用する場合があります。症例.

02. 燃料比が低い、または燃料の発熱量が低い

混合窯における燃料比率は、窯の技術的性能と密接に関連しています。混合窯で使用する石炭は、通常、5500kcal以上の発熱量が必要です。燃料の粒度もある程度制御する必要があり、細粒炭を使用する場合は適切な加水が必要です。

03. 無理な空気供給

石灰窯では、燃料の燃焼によって石が加熱・焼成されますが、燃料の燃焼には酸素（空気）が必要です。燃料の燃焼には、燃料、酸素、熱という3つの条件が満たされている必要があります。これらの条件が一つでも欠けてはいけません。窯全体にわたって、空気の供給は強力で均一かつ一貫している必要があります。適切な燃料比率に加え、空気の供給も適切でなければなりません。窯の中には、空気量が多い場所もあれば、少ない場所もあります。空気が多い場所は効果的に燃焼しますが、空気が不足している場所は不完全燃焼につながります。燃料の均一な燃焼を確保するには、空気供給を窯全体に均等に分散させる必要があります。

04. オーバーバーニング

生石灰の品質は、酸化カルシウムと酸化マグネシウムの含有量、そして生石灰と過燃焼率によって決まります。「生燃焼」とは、石灰石の一部が完全に分解されていないことを意味し、「過燃焼」とは、石灰石が過度に焼成され、結果として濃厚な生石灰（過焼成または焼石灰とも呼ばれます）になることを指します。このタイプの生石灰は活性が低く、加工が困難です。一般的な石灰石の燃焼温度は1000～1200℃です。過燃焼は、通常、燃焼温度が高すぎたり、燃焼時間が長すぎたりした場合に発生します。製品にはひび割れ、表面にガラス質の殻、明らかな体積収縮、黒ずみ、塊の体積増加などが見られる場合があります。過燃焼に対処するには、まず燃料比が高すぎないか検討してください。石炭の品質を考慮して、適切なレベルに調整し、空気供給も適切に調整してください。

05. 焼成ゾーンが上昇

一般的な竪型窯において、窯体中央部の焼成帯上部温度が上昇し、灰温度が低下し、CO2含有量が減少し、空気量が増加し、酸素過剰状態にある場合、焼成帯が上昇したことを示しています。焼成帯が上昇すると、窯の上部で燃料が早期に燃焼します。投入量が焼成帯に低下するにつれて、燃料の火力が低下し、石灰燃焼が増加します。

この問題は、窯の上部温度が高すぎる、窯に入る燃料が細かく砕かれすぎて燃焼が早すぎる、風圧と風量が大きすぎる、石灰石の粒子径が大きすぎる、換気がスムーズすぎる、灰の排出がアンバランスであるなどの場合に発生する可能性があります。これらの要因は、焼成ゾーンの上方移動と大量の生炭燃焼につながります。これに対処するには、以下の対策を講じる必要があります。

風圧と空気量を減らして、火災層を下方に移動させます。上面圧力が低すぎる場合は、適切に上げてください。

灰排出速度を上げ、燃料比を適切に増加させることで、炉頂温度の上昇による熱損失を補います。炉頂温度が正常に戻ったら、標準値に調整します。

原燃料の粒子サイズを確認し、調整してください。燃料に含まれる粉末の量が多すぎる場合は、水を加えて飽和させ、石との結合力を高めて燃料の燃焼を遅らせます。

06. 焼成ゾーンが下がった

上部温度が低く、灰の温度が上昇すると、ひどい場合には風と火で燃料が適切に燃焼せず、石灰燃焼が増加し、CO2濃度が低下します。これは焼成ゾーンが下降したことを示しています。その主な原因は、空気量が少ない、石の量が多い、灰の積み下ろし量が多いことで、混合材料が急速に下降し、冷却ゾーンが短くなることです。その結果、焼成ゾーンに入る前に空気を十分に予熱できず、炭酸カルシウムの分解量が減少し、CO2排出量が低下します。石灰燃焼も増加します。さらに、原料が破砕されていたり、粒径の偏差が大きいと、窯の抵抗が増加します。このような場合、風圧は低くないかもしれませんが、実際の空気量が不足している可能性があります。これを解決するには、次のことを実行する必要があります。

石材投入量と灰排出量を適宜減らし、空気量を増加させます。炉頂圧力が高すぎる場合は、適宜下げ、原料の破砕性を調整します。

大粒子の割合を増やし、粒子サイズのばらつきを減らし、窯内の抵抗を下げます。プロセス要件に合わせて燃料と石ブロックのサイズを調整します。

07. 焼成ゾーンの拡張

焼成ゾーンの拡張により、炉頂温度と灰温度の両方が上昇し、CO2濃度が低下し、石灰の燃焼が促進されます。ひどい場合は、窯の上部の火の下に赤い灰が現れ、両端が赤く変色します。窯内に団塊が発生したり、一部で換気が悪くなったりすることがあります。原因としては、燃料比が高すぎる、石灰石が不均一である、窯内に団塊が発生したり、一部で換気が悪くなったりすることが挙げられます。団塊や窯壁に付着した物質は換気偏析を引き起こし、原料が正常に落下せず、換気が悪くなります。物質の流れの影響で団塊が落下すると、焼成ゾーンを一定時間延長します。これに対処するには、次のことを実施する必要があります。

生産量を適切に減らし、原料の粒子径を調整し、燃料比率を下げます。空気量を増やし、原料層の高さを一時的に下げ、その後、原料を追加して正常な原料表面を回復させます。

0.8 結節形成

ガス焚き窯を含む混焼窯において、ノジュールは大きな欠陥の一つです。ノジュールの発生を示す兆候は以下の通りです。1. 灰の温度が高く、石灰の排出時に生焼けが発生し、窯ガス中のCO2含有量が長期間低い状態が続く。2. 原料の表面高さと灰の排出量が一致しない。窯内での原料の滞留時間は短くなるものの、灰の排出時間は長くなる。その結果、灰は未燃焼燃料や未焼成の石灰石と混ざり合い、生灰となる。

団塊が形成される主な原因は、3. 燃料比率が高すぎる、または燃料に不純物が多すぎて溶融物質が形成されることです。4. 燃料比率が高くなくても、局所的な燃料濃度によって強い焼成が起こり、窯の壁掛けが形成されることがあります。5. 停電や窯が長時間稼働できない場合、窯内に高温領域が長時間留まるか、不純物が存在すると、団塊が形成されやすくなります。

この問題に対処するには、次の対策を講じる必要があります。1. 燃料比率、風圧、上部圧力を調整し、原燃料中の不純物含有量を減らします。2. 原料投入量を減らすか、灰の排出量を増やします。原料表面の高さを下げ、塊状物や垂れ下がった原料を露出させ、冷却と原料投入時の衝撃で落下させます。深刻な場合は、小規模爆発対策を講じます。3. 原料と燃料の混合プロセスを変更し、燃料の偏りや局所的な過度の集中を回避します。4. 原料の積み下ろし頻度を増やして、原料の流れを改善し、原料の固着や垂れ下がりを防ぎます。

09. 窯の傾斜

窯が傾くと、以下の兆候が見られます。1. 窯の上部では、原料面が傾いており、片側への原料の排出が速くなります。その側の火層は黒く見え、原料面と火層の温度差が大きいことを示しています。2. 窯の底部では、灰の排出時に、局所的または片側から灰が急速に排出されます。これらの部分の灰の温度は高く、場合によっては赤い灰が排出されます。

主な原因は以下のとおりです。1. 石灰石焼成時の混合・分布の不均一、または灰の排出の不均一により、窯内に局所的な塊が発生し、通気の偏析を引き起こします。この場合、分布の問題を解決することが重要です。2. 灰排出装置の不適切な調整により、灰の排出が不均衡になります。3. 窯の構造が不適切です。冷却部と灰排出部の間の角度が小さすぎると、局所的な角度が生じ、スムーズな排出が妨げられる可能性があります。

この問題に対処するには、以下の対策を講じる必要があります。1. 原料の混合または灰の排出の不均一性を調整します。窯内で局所的な塊が検出された場合は、まずそれを解決します。深刻な場合は、窯の構造変更を検討します。2. 破砕された原料は主に高速投入部に分布し、大きな破片は暗火部に多く見られ、高速投入部の風圧を増加させます。

10. ガス窯のよくある問題

ガス窯は、前述の共通の課題に関しては混焼窯と類似しています。主な違いは燃焼炎の温度調整にあります。ガス窯では通常、ガスの組成と発熱量に基づいて、空気とガスの比率と圧力を調整する必要があります。

高発熱量ガスの場合、一般的な問題は過燃焼ですが、低発熱量ガスの場合は生焼けの方が一般的です。ただし、石灰石焼成の生焼けと過燃焼は詳細に分析する必要があります。高発熱量ガスの生焼けの多くは、実際には過燃焼が原因です。ガスの高発熱量により、炎はバーナーから出るとすぐに非常に高温になり、バーナーの周りで焼結が起こり、炎の浸透が妨げられます。その結果、窯の中心部で生焼けが発生します。つまり、不適切な焼成温度調整により、石灰石の表面が硬い殻に焼結し、過燃焼のように見える場合がありますが、実際には内部で生焼けです。これらの問題は、使用する窯の種類とバーナーに直接関係しています。