目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)活性石灰的窯型主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是回轉(zhuǎn)窯，一類(lèi)是豎窯。
回轉(zhuǎn)窯與先進(jìn)豎窯相比較而言主要有以下特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn):
回轉(zhuǎn)窯的主要優(yōu)點(diǎn)：
（1） 通常狀況下，回轉(zhuǎn)窯適合煅燒小顆粒石灰石，有利于石灰石的充分利用。對(duì)于粒度為10-50mm的原料來(lái)說(shuō)，建設(shè)回轉(zhuǎn)窯是比較適宜的。目前，隨著先進(jìn)豎窯技術(shù)的不斷發(fā)展，先進(jìn)豎窯也可煅燒粒度為20mm以上的小粒度原料。
（2） 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)石料來(lái)回翻滾，物料煅燒較為充分，煅燒的石灰質(zhì)量較佳。但是從各廠家的生產(chǎn)實(shí)際情況來(lái)看，回轉(zhuǎn)窯的活性度這項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)并不比先進(jìn)豎窯好。500噸氣燒雙膛窯的質(zhì)量甚至略好于1000噸的回轉(zhuǎn)窯。
（3） 回轉(zhuǎn)窯設(shè)備更容易大型化。目前，國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)的先進(jìn)豎窯最大的單座石灰窯產(chǎn)量為600噸，國(guó)外也有800噸規(guī)格的豎窯。回轉(zhuǎn)窯國(guó)內(nèi)最大為1000噸。
但回轉(zhuǎn)窯影自身結(jié)構(gòu)問(wèn)題與先進(jìn)豎窯相比又有一些不同。主要存在以下幾點(diǎn)缺點(diǎn)：
(1) 由于回轉(zhuǎn)窯屬于“臥式窯”，其窯體主要依靠占據(jù)平面空間，而豎窯主要占據(jù)立面空間，因此其占地面積較先進(jìn)豎窯窯大許多。這對(duì)于場(chǎng)地緊張的工廠來(lái)說(shuō)是非常不利的。
(2) 大型回轉(zhuǎn)窯一般使用的煤氣熱值要求較高，通常要求在3500kcal/Nm3以上。這對(duì)于只有有限優(yōu)質(zhì)煤氣資源的工廠來(lái)說(shuō)，是不利的。不過(guò)，隨著回轉(zhuǎn)窯技術(shù)的進(jìn)步，也有使用煤氣熱值為2000 kcal/Nm3的燃料的成功經(jīng)驗(yàn)，但是其熱耗明顯增加。先進(jìn)豎窯目前已經(jīng)可以使用從最高熱值的純天然氣到最低熱值的純高爐煤氣均可。
(3) 由于回轉(zhuǎn)窯的設(shè)備體積龐大，設(shè)備復(fù)雜，因此其投資通常要較先進(jìn)豎窯高出約20%。
(4) 回轉(zhuǎn)窯的熱耗較先進(jìn)豎窯高出約40%，因此，其生產(chǎn)成本較活性豎窯約高20%以上(對(duì)于600噸/天的石灰窯，回轉(zhuǎn)窯每年煤氣多用1000萬(wàn)人民幣)。
(5) 由于回轉(zhuǎn)窯的石料粒度較小，并且石料在窯內(nèi)來(lái)回翻滾、摩擦窯壁，因此其粉灰率要較先進(jìn)豎窯高許多（粉灰通常不能用于煉鋼）。通常情況下來(lái)說(shuō)，回轉(zhuǎn)窯的粉灰率在20%，先進(jìn)豎窯的粉灰率則在10%，因此，先進(jìn)豎窯的成品率要比回轉(zhuǎn)窯高。
(6) 由于石料在窯膛內(nèi)來(lái)回摩擦窯壁，因此回轉(zhuǎn)窯的窯襯壽命要較豎窯低許多。
(7) 回轉(zhuǎn)窯通常存在結(jié)圈問(wèn)題，石灰石上所攜帶的粉塵、泥土等雜質(zhì)常常會(huì)附著在窯壁上，因此有條件的情況下，回轉(zhuǎn)窯通常要求石灰石要水洗，這對(duì)位于北方的工廠（水資源短缺）來(lái)說(shuō)是不利的。
正是因?yàn)榛剞D(zhuǎn)窯與豎窯存在的上述差異，在鋼鐵工業(yè)發(fā)達(dá)的歐洲及日本，鋼鐵工業(yè)約有70%以上的活性石灰是采用先進(jìn)豎窯生產(chǎn)的。
一、 幾種豎窯窯型比較
豎窯的主要類(lèi)型有瑞士麥爾茲公司（MAERZ OFFNBAU AG）的并流蓄熱式雙膛豎窯、德國(guó)貝肯巴赫窯爐公司的（BECKENBACH KILNS GMBH）環(huán)形套筒窯（現(xiàn)已被意大利弗卡斯公司收購(gòu)）、意大利弗卡斯公司（FERCALX S.P.A）的雙梁窯等。上還有一些利用上述窯型的原理變形而來(lái)的窯型，包括有意大利西姆公司的雙D窯，意大利弗里達(dá)公司的梁式窯以及國(guó)內(nèi)的“環(huán)形雙膛石灰窯”等。
當(dāng)今國(guó)際上流行的活性豎窯窯型主要有雙膛窯、套筒窯和雙梁窯。
1、 并流蓄熱式雙膛窯（MAERZ）
我國(guó)引進(jìn)的雙膛窯數(shù)量最多。一般來(lái)說(shuō)，250噸以下的雙膛石灰窯的截面為矩形，300噸以上的雙膛石灰窯的窯膛截面為圓形。雙膛窯煅燒機(jī)理為全程并流煅燒，最易燒成活性石灰。雙膛窯一般有兩個(gè)窯身（少數(shù)有三個(gè)窯身），兩個(gè)窯身交替輪換煅燒和預(yù)熱礦石，在兩個(gè)窯身的煅燒帶底部之間有連接通道彼此連通，每隔12分鐘換向一次以變換兩個(gè)窯身的工作狀態(tài)。在操作時(shí)，兩個(gè)窯身交替裝入礦石，助燃空氣由窯頂供入，燃料由窯身上部送入，通過(guò)埋設(shè)在預(yù)熱帶底部的多只噴槍使燃料均勻地分布在整個(gè)窯的斷面上，使得物料得到均勻加熱。雙膛窯使用的燃料為流體燃料，如天然氣、煤氣、油、煤粉等均可。石灰粒度最小為15mm。石灰活性度可達(dá)350ml以上。國(guó)內(nèi)昆鋼選用麥爾茲窯，用煤粉燒制，活性度為380—390ml，漣鋼采用混合煤氣，活性度可達(dá)400ml以上。
雙膛窯為密封正壓操作，工作壓力在40Kpa左右，全部采用羅茨風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)。整個(gè)窯的操作控制（如換向、裝料等）由PLC控制。助燃空氣用羅茨風(fēng)機(jī)叢豎窯的上部送入，助燃空氣在與燃料混合前在預(yù)熱帶先被預(yù)熱，然后煅燒火焰氣流與礦石并流通過(guò)煅燒帶（在所有豎窯中，雙膛窯的并流帶最長(zhǎng)），使礦石得到合理煅燒。煅燒后的廢氣通過(guò)連接兩個(gè)窯身的通道沿著另一窯體的與石料逆流向窯頂排出。由于長(zhǎng)行程的并流煅燒，石灰質(zhì)量很好。由于兩個(gè)窯身交替換向操作，廢氣直接預(yù)熱礦石，熱量得到最充分的利用，在三種豎窯中單位熱耗最低（~850Kcal/Kg石灰）。該種窯型運(yùn)行穩(wěn)定。
2、 環(huán)形套筒窯（BASK窯）
我國(guó)冶金企業(yè)目前引進(jìn)的套筒窯較雙膛石灰窯少。套筒窯的煅燒機(jī)理為逆流+并流煅燒。套筒窯由砌有耐火材料的窯殼和分成上下兩段的內(nèi)套筒組成，窯殼與內(nèi)套筒同心布置，礦石位于窯體和內(nèi)套筒之間的環(huán)形空間內(nèi)，故名環(huán)形套筒窯。下內(nèi)套筒位于豎窯的下部，結(jié)構(gòu)為雙層鋼殼形成環(huán)隙，環(huán)隙內(nèi)通空氣冷卻，其內(nèi)外側(cè)砌耐火磚襯；上內(nèi)筒懸掛在窯頂部。上下內(nèi)筒各有其不同功能，上內(nèi)筒主要是將高溫廢氣抽出用于預(yù)熱噴射空氣；下內(nèi)筒主要是用于產(chǎn)生循環(huán)氣流形成并流煅燒，同時(shí)起到保證氣流均勻分布的作用。套筒窯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是因設(shè)置了內(nèi)套筒在窯身內(nèi)形成了并流煅燒。
套筒窯設(shè)有上下兩層燃燒室，燃燒室通過(guò)耐火材料砌筑的拱橋與內(nèi)套筒相聯(lián)。套筒窯使用的燃料為流體燃料，如天然氣、煤氣（發(fā)熱值在1600Kcal/Nm3以上）、油等。石灰最小粒度為30mm。
套筒窯窯體從上到下可分為：預(yù)熱帶、上部煅燒帶（逆流）、中心煅燒帶（逆流）、下部煅燒帶（并流）、冷卻帶。其核心為下部并流煅燒帶，石灰最終在下煅燒帶內(nèi)燒成，保證了能夠煅燒出優(yōu)質(zhì)活性石灰。石灰活性度可達(dá)350ml以上，梅鋼套筒窯石灰質(zhì)量最高可達(dá)400ml以上（燃料為煤氣）。
套筒窯整個(gè)窯體為負(fù)壓操作，對(duì)窯體密封程度要求不是太高。
比較而言，套筒窯的主要缺點(diǎn)是耐火材料消耗量大，砌筑很復(fù)雜。同時(shí)，燃燒室上的拱橋極易發(fā)生事故，設(shè)備穩(wěn)定性差，國(guó)內(nèi)有多座套筒窯發(fā)生過(guò)燃燒室拱橋倒塌的事故。相對(duì)雙膛窯單位熱耗偏高（~950Kcal/Kg石灰）。
3、 雙梁窯（FERCALX窯）
我國(guó)冶金行業(yè)目前引進(jìn)的雙梁窯相比以上兩種窯最少。
雙梁窯的煅燒機(jī)理為全程逆流煅燒。雙梁窯的核心部分是采用兩層燒嘴梁，梁內(nèi)有若干燃料管將燃料供給燒嘴，燒嘴分布在梁的兩側(cè)，將燃料均勻地分布在窯的斷面上，保證了在整個(gè)豎窯斷面上均勻燃燒。燃燒梁采用導(dǎo)熱油冷卻，導(dǎo)熱油帶出的熱量用于預(yù)熱燃燒用一次空氣，使窯的熱耗有所降低。雙梁窯的主要優(yōu)點(diǎn)是耐火材料磚型及砌筑簡(jiǎn)單，在三種豎窯中耐火材料重量最輕。
雙梁窯采用了雙向壓力系統(tǒng)（最新開(kāi)發(fā)的為三路壓力系統(tǒng)），煅燒帶以下為正壓，煅燒帶以上為負(fù)壓。燃燒所需的二次空氣由鼓風(fēng)機(jī)鼓入冷卻帶，使窯內(nèi)煅燒帶以下保持正壓；窯上部的廢氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)抽出，使窯內(nèi)煅燒帶以上保持負(fù)壓。所謂三路壓力系統(tǒng)，是指在下層燒嘴梁以下2000mm處新增了抽氣梁，抽氣梁后面接高溫風(fēng)機(jī)將約500℃的熱空氣（石灰冷卻空氣冷卻石灰后變成的熱空氣）抽出送到燒嘴梁，這樣在下層燒嘴梁與抽氣梁之間形成第三路DD零壓，在這個(gè)區(qū)域基本無(wú)氣流流動(dòng)。雙梁窯使用的燃料亦為流體燃料，如煤氣、油、煤粉等。
比較而言，雙梁窯的主要缺點(diǎn)是煅燒原理落后，石灰活性度不高。國(guó)內(nèi)幾家投產(chǎn)的雙梁窯石灰活性度均較低。甚至與普通氣燒豎窯差不多，因此也限制了雙梁窯的推廣。
4、環(huán)形雙膛石灰豎窯概述
環(huán)形雙膛豎窯是一種結(jié)合了傳統(tǒng)雙膛豎窯和套筒窯的優(yōu)點(diǎn)，由國(guó)內(nèi)公司技術(shù)人員自行開(kāi)發(fā)的新型活性石灰窯型。該窯型具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并申報(bào)了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。
這種窯型完全實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，所有的設(shè)備、材料完全由國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。環(huán)形雙膛窯完全根據(jù)國(guó)內(nèi)的設(shè)備和材料制造、生產(chǎn)水平以及特性，按照國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免了由于國(guó)內(nèi)外材料性能的不同帶來(lái)的設(shè)計(jì)上的不合理的問(wèn)題，同時(shí)也有利于設(shè)備后期的維護(hù)和檢修。
與傳統(tǒng)雙膛窯相同，該窯采用了先進(jìn)的并流蓄熱煅燒原理。在窯膛截面上均勻布置燃料噴槍?zhuān)瑏?lái)實(shí)現(xiàn)煤氣的供入，實(shí)現(xiàn)了供入燃料的均勻分配，由此保證煅燒時(shí)均勻的溫度場(chǎng)。并且在窯型結(jié)構(gòu)上也吸取了套筒窯的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，即由于結(jié)構(gòu)上原因，環(huán)形窯的外圓到內(nèi)圓的距離與圓形雙膛窯中心到周邊的距離相比較短，使得窯膛內(nèi)的氣流分布偏流更小，因此更有利于生成活性石灰。因此，這種窯型生產(chǎn)的石灰活性度、殘余CO2含量等質(zhì)量指標(biāo)完全可與國(guó)外先進(jìn)豎窯相媲美，石灰石CaO含量大于53%的情況下，活性度完全可以達(dá)到370ml（4NHCl，10min滴定）以上，殘余CO2小于2%。環(huán)形雙膛窯基本結(jié)構(gòu)及煅燒原理為：窯設(shè)置有兩個(gè)半環(huán)狀窯膛，一個(gè)為煅燒膛，一個(gè)為蓄熱膛，中間由通道連接，兩個(gè)窯膛的工作狀態(tài)一般每隔12分鐘進(jìn)行一次互換。由于助燃空氣及燃料均從煅燒帶的上部供入向下流動(dòng)，煅燒膛的物料也是自上向下流動(dòng)，兩者流向相同，這種物料與燃料流方向相同的方式，稱(chēng)為并流。并流煅燒方式的優(yōu)點(diǎn)是，物料在煅燒帶上部開(kāi)始煅燒時(shí)，燃料在此處正好混合開(kāi)始燃燒，溫度較高，煅燒效率高，而在煅燒帶下部，石灰煅燒過(guò)程基本完成，石灰在此處不再需要過(guò)多的熱量，而燃料的燃燒產(chǎn)物也基本將熱量傳遞給物料，溫度降低，因此石灰活性度高。同時(shí)，由于雙膛窯的工作方式為一個(gè)窯膛煅燒，煙氣由另一個(gè)窯膛排出，此窯膛內(nèi)的物料被煙氣所含熱量加熱，使得煙氣中所含熱量得以有效回收，煙氣以很低溫度排出（150℃以下），因此與一般雙膛窯一樣，其熱效率又是目前所有窯型內(nèi)最高的。由于環(huán)形雙膛窯與套筒窯在結(jié)構(gòu)上的類(lèi)似，其煅燒石灰石粒度一般為20mm以上，粒徑比為1：2——1：3。
一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于先進(jìn)石灰豎窯使用的石灰石品質(zhì)要求是：CaO≥53%(最低保證≥51%)，MgO≤4%，SiO2≤2%，Al2O3+Fe2O3≤2%；Na2O+K2O≤0.2%。同時(shí)，要求必須篩分干凈石料表面的所粘覆的泥土和顆粒。
綜合上述幾種爐型對(duì)比后，總結(jié)出現(xiàn)國(guó)內(nèi)使用生產(chǎn)活性石灰石的窯爐中從成品石灰石的煅燒活性度，煅燒耗能，爐型環(huán)保來(lái)講應(yīng)選擇使用環(huán)形雙膛石灰豎窯