Maerz Ofenbau AG 的平行流蓄热式 (PFR) 石灰窑生产高活性石灰，在所有石灰窑类型中热效率最高。 进一步降低热能消耗几乎是不可能的。 然而，用于燃烧和冷却空气供应的电功率消耗仍然可以改善。 正如之前在《全球水泥杂志》[1] 上宣布的那样，Maerz Ofenbau AG 开发了一种新的 PFR 窑炉工艺（正在申请专利），使用高压径向风机代替罗茨鼓风机，为煅烧工艺和石灰冷却提供必要的空气。
高压径流式风机效率达80~86%，超越了之前使用的罗茨鼓风机效率仅为60~65%。 Maerz Ofenbau AG 与 Grupo Calidra 一起在墨西哥的 Calidra 麦尔兹 PFR 石灰窑中成功安装并运行了第一台用于助燃空气的高压径流式风机。 用天然气烧窑时，电耗降低了20%。 当用80%的石油焦和20%的天然气烧窑时，减量仍为18%。
双膛石灰窑
双膛石灰窑有两个竖井，通过交叉通道连接，允许气体在竖井之间流动（图 1）。 其中一个是燃烧轴，另一个是再生轴，大约周期性地改变其功能。 每 15 分钟 石头不断地从上向下移动穿过它们。 当窑炉在超压下运行时，空气被压缩并输送到燃烧竖井的顶部，向下流动并与注入的燃料发生反应。 热燃烧气体连同工艺产生的 CO2 和 50% 的石灰冷却空气一起通过交叉通道流向再生竖井，并在那里与其余的冷却空气混合。 然后在再生竖井的顶部排出。 再生竖井中的石灰石因此在下一个循环中被煅烧之前被预热。 在竖井的下部，石灰被逆流空气冷却。
除了燃料为燃烧提供的能量外，PFR 窑通常每吨石灰消耗 30-50kWh 的电力。 大部分能量都需要压缩空气。 PFR 窑的典型供气系统包括 4-5 台用于助燃空气的罗茨鼓风机（图 1A）和 3-4 台用于冷却空气的罗茨鼓风机（图 1B）。 然而，罗茨鼓风机的效率仅为 60% 左右。 为降低电能消耗，可采用效率80%的高压离心风机。 在 Calidra 的第一步中，只有一个高压离心式风扇（图 1 C）取代了所有用于助燃空气的罗茨鼓风机。 在可能的下一步中，另一个高压径向风扇可以取代所有的冷却鼓风机。
高压离心风机的优点
此外，除了在效率方面的优势外，高压离心风机还有其他几个优势。 压缩空气会产生高噪音排放，因此罗茨鼓风机和高压离心风机都必须放置在鼓风机室内以降低噪音水平。 罗茨鼓风机的绝对数量导致建筑物庞大而昂贵，管道系统也相对复杂（图 2）。 仅需两台高压离心风机（图 3）即可替代所有这些罗茨鼓风机。 减少机器数量还可以降低投资成本，不仅是机器方面的投资成本，还包括建筑、管道系统和电气安装方面的投资成本。 这使得高压离心风机在经济上更具吸引力。
在较旧的石灰窑中，四个助燃鼓风机中通常只有一个配备可变驱动器，而其他的则以固定速度运行。 这导致操作范围的覆盖范围存在差距，窑操作员必须考虑到这一点。 高压径向风扇不会面临这个问题。 它们在操作压力和体积流量方面的广泛灵活性允许覆盖更广泛、无缝的操作范围。 PFR 窑只能使用流量与速度成正比的风机运行的“古老真理”现在已经过时了。 高压径流式风机进气管中的流量测量和 PI 控制器负责为窑炉提供正确的空气量。
高压离心风机的理论和实际性能
高压径流式风扇的特点是其典型的性能曲线（图 4）。 特别令人感兴趣的是“最佳运行范围”（黄色），其中效率最高，而“不稳定运行范围”（灰色），转子叶片处的空气动力学失速会导致振动。 为了保持几乎恒定的效率，系统的压力