目前，國內(nèi)外生產(chǎn)活性石灰的窯型主要有兩類，一類是回轉(zhuǎn)窯，一類是豎窯。
回轉(zhuǎn)窯與先進豎窯相比較而言主要有以下特點及優(yōu)缺點:
回轉(zhuǎn)窯的主要優(yōu)點：
（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。對于粒度為10-50mm的原料來說，建設(shè)回轉(zhuǎn)窯是比較適宜的。目前，隨著先進豎窯技術(shù)的不斷發(fā)展，先進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)實際情況來看，回轉(zhuǎn)窯的活性度這項重要技術(shù)指標并不比先進豎窯好。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，國內(nèi)已投產(chǎn)的先進豎窯最大的單座石灰窯產(chǎn)量為600噸，國外也有800噸規(guī)格的豎窯�；剞D(zhuǎn)窯國內(nèi)最大為1000噸。
但回轉(zhuǎn)窯影自身結(jié)構(gòu)問題與先進豎窯相比又有一些不同。主要存在以下幾點缺點：
(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豎窯窯大許多。這對于場地緊張的工廠來說是非常不利的。
(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。這對于只有有限優(yōu)質(zhì)煤氣資源的工廠來說，是不利的。不過，隨著回轉(zhuǎn)窯技術(shù)的進步，也有使用煤氣熱值為2000 kcal/Nm3的燃料的成功經(jīng)驗，但是其熱耗明顯增加。先進豎窯目前已經(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)備復雜，因此其投資通常要較先進豎窯高出約20%。
(4) 回轉(zhuǎn)窯的熱耗較先進豎窯高出約40%，因此，其生產(chǎn)成本較活性豎窯約高20%以上(對于600噸/天的石灰窯，回轉(zhuǎn)窯每年煤氣多用1000萬人民幣)。
(5) 由于回轉(zhuǎn)窯的石料粒度較小，并且石料在窯內(nèi)來回翻滾、摩擦窯壁，因此其粉灰率要較先進豎窯高許多（粉灰通常不能用于煉鋼）。通常情況下來說，回轉(zhuǎn)窯的粉灰率在20%，先進豎窯的粉灰率則在10%，因此，先進豎窯的成品率要比回轉(zhuǎn)窯高。
(6) 由于石料在窯膛內(nèi)來回摩擦窯壁，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)圈問題，石灰石上所攜帶的粉塵、泥土等雜質(zhì)常常會附著在窯壁上，因此有條件的情況下，回轉(zhuǎn)窯通常要求石灰石要水洗，這對位于北方的工廠（水資源短缺）來說是不利的。
正是因為回轉(zhuǎn)窯與豎窯存在的上述差異，在鋼鐵工業(yè)發(fā)達的歐洲及日本，鋼鐵工業(yè)約有70%以上的活性石灰是采用先進豎窯生產(chǎn)的。
一、 幾種豎窯窯型比較
豎窯的主要類型有瑞士麥爾茲公司（MAERZ OFFNBAU AG）的并流蓄熱式雙膛豎窯、德國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）、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的窯型，包括有意大利西姆公司的雙D窯，意大利弗里達公司的梁式窯以及國內(nèi)的“環(huán)形雙膛石灰窯”等。
當今國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）
我國引進的雙膛窯數(shù)量最多。一般來說，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。雙膛窯煅燒機理為全程并流煅燒，最易燒成活性石灰。雙膛窯一般有兩個窯身（少數(shù)有三個窯身），兩個窯身交替輪換煅燒和預熱礦石，在兩個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窯身的工作狀態(tài)。在操作時，兩個窯身交替裝入礦石，助燃空氣由窯頂供入，燃料由窯身上部送入，通過埋設(shè)在預熱帶底部的多只噴槍使燃料均勻地分布在整個窯的斷面上，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350ml以上。國內(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，全部采用羅茨風機鼓風。整個窯的操作控制（如換向、裝料等）由PLC控制。助燃空氣用羅茨風機叢豎窯的上部送入，助燃空氣在與燃料混合前在預熱帶先被預熱，然后煅燒火焰氣流與礦石并流通過煅燒帶（在所有豎窯中，雙膛窯的并流帶最長），使礦石得到合理煅燒。煅燒后的廢氣通過連接兩個窯身的通道沿著另一窯體的與石料逆流向窯頂排出。由于長行程的并流煅燒，石灰質(zhì)量很好。由于兩個窯身交替換向操作，廢氣直接預熱礦石，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）。該種窯型運行穩(wěn)定。
2、 環(huán)形套筒窯（BASK窯）
我國冶金企業(yè)目前引進的套筒窯較雙膛石灰窯少。套筒窯的煅燒機理為逆流+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，同時起到保證氣流均勻分布的作用。套筒窯的結(jié)構(gòu)特點是因設(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350ml以上，梅鋼套筒窯石灰質(zhì)量最高可達400ml以上（燃料為煤氣）。
套筒窯整個窯體為負壓操作，對窯體密封程度要求不是太高。
比較而言，套筒窯的主要缺點是耐火材料消耗量大，砌筑很復雜。同時，燃燒室上的拱橋極易發(fā)生事故，設(shè)備穩(wěn)定性差，國內(nèi)有多座套筒窯發(fā)生過燃燒室拱橋倒塌的事故。相對雙膛窯單位熱耗偏高（~950Kcal/Kg石灰）。
3、 雙梁窯（FERCALX窯）
我國冶金行業(yè)目前引進的雙梁窯相比以上兩種窯最少。
雙梁窯的煅燒機理為全程逆流煅燒。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，保證了在整個豎窯斷面上均勻燃燒。燃燒梁采用導熱油冷卻，導熱油帶出的熱量用于預熱燃燒用一次空氣，使窯的熱耗有所降低。雙梁窯的主要優(yōu)點是耐火材料磚型及砌筑簡單，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，煅燒帶以上為負壓。燃燒所需的二次空氣由鼓風機鼓入冷卻帶，使窯內(nèi)煅燒帶以下保持正壓；窯上部的廢氣通過引風機抽出，使窯內(nèi)煅燒帶以上保持負壓。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機將約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，在這個區(qū)域基本無氣流流動。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，雙梁窯的主要缺點是煅燒原理落后，石灰活性度不高。國內(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，由國內(nèi)公司技術(shù)人員自行開發(fā)的新型活性石灰窯型。該窯型具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，并申報了國家發(fā)明專利。
這種窯型完全實現(xiàn)了國產(chǎn)化，所有的設(shè)備、材料完全由國內(nèi)生產(chǎn)。環(huán)形雙膛窯完全根據(jù)國內(nèi)的設(shè)備和材料制造、生產(chǎn)水平以及特性，按照國內(nèi)標準進行設(shè)計，避免了由于國內(nèi)外材料性能的不同帶來的設(shè)計上的不合理的問題，同時也有利于設(shè)備后期的維護和檢修。
與傳統(tǒng)雙膛窯相同，該窯采用了先進的并流蓄熱煅燒原理。在窯膛截面上均勻布置燃料噴槍，來實現(xiàn)煤氣的供入，實現(xiàn)了供入燃料的均勻分配，由此保證煅燒時均勻的溫度場。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，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)量指標完全可與國外先進豎窯相媲美，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)置有兩個半環(huán)狀窯膛，一個為煅燒膛，一個為蓄熱膛，中間由通道連接，兩個窯膛的工作狀態(tài)一般每隔12分鐘進行一次互換。由于助燃空氣及燃料均從煅燒帶的上部供入向下流動，煅燒膛的物料也是自上向下流動，兩者流向相同，這種物料與燃料流方向相同的方式，稱為并流。并流煅燒方式的優(yōu)點是，物料在煅燒帶上部開始煅燒時，燃料在此處正好混合開始燃燒，溫度較高，煅燒效率高，而在煅燒帶下部，石灰煅燒過程基本完成，石灰在此處不再需要過多的熱量，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，由于雙膛窯的工作方式為一個窯膛煅燒，煙氣由另一個窯膛排出，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。
一般來說，對于先進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，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比后，總結(jié)出現(xiàn)國內(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)保來講應選擇使用環(huán)形雙膛石灰豎窯