硅酸鹽熱工設備-水泥窯爐

1、第五章 無機材料產(chǎn)品燒成設備概述無機材料產(chǎn)品燒成設備一、 燒成設備的基本概念 硅酸鹽制品如陶瓷、耐火材料、水泥、玻璃以及石膏、石灰等一般都是將經(jīng)過加工處理的原料置于高溫下經(jīng)煅燒反應而制得的。此高溫加工的過程稱之為燒成。燒成所需設備在硅酸鹽工業(yè)中稱之為窯爐。燒成在硅酸鹽工業(yè)生產(chǎn)過程中是關鍵的工序。制品的產(chǎn)量，質(zhì)量以及能耗高低在很大程度上取決于燒成工序，即與制品的燒成工藝(溫度制度、氣氛與壓力制度)、窯爐的類型及流程等有密切的關系。如原料在燒成過程中的物理化學變化、窯爐結構及操作原理、燃料燃燒與爐內(nèi)傳熱等，以期達到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗和改善操作條件的目的。1、燒成反應的分類(一) 分解反應(熱分解)

2、熱分解是由氫氧化物、碳酸鹽等所組成的原料，在加熱到一定的溫度時，逸出其中的水分或CO2的過程。分解后所得為無水物或氧化物。分解反應為吸熱反應，分解反有：高嶺石(Al203·2SiO2·2H2O)、水鋁石(Al203· H2O)、葉蠟石(A12O3·4SiO2·H2O水滑石 (Mg(OH)2)、蛇紋石(3MgO 2SiO2·2H2O)、菱苦土(MgCO3)，白云石(CaCO3·MgCO3)及方解石(CaCO3) 加熱時因脫水或分解出CO2而呈現(xiàn)的吸熱峰。碳酸鹽、硫酸鹽類礦物在5001000進行分解反應，成為多孔質(zhì)的氧化物在以石

3、灰石為主要原料的水泥熟料燒成過程中，由于碳酸鹽分解吸熱量很大(一般為1800 2060kJkg料)，分解反應對燒成的速度與熱耗影響都很大。這時，碳酸鹽的分解不僅取決于化學反應過程，還受到熱量傳遞和質(zhì)量傳遞 (CO2的擴散)的影響；在只考慮化學動力學過程時，碳酸鈣分解速度可用下式表示：2、分解過程的變化分解反應的表面即兩相界面，在分解過程中不斷縮小，且正比于未分解碳酸鈣量的23次方，即 對于陶瓷制品，碳酸鹽、硫酸鹽的分解應在釉面?；郧巴瓿桑员闵傻腃O2 SO3體排除干凈，否則在釉面玻化時反應還在進行，氣體排不出，就會使制品起泡，影響制品質(zhì)量。（二）固相反應1、晶型轉(zhuǎn)換天然礦物一般均呈低溫晶

4、型，燒成時就會轉(zhuǎn)變成高溫晶型。在轉(zhuǎn)換溫度下，有的產(chǎn)生可逆的急劇變化，如 型之轉(zhuǎn)換；有的成非可逆的遲鈍型轉(zhuǎn)換。這些轉(zhuǎn)換伴有顯著的體積膨脹或收縮，如果使用會發(fā)生這類變化的原料時，在燒成過程中，必須使其變成穩(wěn)定的高溫晶型。石英就是最好的例證。 2、固相反應是傳統(tǒng)硅酸鹽材料以及新型無機功能材料生產(chǎn)過程中的基本反應，它直接影響到這些材料的生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量。固體和固體之間反應的特點是反應只在相界面上進行。首先在相界生成一產(chǎn)物層，接著在相界上繼續(xù)進行反應。因此反應物在產(chǎn)物層中的擴散往往成為控制反應速度的主要因素。 （三） 燒結粘土類及其他原料的燒成制品，在燒成過程中的固結現(xiàn)象皆稱為燒結。燒結的目的是把粉狀

5、物料轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅荏w。另一種是原料粉末加壓成型、加熱燒結，燒結時并無液相生成，此類燒結稱固相燒結。如粉末冶金，氧化鋁、氧化鐵等的燒結。固相燒結與固相反應的不同之處是固相反應必須至少有兩個組元參加(如A與B)，并產(chǎn)生化學反應最后生成AB，AB的結構與性能不同于A與B。而燒結可以只有單組元，或者兩組元參加，但兩組元并不發(fā)生化學反應，僅僅是在表面能驅(qū)動下由粉體變成致密體。實際生產(chǎn)中由于不可避免地有雜質(zhì)存在，因此固態(tài)燒結時會同時伴隨發(fā)生固相反應或出現(xiàn)液相。 燒結的形式大致可分為二種：一種是坯料在高溫下形成共熔物，然后降至低溫時生成玻璃相或結晶相而燒結，這種燒結稱為液相燒結。如一般陶瓷器坯體、水泥熟料和耐火

6、制品的燒結（四）熔融燒結是在遠低于固態(tài)物質(zhì)的熔融溫度下進行的。硅酸鹽類材料的燒結溫度(Ts)約為熔融溫度(TM)的8090， 而對金屬粉末來說，Ts=(0304)TM。燒結和熔融這兩個過程都是由原子熱振動而引起的，但熔融時全部組元都變?yōu)橐合?，而燒結時至少有一組元處于固態(tài)。物質(zhì)處于熔融狀態(tài)時，由于原子、分子、離子等的動能增加，減弱了原來的結合力；因而有利于各組分之間的反應。又由于高溫液相的相對粘度小，有利于未熔化的固體熔解以及熔化后物質(zhì)的擴散，可獲得質(zhì)地均勻的產(chǎn)品。例如制造高鋁水泥時采用熔融法，由于熔融物料易混合均勻，因而生料不必經(jīng)過細磨，反應比較完全，制造的高鋁水泥質(zhì)量一般較佳。在硅酸鹽類材料

7、的生產(chǎn)中，由于組分比較復雜，往往在未達完全熔融之前，通過分解、晶型轉(zhuǎn)換、固相反應等已經(jīng)進行了若干形成硅酸鹽的反應。例如玻璃的熔制過程中，原料尚未開始熔融之前，已有硅酸鈉、硅酸鈣、硅酸鋁等的形成。然后隨著溫度的升高(達1200左右)，各種硅酸鹽開始熔融，同時未熔化的砂粒和其他粒子也被全部熔解在硅酸鹽熔融體中，而形成玻璃液。熔融時，反應進行的條件對反應速度的影響是很大的。以熔制玻璃為例，熔化溫度、各氧化物的相對含量、某些添加物、爐內(nèi)氣氛性質(zhì)與分壓、耐火材料的侵蝕、混合料的顆粒組成、鼓泡與攪拌等都對反應速度產(chǎn)生一定的影響。2、燒成各類產(chǎn)品的窯爐類型窯爐是硅酸鹽產(chǎn)品進行燒成所用的熱工設備。 它是既能產(chǎn)

8、生熱、又能將此熱有效地傳給物料并使物料產(chǎn)生所需化學反應的裝置。由于燒成是影響產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、能源消耗、成本的關鍵工序，所用窯爐也就成了硅酸鹽工廠的核心設備，常將其喻為硅酸鹽工廠的“心臟”。分類方法由于硅酸鹽類產(chǎn)品品種繁多，燒成過程中的物理化學變化又極為復雜，所以硅酸鹽工業(yè)窯爐的種類甚多，其分類大致如下： 1. 按產(chǎn)品種類分：水泥窯；陶瓷窯；玻璃窯；石灰窯；耐火材料窯等。 2按燒成產(chǎn)品的狀態(tài)分：a. 適于煅燒塊、粒狀物料的窯。如回轉(zhuǎn)窯、立窯等；b. 適于燒制成型制品的窯。如隧道窯、倒焰窯等；c. 適于熔制玻璃的窯，如池窯、坩堝窯等。 3按作業(yè)的性質(zhì)分：連續(xù)式窯；半連續(xù)式窯；間歇式窯。 4 按熱源

9、分：火焰窯；電熱窯。 5 按使用的燃料分：燒固體燃料的窯；燒氣體燃料的窯；燒油的窯。6 按火焰是否與制品接觸分：直接焰式窯(明焰窯)；半隔焰式窯；隔焰式窯馬弗窯(Muffle Kiln)。 7 按火焰進行的方向分：直焰式窯；橫焰式窯；倒焰式窯等。 8 按窯的形狀分：方窯；圓窯；隧道窯；立窯；池窯；坩堝窯等。近年來，人們對合理利用窯爐的廢氣余熱進行了大量的研究工作，提出了許多切實可行的方案并付諸實踐，因而各種窯爐根據(jù)廢氣余熱利用方案的不同，又可進一步細分為不同的類型。二、工業(yè)窯爐要素的分析比較由于硅酸鹽工業(yè)窯爐是集發(fā)熱、傳熱，反應的功能于一身，有的還兼有輸送物料的功能。 因此，從滿足煅燒制品要求

10、考慮選擇窯爐類型時，需要分析的因素有：熱能來源、供熱方法、 傳熱方式，余熱利用，爐內(nèi)氣氛性質(zhì)及運料方法等?，F(xiàn)將這些要素的組合情況列于表6-11、 熱能來源 硅酸鹽工業(yè)中，燃料費用在生產(chǎn)總成本中所占比例較大，例如生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥時，以煤粉作為燃料，其燃料費用約占成本的1314%。如果以油作燃料，則燃料費用在成本中的比例還要高。使用何種燃料需要進行比較，選用燃料首先要根據(jù)國家的燃料政策，其次所選用的燃料不僅要能滿足生產(chǎn)制品的工藝要求，而且要求在總成本中所占比例盡可能低。 2、供熱方法硅酸鹽產(chǎn)品在燒成時，均希望獲得盡可能均勻的加熱。為此，人們曾沒想過多種均勻供熱的方法。常用的有四種： 內(nèi)部供熱；

11、底部供熱； 側面供熱； 頂部供熱。3、傳熱方式明焰?zhèn)鳠?火焰直接進入窯內(nèi)進行傳熱；半隔焰?zhèn)鳠?部分火焰直接進入窯內(nèi)進行 傳熱；隔焰?zhèn)鳠?火焰不進入窯內(nèi)進行的傳熱。4、余熱利用 硅酸鹽工業(yè)窯爐的余熱利用主要是指排出的燃燒產(chǎn)物的顯熱與加熱制品帶走的顯熱的利用。這些顯熱所帶走的熱量數(shù)量較大，如果能很好地加以利用，其經(jīng)濟效益、社會效益都是顯著的。 硅酸鹽工業(yè)余熱回收主要用于： (1) 生料粉或生坯的預熱； (2) 煤氣、燃油及助燃空氣的預熱； (3) 余熱發(fā)電；（4） 其他供熱。 5、回收余熱的方式： a. 有的余熱是在窯爐內(nèi)直接加以利用的，如回轉(zhuǎn)窯及隧道窯的預熱帶； b. 有的采用通用的換熱設備，如

12、換熱器、蓄熱器、熱管等回收熱量； c. 有的則采用專用的預熱器，冷卻機等設備加以回收。一些專用設備將結合具體窯爐加以敘述。6、物料的輸送方式對于粉狀和塊狀物料已有多種加料和出料設備可供選用，如螺旋輸送機、皮帶輸送機，氣力提升泵等，就是對于單機日產(chǎn)幾千噸水泥熟料的回轉(zhuǎn)窯實現(xiàn)加料和出料的機械化和自動化也已經(jīng)不成問題。值得討論的是具有一定形狀的制品，如陶瓷制品、耐火材料制品的裝窯與出窯。在運送制品方面，減輕勞動強度的裝置分為兩大類：一類是用于間歇式窯的裝窯與出窯；一類為連續(xù)式窯上的進料和使制品穿過窯爐運行的裝置。 間歇式窯是分批地裝料和出料的工業(yè)窯爐。目前國內(nèi)主要還是靠人工進行裝、出窯，及利用一些簡

13、單的器械減輕勞動強度，如可放置托盤的小車、可升降的叉車等。對于大型制品，可用窯車送入間歇式窯，窯車即間歇式窯的窯底，制品燒成后，再將窯車拉出，從而大大簡化裝出窯的操作，梭式窯(或稱抽屜窯)即為此類間歇窯。窯車 可以平穩(wěn)而連續(xù)地向窯內(nèi)運送成型制品，是很有效的一種運料方法，廣泛用于隧道窯。采用合適的推車機構，可滿足一定燒成制度的需要。輥道輸送裝置 這種裝置由一系列平行排列的輥子構成輥道。每組輥子橫穿窯墻支承在窯外的兩側支座上。輥子的傳動有四種形式：鏈條鏈輪式傳動斜齒輪傳動傘型齒輪傳動渦輪傳動等三、 窯爐生產(chǎn)參數(shù)控制對制品質(zhì)量與能耗的影響窯爐的生產(chǎn)參數(shù)控制包括溫度、氣氛和壓力的控制。（一）溫度控制使

14、原料或成型坯體按工藝要求，進行升溫、保溫及冷卻的控制，以期完成所需的物理、化學變化，獲得合格的產(chǎn)品。燒制硅酸鹽產(chǎn)品時，為達到溫度控制的目的，一般事先要制定一條合理的燒成溫度曲線，即窯爐的溫度控制。 影響窯內(nèi)溫度均勻、穩(wěn)定的主要因素： (1)燃料種類及其熱值； (2)燃燒方法、燃燒室結構與分布 (3)助燃空氣的比例與溫度； (4)窯爐結構、耐火材料的選擇；(二)氣氛控制前已述及，氣氛控制的目的在于在加熱煅燒的過程中完成一些所需要的化學反應。在工業(yè)窯爐內(nèi)不僅有一定的氣氛要求，還要使氣氛與物料或制品各部分之間反應均勻。(三)窯內(nèi)壓力控制硅酸鹽工業(yè)窯爐一般是在常壓附近操作，即窯內(nèi)壓力接近于大氣壓。即使

15、如此，操作時各處仍有微正壓與微負壓之分，此種窯內(nèi)壓力分布曲線即為窯的壓力制度。 窯爐內(nèi)應有一個合理的壓力制度以確保全窯溫度制度和氣氛制度的實現(xiàn)。 為了嚴格防止非控制的自由空氣進入窯內(nèi)，維持窯內(nèi)原有氣氛(如燒還原氣氛)，則窯內(nèi)必須保持微正壓。由氣體靜力學的知識知道，窯內(nèi)不同高度上的相對靜壓頭的數(shù)值是不同的，通常我們將窯底水平面上的壓力定為標準，當窯內(nèi)需要保持微正壓時，該處有約6Pa的壓力。6Pa的壓力雖很小，但是如果在爐門上有一小孔，這樣小的壓力也足以使氣體從小孔中噴出的速度達到36ms。因此窯爐內(nèi)部各部位都不應有過大的壓力，以免產(chǎn)生大量的漏氣。窯內(nèi)呈微負壓時，不僅可以保證環(huán)境清潔，操作安全，同

16、時窯內(nèi)某部分呈負壓也是維持氣體流動、及時排除廢氣的需要。但是如果負壓過大，不僅動力消耗過大，同時窯內(nèi)溫度易波動，以及由于冷空氣的漏入造成窯內(nèi)氣體分層，上下溫度分布不均，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。有些窯爐無法只靠自然通風進行生產(chǎn)，需要機械鼓風和抽出煙氣，因此設有鼓風、抽風和排煙等設備，給窯內(nèi)造成各種靜壓頭。 鼓風處必呈正壓，且遠大于6Pa，而抽風或排煙處必呈負壓，因此窯爐上直接設有鼓風和抽風設備時，更要加強窯爐的密封影響窯內(nèi)壓力的主要因素有：1窯的生產(chǎn)能力，也即窯的熱負荷情況；2 制品堆垛的結構型式，也即氣體通道大?。? 煙道閘門的開啟度； 4 燒嘴的位置和方向； 5 燒嘴噴出速度與燃料種類； 6 窯爐

17、結構，包括鼓風機，抽風機的位置與數(shù)量。窯爐系統(tǒng)的壓力分布可應用流體力學知識計算得到。生產(chǎn)時可通過調(diào)節(jié)閘門開度、燃燒操作及生產(chǎn)負荷等來達到所需要的氣體壓力。第一節(jié) 新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)水泥是一種細磨材料，它加入適量水后，成為塑性漿體，這種漿體是既能在空氣中硬化，又能在水中硬化(硬化后要達到一定的強度)，并能把砂、石等材料牢固地膠結在一起的水硬性膠凝材料。水泥生產(chǎn)的過程是要經(jīng)過“二磨一燒”：即生料磨，水泥窯 和水泥磨。其中水泥窯系統(tǒng)是將水泥生料在高溫下燒成為水泥熟料的熱工設備，是水泥生產(chǎn)中的一個極為重要的關鍵環(huán)節(jié)。其中：懸浮預熱器窯(SP窯)、窯外分解窯(NSP窯)組成新型干法窯系統(tǒng)2.1 系統(tǒng)

18、概述 2.1.1系統(tǒng)組成：1）生料預熱2）燃料系統(tǒng)）燒成）冷卻其系統(tǒng)組成如圖所示：2.1.2重要的技術指標p 兩個主要的評價指標：產(chǎn)量、熱耗p 幾個典型的技術指標：1）回轉(zhuǎn)窯的發(fā)熱能力： 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃燒帶單位時間燃料燃燒所放出的熱量。G-回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量（kg熟料/h）k-回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃料消耗量占水泥熟料燒成系統(tǒng)總燃料消耗量的比值mr-生產(chǎn)每千克熟料所需要的燃料量（kg煤/kg熟料）2）水泥熟料的實際燒成熱耗3）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒帶的截面熱力強度（燃燒帶的截面熱負荷）：燃燒帶單位截面面積、單位時間內(nèi)所承受的熱量4）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒帶的表面熱力強度（燃燒帶的表面熱負荷) 燃燒帶單位表面面積、單位時間內(nèi)所承受的熱

19、量5）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒帶的容積熱力強度（燃燒帶的容積熱負荷)燃燒帶單位容積、單位時間內(nèi)所承受的熱量式中：物料填充系數(shù) 6）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒帶的空氣過剩系數(shù) 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗已煤粉為燃料的水泥回轉(zhuǎn)窯=1.04-1.10范圍較合理7）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的熱效率 式中：Qsh-水泥熟料理論熱耗（在沒有熱量損失和物損失時，由0的干生料燒成1kg水泥熟料所需要的熱量（kJ/kg熟料）8）入窯生料分解率: 兩種表示方法 （1）表觀分解率e: 指從窯尾取得入窯料樣,分析其燒失量計算而得的分解率. 所取樣品即有預熱生料又有窯尾循環(huán)飛揚的飛灰,是兩種料的綜合分解率。 （2）真實分解率: 生料在預熱器內(nèi)預熱和分解的真實數(shù)據(jù),不考慮飛灰

20、對所取樣品分解率的影響.2.2懸浮預熱器分類：旋風筒和立筒 基本流動方式：旋轉(zhuǎn)流和噴射流 功能：分散、換熱、分離。1.2.1旋風預熱器的工作原理(1)生料粉在廢氣中分散與懸浮(2)氣、固之間換熱（在聯(lián)結管道內(nèi)完成）(3)氣、固相的分離，生料粉的收集（在旋風筒內(nèi)完成）影響旋風筒氣固分離效率的主要因素：（1）旋風筒的直徑： 在其他條件相同時，筒徑越小，分離效率越高（2）旋風筒進風口的類型與尺寸：l 進風口結構應以保證能沿切向入筒，減小渦流干擾為佳。l 進風口的形狀現(xiàn)多采用多邊形。進風口的尺寸應保證進口處工況風速在1525m/s范圍為宜(3)出風管(內(nèi)筒)的尺寸和插人深度: 一般來說，出風管(內(nèi)筒)

21、的直徑越小，插入深度越深，旋風筒的氣固分離效率越高。(4)旋風筒的高度： 一般地：增加旋風筒的高度有利于氣固分離效率的提高影響旋風筒氣固分離效率的其他因素： 粉料顆粒的大小、氣流中的粉料濃度、鎖風閥的嚴密程度。注意：分離效率的提高會影響到流動阻力損失的增大。在具 體生產(chǎn)和設計過程中一定注意綜合考慮這兩項指標，旋風筒即要高分離效率又要低阻力損失。2.2.2 影響旋風預熱器預熱效率的因素因素之一：粉料在管道中的懸浮 保證懸浮效果的幾項措施：（1）選擇合理的喂料位置： 一般情況下，喂料點距出風管起始端應有大于1m多的距離，此距離還與來料落差、來料均勻程度、內(nèi)筒插入深度以及管內(nèi)氣體的流速有關。 (2)

22、選擇適當?shù)墓艿里L速l 一般要求粉料懸浮區(qū)內(nèi)的風速在1025m/s之間，通常要求大于15ms以上l 氣流的沖擊懸浮能力，可在懸浮區(qū)局部縮小管徑，使氣體局部加速以增大沖擊力。 (3)在喂料口加裝撒料裝置 -目的是促使物料分散（4）來料均勻性因素之二： 氣、固相的傳熱l 換熱方式已對流換熱為主l 懸浮換熱效果取決于生料在氣流中的分散程度。l 用多個旋風換熱單元相串聯(lián)組成旋風預熱系統(tǒng)。因素之三：氣、固相的分離l 氣、固相的分離的效果直接影響到換熱效率。l 提高分離效率的措施：l （1）開發(fā)新型高效、低阻的旋風筒l （2）開發(fā)新型換熱管道l （3）開發(fā)新型鎖風閥l （4）開發(fā)新型撒料裝置2.2.4 各級

23、旋風預熱器性能的配合（以5級為例（1）各級旋風筒的氣固分離效率 （2）各級旋風筒的表面散熱損失對熱損失的影響（3）各級旋風筒的漏風量對各級熱效率的影響22.5 各級旋風預熱器串聯(lián)級數(shù)的選擇2.2.6 旋風預熱器分類以及幾種典型的旋風預熱器傳統(tǒng)的洪堡型旋風預熱器（阻力大）新型的低壓損旋風筒（阻力?。┬L筒改進的幾個方面：1）旋風筒入口或出口處增設導向葉片；2）旋風筒筒體結構的改進；3）旋風筒進風口與排氣管（內(nèi)筒）結構的改進；4）旋風筒下料口結構的改進5）旋風筒旋流方式的改進23 分解爐23.1窯外分解技術在懸浮預熱器與回轉(zhuǎn)窯之間增加一個新熱源分解爐，將生料中碳酸鈣分解過程提到窯外進行，加快其分解

24、提高其分解率，如要分解率課題高到85%-90%預分解窯的特點(與其它窯相比）1）結構特點： 窯尾增設了一個分解爐，承擔了原來在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行的大量碳酸鈣分解的任務；2）熱工特點： 窯尾增加“第二熱源”，大部分燃料從分解爐內(nèi)加入，改善了回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)內(nèi)的熱力分布格局，大大地減輕了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)耐火襯料的熱負荷，延長了回轉(zhuǎn)窯的壽命。3）工藝特點： 將水泥熟料煅燒工藝過程中耗熱量最大的碳酸鈣分解過程移至窯外進行，燃料與生料粉處于同一空間且高度分散，燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量能及時高效地傳遞給預熱后的生料，使燃燒、換熱及碳酸鈣分解過程都得以優(yōu)化，使水泥熟料煅燒工藝更完善。2.3.2分解爐的分類1、按爐內(nèi)主氣流運動形式來

25、分2、按全窯系統(tǒng)主氣流運動方式來分3、按制造廠家的公司名稱來分2.3.3 幾種典型分解爐的結構特征簡介 評議分解爐的特征要點： （1）氣體流動： 氣體進入方式：窯氣進入方式 空氣進入方式 （2）下料點的位置：燃料噴口、生料入口 （3）分解爐的溫度（4）燃料燃燒條件（5）粉料與氣體的停留時間(1)NSF型和 C(秩父)SF型NSF型爐： 結構：上部：圓柱+圓錐體， 為反應室 下部：旋轉(zhuǎn)渦殼渦旋室 特點： 氣體： 窯氣、預熱空氣經(jīng)渦旋室混合后，形成噴旋疊加的湍流運動混合，回旋進入反應室 燃料：通過幾個噴煤嘴從漩渦室頂側向下 斜噴入三次風的空氣流中，部分燃料開始燃燒，邊燃燒邊進入反應室。生料：分兩部

26、分，一部分從反應室錐體部加入，另一部分從上升煙道中加入 。 CSF型（在NSF上改進）主要改進：1）在分解爐上部設置了一個渦流室， 使爐氣呈螺旋形出爐。2）將分解爐與預熱器之間的聯(lián)接管道延長-相當于增加了分解爐的容積)，其效果是延長了生料在分解爐內(nèi)的停留時間，使得碳酸鹽的分解程度更高，更重要的是有利于使用燃燒速度較慢的一些燃料。 (2) RSP型爐RSP(倍增型)型爐： 結構：左部：混合室（MC室） 右部：上部旋風預燃室(SB爐) 下部渦旋分解室(SC爐) 特點： 燃料：在旋風預燃室噴入，與熱空氣直接接觸而燃燒，燃燒效果好。 生料：從SC室喂入，被三次風分散。 氣體： 窯氣經(jīng)上升管道噴騰進入，

27、熱空氣從SC爐的內(nèi)側 以切線方向送入，兩股氣流一起進入混合室。優(yōu)點：對燃料適應性強缺點：結構比較復雜，系統(tǒng)通風調(diào)節(jié)比較困難，流動阻力損失大。(4)D-D雙重燃燒(脫硝)分解爐：結構：上部：圓柱體，中部：圓柱體下部：倒錐體，兩個圓柱體之間設有縮口，形成二次噴騰。強化氣流與生料間混合氣體：三次風徑向而入，窯氣噴騰進入燃料：分兩部分，90%的燃料在三次風處進入，與空氣充分 燃燒。10%的 在下部倒錐體進入。燃料燃燒處于還原態(tài) 生料：生料在中部圓柱體進入處于懸浮態(tài) 根據(jù)工藝性能分四個區(qū)段：第一區(qū)：為脫NOx的還原區(qū)，位于 D-D分解爐底部倒錐體部分；第二區(qū)：為生料分解及燃料燃燒區(qū)，位于D-D分解爐中部

28、圓筒中線之下部位；第三區(qū)：為主燃燒區(qū)，位于D-D分解爐圓筒部分中線之上第四區(qū)：為完全燃燒區(qū)，位于上部 圓柱體內(nèi)2.4.2 水泥熟料冷卻機2.4.2.1概述1、水泥熟料冷卻機的功能與作用： (1)作為工藝設備：它承擔對高溫熟料的驟冷任務，驟冷可以阻止水泥熟料中礦物晶體的長大，特別是阻止C3S晶體的長大，還可以使液相凝固成玻璃體，使Mgo及C3A大部分固定在玻璃體內(nèi)，提高水泥熟料的活性，防止-C2S向rC2S的轉(zhuǎn)變。 (2)作為熱工設備：冷卻水泥熟料，并對入窯二次風，入爐三次風的加熱升溫任務，有利于燃料的著火和預燃、 (3)作為熱回收設備：對出窯熟料攜帶出去的大量熱焓進行回收。（回收的熱量約125

29、01650kJ/kg熟料）（4）作為輸送設備：輸送水泥熟料冷卻機的評價指標：1、冷卻機三個效率熱效率：從出窯孰料中回收、且重新入水泥熟料燒成系統(tǒng)的總熱量與出窯熟料物理熱的百分比QR.l-從出窯水泥熟料中回收的且重新入水泥熟料燒成系統(tǒng)的總熱量 Q。出窯熟料的物理熱，kJ/kg熟料；Qloss.s冷卻機總的熱損失，kJ/kg熟料； Qair冷卻機排出氣體(包括余風和煤磨干燥風)帶走的物理熱，kJ/kg熟料；Qm出冷卻機水泥熟料帶走的物理熱，kJkg熟料；Qdis.l冷卻機散熱損失Qsec.a入窯二次風的物理熱kJ/kg熟料；Qtec.a入窯三次風的物理熱kJ/kg熟料；冷卻效率： 從出窯熟料中回收

30、的總熱量與出窯熟料物理熱的百分比空氣升溫效率： 離開冷卻機第i個室的冷卻空氣和鼓入該室冷卻空氣之間的溫度差與該室內(nèi)水泥熟料的平均溫度之比ta1i、ta2i分別為鼓入和離開冷卻機第i室的冷卻空氣溫度，； tclin在冷卻機第i室內(nèi)篦板上熟料的平均溫度， 一般用進、出該室的水泥熟料之間的對數(shù)平均溫度來進行計算水泥熟料冷卻機的這三個效率越大越好， 一般cL為4080， cL為4080,i<90%(2)入窯二次風溫度和入爐三次風溫度 入回轉(zhuǎn)窯二次風溫度和入分解爐三次風溫度值越高越好。 一般二次風溫在9001100 的范圍， 三次風溫在400-800的范圍。 (3)出冷卻機的熟料溫度 出冷卻機的熟

31、料溫度越低越好，越低表示熟料被冷卻的越充分。一般出冷卻機的熟料溫度在70300 的范圍，現(xiàn)代化的篦式冷卻機一般能夠?qū)⑹炝侠鋮s到100以下。 (4)環(huán)境保護：噪聲污染與粉塵污染要低 (5)投資費用：設備費用及土建費用要低 (6)操作費用：動力消耗、維護、維修費用要低2.4.2.2 冷卻機的分類以及常用的冷卻機簡介u 篦式冷卻機（驟冷式冷卻機） 出回轉(zhuǎn)窯的水泥熟料進入篦式冷卻機后在器內(nèi)的壁板上鋪成一定厚度的料層，鼓入的冷空氣垂直地穿過壁床上運動著的料層使水泥熟料驟冷。p 推動篦板由固定篦板和活動篦板相間排列所組成。p 篦板要求耐熱、耐磨，其上有許多縫或圓孔，使得從下向上鼓入的冷卻空氣能夠垂直地通過

32、熟料層。p 活動篦板在傳動裝置的帶動下成排地位于固定篦板之間，沿前后方向作水平的往復運動，將熟料推向前進。p 推動篦式冷卻機分為第一代、第二代和第三代產(chǎn)品第一代產(chǎn)品(篦床傾斜（5- 3°) 第一代產(chǎn)品(篦床水平）2.6 新型干法水泥熟料燒成系統(tǒng)的均衡 穩(wěn)定操作與防止結皮堵塞的措施2.6 .1 均衡 穩(wěn)定操作l 新型干法水泥燒成系統(tǒng)核心是懸浮預熱技術與窯外分解技術。l 保證整個系統(tǒng)安全、高效、穩(wěn)定、正常地運轉(zhuǎn)，達到優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗、低污染的效果必須與原料、燃料預均化技術、生料均化技術、自動檢測和自動控制技術、新型粉磨技術、先進管理技術等許多現(xiàn)代化的技術完美地結合起來。l 保證全窯系統(tǒng)

33、的最佳且穩(wěn)定的熱工制度必須“五穩(wěn)保一穩(wěn)”1、生料化學成分穩(wěn)定2、生料喂料穩(wěn)定3、燃料成分(熱值、煤的細度或油的霧化等指標)穩(wěn)定4、燃料喂入量穩(wěn)定5、設備(包括通風設備)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定全窯系統(tǒng)熱工制度穩(wěn)定 溫度制度、壓強制度、氣氛制度262 均衡穩(wěn)定生產(chǎn)的重要性（1）“均衡穩(wěn)定“對提高原料、燃料預均化效果提出了要求（2）“均衡穩(wěn)定“是實現(xiàn)生料配料和烘干粉磨最優(yōu)控制的必需（3）“均衡穩(wěn)定”是保持新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)最佳熱工制度的關鍵（4） “均衡穩(wěn)定”是要求實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的基礎和目的（5） “均衡穩(wěn)定”是提高收塵設備效率的需要263新型干法水泥熟料燒成系統(tǒng)的熱工控制參數(shù)：（1）回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)動力矩：

34、熟料被窯壁帶起的高度越高，轉(zhuǎn)動力矩越大。（2）回轉(zhuǎn)窯窯尾、分解爐和預熱器出口氣體成分u O2含量多，表示供風(或漏風)過剩；u CO存在，則表示風量不足。u 對于裝有電收塵的系統(tǒng)，分解爐出口、最下一級旋風筒出口與最上一級旋風筒出口氣體中(CO十H2)的含量要嚴格地加以控制，否則會發(fā)生爆炸事故。u 當預熱器出口處(最上一級旋風筒出口處)氣體中的(CO+H2)>0.2時，就會報警，u 若預熱器出口處氣體中的(CO+H2)>0.6，則要自動跳閘， 以保證安全。 (3) 回轉(zhuǎn)窯窯尾氣體溫度 回轉(zhuǎn)窯窯尾氣體溫度可以反映出窯內(nèi)熱力分布，(4) 分解爐或最下一級旋風筒出口氣體的溫度 對于NSP系統(tǒng)，最下一級旋風筒出口氣體的溫度值表征著預熱生料在分解爐內(nèi)的預分解狀況。這個值的控制范圍860890。(5) 燒成帶熟料溫度 燃燒過程中NOx生成量與燃料中含氮量多少、助燃空氣中含氮量多少有關，過?？諝庀禂?shù)和燃燒溫度有關。在回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)中測量NOx的含量，一方面是為了控制其排放濃度，以保護環(huán)境；另一方面檢測控制燒成帶溫