《新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)》第4章 水泥熟料煅燒工藝

1、第四章 水泥熟料煅燒第一節(jié) 水泥窯的作用和分類一、水泥窯的作用水泥窯是化學(xué)反應(yīng)器。水泥窯是燃燒設(shè)備和傳熱設(shè)備。水泥窯是輸送設(shè)備。水泥窯還具有降解利用廢棄物的功能。氣體流動(dòng)二、水泥窯的分類第二節(jié) 水泥熟料煅燒工藝流程一、濕法回轉(zhuǎn)窯煅燒工藝l一回轉(zhuǎn)窯；2一多筒式冷卻機(jī)；3一噴煤管；4一傳動(dòng)齒輪；5一熱交換器；6一鏈條；7一托輪；8一水冷卻；9一鼓風(fēng)機(jī)；10一煤磨；11一選粉機(jī)；12一旋風(fēng)收塵器；13一煤磨樣風(fēng)機(jī)；14一煤磨熱風(fēng)管；15一收塵器；16一煙囪濕法回轉(zhuǎn)窯煅燒的特點(diǎn)是：由于生料制成具有流動(dòng)性的泥漿，所以對非均質(zhì)原料適應(yīng)性強(qiáng)，各原料之間混合好，生料成分均勻，工藝穩(wěn)定，燒成的熟料質(zhì)量高，熟料中

2、游離氧化鈣一般較低，熟料結(jié)粒良好，熟料強(qiáng)度等級高，生料在粉磨過程中粉塵少，窯尾飛灰少。但濕法生產(chǎn)時(shí)蒸發(fā)35%的料漿水分，需要消耗較大熱量，能耗占水泥成本的1/21/3，較立窯和干法回轉(zhuǎn)窯均高。淘汰。二、帶料漿蒸發(fā)機(jī)回轉(zhuǎn)窯1喂料糟；2臥式料漿蒸發(fā)機(jī)；3換熱體；4回轉(zhuǎn)窯；5旋風(fēng)收塵器；6立式電收塵器； 7螺旋輸送機(jī)；8提升機(jī)；9入窯管；10熟料多筒式冷卻機(jī)；11熟料鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)；12煤粉貯庫；13鼓風(fēng)機(jī)；14噴煤管；15排風(fēng)機(jī)；16一煙囪三、干法中空窯1一回轉(zhuǎn)窯，2一多筒式冷卻機(jī)，3一鼓風(fēng)機(jī)，4一傳動(dòng)牙輪，5一煙囪四、立波爾窯對原料的適應(yīng)性不強(qiáng)。因生料需要成球，要求粘土可塑性好、石灰石品位高。加熱機(jī)

3、內(nèi)，料層表面與料層內(nèi)部溫差較大，料球預(yù)燒不均，增加窯內(nèi)的負(fù)擔(dān)，熟料質(zhì)量較低。加熱機(jī)結(jié)構(gòu)、操作、維護(hù)都較復(fù)雜，維修工作量大，影響窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率。五、立窯六、懸浮預(yù)熱窯七、預(yù)分解窯完成生料制備后，下一步是把生料送到窯內(nèi)進(jìn)行煅燒。熟料的形成過程實(shí)際上就是石灰石、粘土等主要原料經(jīng)過高溫煅燒，從入窯到出窯發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化二形成C3A、C4AF、 C2S和C3S的過程。第3節(jié) 煅燒過程物理化學(xué)變化 自有水的蒸發(fā) 100150，也成干燥過程。150200，自由水蒸發(fā)完畢。粘土質(zhì)原料脫水和分解 粘土主要組成高嶺土在450 失去結(jié)構(gòu)水，然后轉(zhuǎn)變?yōu)闊o定形物質(zhì)。（層間水100脫除）在900 950 有無定形物質(zhì)

4、轉(zhuǎn)變?yōu)榫w。碳酸鹽的分解 生料中的碳酸鈣和夾雜的少量碳酸鎂在煅燒過程中分解并放出CO2的過程稱碳酸鹽分解。MgCO3 MgO + CO2(10471214)J/gCaCO3 CaO + CO21645 J/g碳酸鎂的分解溫度始于402480左右，最高分解溫度700左右； 碳酸鈣在600時(shí)就有微弱分解發(fā)生，但快速分解溫度在812928之間變化。碳酸鈣分解反應(yīng)的特點(diǎn) 1可逆反應(yīng)； 2強(qiáng)吸熱反應(yīng)； 每1kg純碳酸鈣在890時(shí)分解吸收熱量為1645J/g，是熟料形成過程中消耗熱量最多的一個(gè)工藝過程。分解所需總熱量約占預(yù)分解窯的二分之一； 3燒失量大； 4分解溫度與CO2分壓和礦物結(jié)晶程度有關(guān) 。碳酸鈣

5、的分解過程 熱氣流向顆粒表面?zhèn)鬟M(jìn)分解所需要的熱量； 熱量以傳導(dǎo)方式由表面向分解面?zhèn)鬟f的過程； 在一定溫度下碳酸鈣吸收熱量，進(jìn)行分解并放出CO2的化學(xué)過程； 分解放出的CO2，穿過CaO層，向表面擴(kuò)散傳質(zhì)； 表面的CO2向周圍氣流介質(zhì)擴(kuò)散。 分解速度或者分解所需的時(shí)間將決定于化學(xué)反應(yīng)所需時(shí)間，即反應(yīng)生成的CO2通過表面CaO層的擴(kuò)散是整個(gè)碳酸鈣分解過程中的速度控制過程。 固相反應(yīng)通常在碳酸鈣分解的同時(shí)，分解產(chǎn)物CaO與生料中的SiO2、Fe2O3、Al2O3等通過質(zhì)點(diǎn)的相互擴(kuò)散而進(jìn)行固相反應(yīng)，形成熟料礦物。 固相反應(yīng)的過程比較復(fù)雜，其過程大致如下： 800 CaO+ Al2O3 CaOAl2O3

6、 (CA) Ca0+Fe2O3 CaOFe2O3 (CF) 2Ca0+ Si02 2CaOSi02 (C2S)開始形成 800900 7(CaOAl2O3)+5CaO12CaO7Al2O3 (C12A7) CaOFe2O3 +CaO 2CaOFe2O3 (C2F) 9001100 2CaO+Al2O3+Si02 2CaOAl2O3Si02 (C2AS)形成后又分解 12CaO7Al2O3+9CaO 7(3CaOAl2O3) C3A)開始形成 7(2CaOFe2O3)+2CaO+12CaO7Al2O3 7(4CaOAl2O3Fe2O3)(C4AF)開始形成 1100l200 大量形成C3A和C4

7、AF，C2S含量達(dá)最大值。 熟料燒結(jié) 在高溫液相作用下，固相硅酸二鈣和氧化鈣都逐步溶解于液相中，硅酸二鈣吸收氧化鈣形成硅酸鹽水泥的主要礦物硅酸三鈣，其反應(yīng)式如下： C2S + Ca0 C3S 隨著溫度的升高和時(shí)間延長，液相量增加,液相粘度降低，氧化鈣、硅酸二鈣不斷溶解、擴(kuò)散，硅酸三鈣晶核不斷形成，并逐漸發(fā)育、長大，最終形成幾十微米大小、發(fā)育良好的阿利特晶體。與此同時(shí)，晶體不斷重排、收縮、密實(shí)化，物料逐漸由疏松狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樯珴苫液凇⒔Y(jié)構(gòu)致密的孰料，以上過程為熟料的燒結(jié)過程，簡稱熟料燒結(jié)。130014501300稱為熟料的燒結(jié)溫度。在此溫度范圍內(nèi)大致需要1020 min完成熟料燒結(jié)過程。 影響熟料燒

8、結(jié)過程的因素 : 1.最低共熔溫度 2.液相量 3.液相粘度 4.液相的表面張力 5.氧化鈣和硅酸二鈣溶于液相的速率 熟料冷卻 熟料燒結(jié)過程完成之后，C3S的生成反應(yīng)結(jié)束，熟料從燒成溫度開始下降至常溫，熔體晶化、凝固，熟料顆粒結(jié)構(gòu)形成，并伴隨熟料礦物相變的過程稱為熟料的冷卻。冷卻的目的1.改善熟料質(zhì)量與易磨性； 2.降低熟料溫度，便于熟料的運(yùn)輸、儲(chǔ)存和粉磨； 3.部分回收熟料出窯帶走的熱量，預(yù)熱二、三次空氣； 4.降低熟料熱耗，提高熱利用率。急冷對改善熟料質(zhì)量的作用 1防止或減少C3S的分解 2避免-C2S轉(zhuǎn)變成-C2S 3改善了水泥安定性 4使熟料C3A晶體減少，提高水泥抗硫酸鹽性能 5改善

9、熟料易磨性 6克服水泥瞬凝或快凝 第4節(jié) 熟料形成熱1.理論熱耗由于原料、燃料不一樣以及原料的配比和熟料組成的變化，使煅燒時(shí)的理論熱耗有所不同，但一般波動(dòng)在16301800kJ/kg熟料。水泥熟料形成過程中的吸熱部分，碳酸鹽分解吸收的熱量最多，占總吸熱量的一半左右；而在放熱反應(yīng)中，熟料冷卻放出的熱量最多，占放熱量的50%以上。因此，降低碳酸鹽分解吸收的熱量和提高熟料冷卻余熱的利用率是提高熱效率的有效途徑。2.熟料熱耗在實(shí)際生產(chǎn)中，由于熟料形成過程中物料不可能沒有損失，也不可能沒有熱量損失，而且廢氣、熟料不可能冷卻到計(jì)算的基準(zhǔn)溫度（0或20 ），因此，熟料形成的實(shí)際消耗熱量要比理論 熱耗大。每煅

10、1kg燒熟料單位熱耗稱為熟料實(shí)際熱耗，簡稱熟料熱耗。3.影響熟料熱耗的因素生產(chǎn)方法與窯型 生產(chǎn)方法不同，生料在煅燒過程中消耗的熱量不一。如濕法生產(chǎn)需蒸發(fā)大量的水分而耗熱巨大，而新型干法生料粉在懸浮態(tài)受熱，熱效率較高。因此，濕法熱耗一般均較干法高，而新型干法生產(chǎn)的熟料熱耗則較干法中空窯熱耗為低。窯本身的結(jié)構(gòu)、規(guī)格大小亦是影響熟料熱耗的重要因素，因?yàn)閭鳠嵝矢撸瑒t熱耗低。廢氣余熱的利用 熟料冷卻時(shí)需放出大量熱，雖然這部分熱量是必須釋放的，但可以設(shè)法最大可能回收利用。熟料冷卻時(shí)產(chǎn)生的廢氣可用作助燃空氣或是利用窯尾廢氣余熱發(fā)電，提高煅燒設(shè)備的熱效率，最大限度降低窯尾排放的廢氣溫度則可以降低熱損失，從而

11、降低熟料熱耗。生料組成、細(xì)度及生料易燒性 易燒性好的生料，則熱耗低，而易燒性差的生料，顆粒粗時(shí)則熱耗增大。燃料不完全燃燒熱損失 燃料的不完全燃燒包括機(jī)械不完全燃燒、化學(xué)不完全燃燒。燃煤質(zhì)量不穩(wěn)定及質(zhì)量差、煤粒過粗或過細(xì)、操作不當(dāng)?shù)染且鸩煌耆紵脑?。在立窯中通風(fēng)不良、料球碎裂等亦是造成煤燃燒不完全的重要原因。煤燃燒不完全，煤耗必然增加，故熟料熱耗增大。窯體散熱損失 窯內(nèi)襯隔熱保溫效果好，則窯體散熱損失小，否則散熱損失大，熟料熱耗增加。礦化劑及微量元素的作用 適量加入礦化劑或復(fù)合礦化劑、晶種，或合理利用微量組分，則可以改善易燒性或加速熟料燒成，從而降低熟料熱耗。此外，穩(wěn)定煅燒過程的熱工制度

12、，提高煅燒設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率和水泥窯的產(chǎn)量等均有利于提高窯的熱效率，降低熟料熱耗。第六章 回轉(zhuǎn)窯工作原理第1節(jié) 回轉(zhuǎn)窯的功能回轉(zhuǎn)窯是一個(gè)輸送設(shè)備;回轉(zhuǎn)窯又是一個(gè)燃燒設(shè)備;回轉(zhuǎn)窯具有熱交換的功能;回轉(zhuǎn)窯具有化學(xué)反應(yīng)功能;降解利用廢物的功能。第2節(jié) 回轉(zhuǎn)窯的發(fā)展和變化直徑變大，長度增加。最大直徑7.6m，長度230m?，F(xiàn)在的窯較短，長徑比減小。10000t/d 6.292m。第3節(jié) 水泥熟料在窯系統(tǒng)內(nèi)的形成過程根據(jù)熟料在水泥窯內(nèi)的形成過程，可將其分為六個(gè)帶一、干燥帶二、預(yù)熱帶三、碳酸鹽分解帶四、放熱反應(yīng)帶五、燒成帶六、冷卻帶 干燥帶承擔(dān)生料中水分的蒸發(fā)任務(wù)。干燥帶內(nèi)物料溫度為20200，氣體溫度為250

13、400 。對濕法窯來說，含水3040的料漿從窯尾喂料機(jī)喂入窯內(nèi)被加熱，該帶用鏈條作為熱交換裝置，將氣流的熱量傳遞給料漿，料漿受熱后溫度逐漸升高，水分不斷被蒸發(fā)，料漿由稀逐漸變稠，水分繼續(xù)蒸發(fā)，出鏈條帶時(shí)物料水分波動(dòng)在05。這一帶主要是自由水的蒸發(fā)，需要消耗大量的熱，占總熱耗的3035，反應(yīng)吸熱約2675kJ/kg。半干法窯的干燥過程在加熱機(jī)上進(jìn)行，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)無干燥帶。預(yù)熱器窯(SP窯)和預(yù)分解窯(NSP窯)干在預(yù)熱器內(nèi)進(jìn)行，因此回轉(zhuǎn)窯內(nèi)也無干燥帶。預(yù)熱帶內(nèi)物料溫度在200750，氣體溫度在400800。該帶的反應(yīng)首先是物料中有機(jī)物質(zhì)的分解，當(dāng)溫度升到400450 時(shí)粘土開始脫水分解出活性SiO

14、2和A12O3。當(dāng)溫度升高到600700 ，MgCO3進(jìn)行分解，物料主要為黃色粉狀料。該帶是吸熱反應(yīng)，但吸收的熱量不多，物料溫度逐漸升高，為CaCO3分解創(chuàng)造了條件。帶懸浮預(yù)熱器和加熱機(jī)的窯，預(yù)熱都在預(yù)熱器或加熱機(jī)內(nèi)進(jìn)行，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)預(yù)熱帶很短或者沒有。碳酸鹽分解帶，承擔(dān)碳酸鎂和碳酸鈣的分解任務(wù)，主要是碳酸鈣的分解，該帶物料溫度為7501000 ，氣體溫度為8001600。由于碳酸鹽分解放出CO2，物料中充填有大量的氣體，使物料呈流態(tài)化，增加物料在窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度，因此物料在這一帶運(yùn)動(dòng)速度最快，揚(yáng)塵多。帶懸浮預(yù)熱器和加熱機(jī)的窯，分解反應(yīng)有一部分在預(yù)熱器或加熱機(jī)中進(jìn)行，而帶窯外分解爐的窯，9095的分

15、解反應(yīng)是在分解爐內(nèi)進(jìn)行。放熱反應(yīng)帶， 主要承擔(dān)固相反應(yīng)的任務(wù)。該帶內(nèi)物料溫度在10001300，氣體溫度在16001700。碳酸鈣分解出的CaO與粘土分解出的SiO2和A12O3等在該帶進(jìn)行固相反應(yīng)，生成C2S、C3A和C4AF等，放出一定的熱量，故稱“放熱反應(yīng)帶”。放熱反應(yīng)帶對看火操作起較大作用，由于該帶物料溫度和碳酸鹽分解物料之間溫度相差較大，物料在高溫下發(fā)光性較強(qiáng)，低溫時(shí)物料發(fā)光性弱，碳酸鹽分解帶物料溫度較低，因此顯得暗些，從窯頭看火孔看去，就顯示出明暗的界限，一般稱“黑影”。看火工根據(jù)“黑影”遠(yuǎn)近來判斷窯內(nèi)溫度，一般的回轉(zhuǎn)窯用穩(wěn)定“黑影”位置的方法來穩(wěn)定窯的熱工制度。燒成帶主要承擔(dān)熟料

16、中主要礦物C3S的形成，完成熟料的最后燒成任務(wù)。燒成帶內(nèi)物料溫度為130014501300，氣體溫度達(dá)1700左右。冷卻帶主要承擔(dān)熟料的冷卻，使熟料中的一部分熔劑礦物C3A和C4AF形成結(jié)晶體析出；另一部分熔劑礦物因冷卻速度較快來不及析晶百形成玻璃體。在干燥帶，熱氣體傳給物料熱量主要用于蒸發(fā)料漿中水分，需要較多的熱量，物料升溫不快。在預(yù)熱帶由于物料化學(xué)變化，需要吸收熱量很少，因此物料溫度很快升高。碳酸鹽分解帶由于碳酸鹽的分解，需要吸收大量的熱，所以物料升溫速度最慢。放熱反應(yīng)帶由于反應(yīng)放熱，結(jié)果物料升溫速度最快。燒成帶是微吸熱反應(yīng)，物料也很快升到1450 。氣體溫度在燃燒帶最高，因?yàn)槿剂显谶@一帶

17、燃燒放出熱量，同時(shí)將熱量傳給物料和窯壁。第4節(jié) 物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)窯內(nèi)物料的角一般為3560燒成帶：5060冷卻帶：4550填充率：又稱物料的負(fù)荷率，即窯內(nèi)物料的容積占整個(gè)窯筒體容積的百分比。濕法長窯熟料煅燒的全部過程都是在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)以堆積態(tài)進(jìn)行；立波爾窯及懸浮預(yù)熱器窯，3050%生料預(yù)熱及的碳酸鹽分解過程，移到了窯外篦式加熱機(jī)或懸浮預(yù)熱器系統(tǒng)中；預(yù)分解窯碳酸鹽分解絕大部分在預(yù)熱分解系統(tǒng)內(nèi)完成，入窯生料分解率可達(dá)90%以上。 長窯？ 短窯？第5節(jié) 各種類型回轉(zhuǎn)窯熟料煅燒進(jìn)程分析第6節(jié) 氣體在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)為使燃料能完全燃燒，要從窯頭提供大量的助燃空氣，而窯內(nèi)產(chǎn)生的廢氣又要及時(shí)從窯尾排出，因此窯

18、內(nèi)有氣體流動(dòng)。燃燒帶火焰長度，主要決定于氣體流速，可按下式計(jì)算：窯內(nèi)氣體流速的大小，一方面影響對流傳熱系數(shù)，另一方面也影響窯內(nèi)飛灰的多少，同時(shí)還影響火焰的長度。窯內(nèi)氣體流速的大小一般用窯尾風(fēng)速表示。直徑3m左右的濕法窯其窯尾風(fēng)速在5m/s為宜，干法窯尾風(fēng)速約為10m/s。窯頭及窯尾負(fù)壓反映二次風(fēng)入窯及窯內(nèi)流體阻力的大小。在正常操作中，應(yīng)穩(wěn)定窯頭、窯尾負(fù)壓在不大的范圍內(nèi)波動(dòng)。當(dāng)冷卻機(jī)情況未變，窯內(nèi)通風(fēng)增大時(shí)，窯頭、窯尾負(fù)壓均增大；當(dāng)窯內(nèi)阻力增大（窯內(nèi)有結(jié)圈或料層增厚時(shí)），則窯尾負(fù)壓也增大，而窯頭負(fù)壓反而減小。在生產(chǎn)中當(dāng)排風(fēng)機(jī)抽力不變，可根據(jù)窯頭、窯尾負(fù)壓的變化來判斷窯內(nèi)情況。在正常生產(chǎn)時(shí)，窯頭保

19、持微負(fù)壓狀態(tài)。第7節(jié) 燃料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃燒燃料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒后，形成高溫。通過燃燒控制，使燃料燃燒后形成的火焰有一定的長度、形狀和穩(wěn)定性，以保證在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)形成工藝所要求的溫度區(qū)間，使生料在各個(gè)帶完成一系列的物理化學(xué)變化形成熟料。一、煤粉在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃燒過程 任何燃料的燃燒過程都有著火及燃燒兩個(gè)階段。由緩慢的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閯×业难趸磻?yīng)（即燃燒）的瞬間叫著火，轉(zhuǎn)變時(shí)的最低溫度叫著火溫度（也稱為燃點(diǎn)或著火點(diǎn)）?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)煤粉的燃燒所形成火焰屬于湍流擴(kuò)散火焰，燃燒過程可分為四個(gè)階段：燃料與空氣混合燃料與空氣加熱至一定溫度，釋放揮發(fā)分揮發(fā)分著火燃燒放出熱量，為固定碳燃燒創(chuàng)造高溫條件固定碳著火燃燒及燃盡，

20、釋放燃燒產(chǎn)物。參考P192，增加內(nèi)容。無煙煤揮發(fā)分含量低，燃燒溫度較高，同時(shí)燃燒過程中其焦炭粒子較致密，不利于氧氣和燃燒產(chǎn)物CO、CO2的擴(kuò)散和熱的傳導(dǎo)，使其燃燒速度降低，燃盡時(shí)間較長。因此，在通常氣和燃燒產(chǎn)物技術(shù)條件下，無煙煤較難用作回轉(zhuǎn)窯，特別是用作預(yù)分解窯的燃料。（2）燃燒過程黑火頭回火煤粉在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃燒過程比較復(fù)雜，煤粉在燃燒的同時(shí)，還要向窯尾運(yùn)動(dòng)，并且在燃燒過程中，要進(jìn)行傳熱，這幾方面又相互影響。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煤粉以分散狀態(tài)由噴煤嘴噴出，經(jīng)過一段距離后才燃燒，煤粉自噴嘴噴出至開始燃燒的這段距離稱黑火頭。黑火頭的長短取決于煤粉干燥預(yù)熱時(shí)間。當(dāng)水分為12%時(shí)，一般需要0.030.05S。

21、但在煤粉粗濕的情況下，干燥預(yù)熱的時(shí)間要相應(yīng)延長。溫度升高到450500時(shí)，揮發(fā)分開始逸出，在700800時(shí)全部逸出，剩下固定碳。固定碳粒的燃燒是很緩慢的，它的燃燒速度不但與溫度高低有關(guān)，且與氣體擴(kuò)散速度有很大關(guān)系。所以加強(qiáng)氣流擾動(dòng)，以增加氣體擴(kuò)散速度，將大大加速固定碳粒子的燃燒?；鹧娴膫鞑セ鼗鹑剂先紵M(jìn)程可分為燃料與空氣混合、燃料和空氣加熱到著火溫度、揮發(fā)分首先起火燃燒和焦炭燃燒及燃盡等四個(gè)階段?；旌鲜侨紵那疤?。在高溫范圍內(nèi)(如窯內(nèi))，燃燒是受顆粒邊界層擴(kuò)散速度控制，而在較低溫度范圍內(nèi)(如分解爐內(nèi))，燃燒反應(yīng)速率是受化學(xué)反應(yīng)速度控制。煤粉的揮發(fā)分含量對窯內(nèi)燃燒反應(yīng)速率的影響較小，而對分解爐內(nèi)

22、燃料燃燒反應(yīng)速度影響較大。（3）一次風(fēng)的作用及一次風(fēng)量 輸送煤粉； 供給煤的揮發(fā)分燃燒所需氧氣。 通常為6-8（4）二次風(fēng)的作用 新型干法窯的二次風(fēng)溫可達(dá)1000以上。 促進(jìn)煤的燃燒；獲得較高的溫度；回收熱量。 調(diào)節(jié)二、三次風(fēng)的比例可調(diào)節(jié)火焰長短。二、火焰溫度及其影響因素理論燃燒溫度 低位發(fā)熱量 燃料和一次空氣帶入顯熱 二次空氣帶入顯熱 化學(xué)不完全燃燒損失 機(jī)械不完全燃燒損失 火焰向周圍傳出熱量 廢氣比熱容 廢氣量以下因素影響火焰溫度。（1）煤的熱值；不低于20900KJ/Kg。（2）煤的水分； 煤粉中保持11.5的水分可促進(jìn)燃燒。（3）煤粉細(xì)度（4）燃燒空氣量 過剩空氣系數(shù)為 1.05 1.

23、15（5）燃燒用助燃空氣的預(yù)熱溫度 提高二次空氣溫度，必須要提高冷卻機(jī)的效率。第8節(jié) 水泥回轉(zhuǎn)窯對火焰的要求一次風(fēng)的送風(fēng)量盡量少，并能使煤風(fēng)充分混合均勻，盡可能充分利用高溫的二次風(fēng)；燃燒效率和煤粉的燃盡率高火焰形狀良好穩(wěn)定，適應(yīng)窯況的變化需要，窯內(nèi)溫度場分布合理，避免峰值溫度出現(xiàn)，火焰無脈沖現(xiàn)象?；鹧嫘螤罡鶕?jù)需要調(diào)節(jié)方便靈活。安全可靠，使用壽命長，不回火，并能適應(yīng)高溫和耐磨。對煤質(zhì)的適應(yīng)性要強(qiáng)，可適應(yīng)煤質(zhì)波動(dòng)變化的需要。點(diǎn)火容易升溫快，以縮短無效時(shí)間，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。NOx少。一、火焰形狀（火焰長度、粗細(xì)和完整性）（1）火焰長度L全焰長度；L1黑火焰；L2燃焰長度火焰長度及其分布應(yīng)與工藝過程相適

24、應(yīng)。特別是燒成帶的火焰長度，必須保證物料有足夠大的停留時(shí)間，才能煅燒出高質(zhì)量的熟料。燒成帶的火焰長度是火焰的高溫部分，約占整個(gè)火焰長度的一大半，它所形成的窯皮比較堅(jiān)固，稱為主窯皮；火焰兩頭部分形成的窯皮比較松散，時(shí)長時(shí)消是動(dòng)態(tài)過程，被稱為松散窯皮區(qū)或副窯皮。窯皮形成的長短、厚薄、位置、均勻與否和穩(wěn)定程度等，是判斷火焰質(zhì)量和性能的依據(jù)，同時(shí)也是衡量操作水平的重要指標(biāo)?；鹧骈L度對燒成工藝影響很大，當(dāng)發(fā)熱量一定，若不適當(dāng)?shù)乩L火焰會(huì)使燒成帶溫度降低，過早出現(xiàn)液相，易結(jié)圈，還會(huì)造成廢氣溫度提高，使煤耗增加等缺點(diǎn)。相反，若火焰太短，高溫部分過于集中，易燒垮“窯皮”及襯料，不利于窯的長期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，火

25、焰長度應(yīng)根據(jù)窯內(nèi)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。影響火焰長度的因素氣體在窯內(nèi)的流速對火焰長度的影響 一次風(fēng)速增加，一方面能提高煤粉的有效射程，使火焰拉長，另一方面又使風(fēng)煤混合均勻，使燃燒速度快，火焰短，這是兩個(gè)相反的作用。 二次空氣增加，使火焰外氣體流速增加，從而將火焰拉長。煤粉燃燒速度對火焰長度的影響（a）煤粉細(xì)度；（b）二次空氣溫度；（C）噴煤嘴的形式和直徑；（d）煤的揮發(fā)分對火焰長度的影響。（1825%）（2）火焰粗細(xì) 外廓與窯皮之間保持100200mm的空隙（3）火焰完整性（4）火焰根部 黑火頭太短，則煤粉出噴口就燃燒，易燒壞噴煤嘴。一般窯型，黑火頭在1m左右；在新型干法窯、多通道燃燒器中，黑火頭可

26、以大大縮短，有的基本沒有黑火頭，所以對其燃燒器噴煤嘴的村質(zhì)要求較高。（5）良好的火焰形狀a)水泥回轉(zhuǎn)窯中理想的火焰；b)火焰過粗過短，無黑火焰；c)火焰過細(xì)，黑火頭過長；d)火焰形狀不規(guī)整，偏火；e)尖端返回戰(zhàn)蘑菇狀不規(guī)整火焰二、火焰性能（1）火焰溫度 熟料的燒成溫度為13001450，要求火焰溫度即氣體溫度應(yīng)達(dá)到15401700。（2）火焰的性質(zhì) 過?？諝庀禂?shù)； 1.05 1.10之間。（3）火焰的強(qiáng)度 火焰強(qiáng)度包括火焰的軟硬、方向及發(fā)光性等。第9節(jié) 窯的發(fā)熱能力和燃燒帶的熱力強(qiáng)度1.窯的熱容量（發(fā)熱能力）：熱容量是指窯在單位時(shí)間所發(fā)出的熱量。2.燃燒帶的熱力強(qiáng)度燃燒帶的熱力強(qiáng)度（熱負(fù)荷）有

27、容積熱力強(qiáng)度、表面積熱力強(qiáng)度和截面積熱力強(qiáng)度。容積熱力強(qiáng)度是燃燒帶單位容積、單位時(shí)間發(fā)出的熱量燃燒帶是火焰在窯內(nèi)所占據(jù)的空間，而燒成帶的長度只是燃燒帶中溫度最高的部分，一般燒成帶的長度為燃燒帶的0.600.65倍。燃燒帶熱力強(qiáng)度過高會(huì)損壞窯襯，所以熱力強(qiáng)度的提高受到耐火材料質(zhì)量的限制，有些工廠燃燒帶熱力強(qiáng)度控制在（14.14-15）105 kJ/m3h，也有的高達(dá)20.9105kJ/m3h。燃燒帶的截面熱力強(qiáng)度燃燒帶襯料表面熱力強(qiáng)度第10節(jié) 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的傳熱1.回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的傳熱方式 傳導(dǎo)傳熱、對流傳熱、輻射傳熱。2.簡化分析回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的傳熱2.1 熱氣流熱氣流是熱源，當(dāng)工作狀況穩(wěn)定時(shí)，一定截面上熱氣

28、流的溫度不隨時(shí)間而改變，它以輻射和對流的方式傳熱給襯料、物料上表面以及物料中分解出的氣體和粉塵，氣體傳出總的熱量為：2.2 襯料 襯料起到蓄熱器的作用。 窯襯暴露在熱煙氣中時(shí),沿窯回轉(zhuǎn)方向窯襯溫度逐漸升高 窯襯被埋在物料中時(shí),沿窯回轉(zhuǎn)方向窯襯溫度逐漸降低。2.3 物料的傳熱A 輻射傳熱a.火焰的黑度主要取決于固體粒子黑度。對于煤粉火焰來說，與沒的種類、燃燒過程及是否向火焰中補(bǔ)充固體顆粒有關(guān)?；鹧婧诙瓤山频扔?。b 火焰溫度 輻射傳熱與火焰溫度4次方變化。c 窯襯與物料平均溫度 物料上表面溫度，取決于物料截面上溫度均勻性。窯轉(zhuǎn)速增加，物料翻滾次數(shù)增多，物料越均勻。但窯速過高，變化不明顯。必須同

29、時(shí)考慮物料在各帶的停留時(shí)間。B 傳導(dǎo)傳熱 a.襯料起到蓄熱器的作用，把熱量傳給物料。b.1kg生料粉表面積300/，窯內(nèi)堆積物料的傳熱面積僅0.120.13。C 對流傳熱a. 與氣體流速有關(guān)，但受到限制。b. 傳熱面積同樣很小。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)高溫帶和低溫帶，氣固之間的傳熱方式是不同的。氣流溫度在1000以上的高溫帶，輻射傳熱占主導(dǎo)地位，而對流及傳導(dǎo)的換熱量很?。ú蛔?0%）。在氣流溫度低于 1000的低溫帶，輻射傳熱退居次要地位，而對流和傳導(dǎo)速率主要影響換熱過程，此時(shí)氣固之間的換熱面積成為熱交換快慢的主要因素。燒成帶與分解帶由于氣流溫度較高，燃燒后的煙氣中含有大量CO2和碳粒子等固體顆粒，同時(shí)又有

30、較大的輻射空間，在這兩帶輻射傳熱占很大的比例。燒成帶與分解帶又不同，分解帶的物料需要大量的熱量，而燒成帶的物料，并不需要很多的熱量，而需要保持一定的溫度和足夠的停留時(shí)間。新型干法窯絕大部分碳酸鹽分解移到窯外分解爐內(nèi)進(jìn)行，在分解爐內(nèi)物料處于懸浮狀態(tài)下進(jìn)行熱交換，傳熱效率很高。在干燥帶與預(yù)熱帶，氣流溫度波動(dòng)在1000300 。該帶以對流和傳導(dǎo)傳熱為主。這部分加強(qiáng)傳熱的主要措施是增加它們的熱交換面積。新型干法窯，如懸浮預(yù)熱器窯由于物料懸浮在熱氣流中，熱煙氣與物料的接觸面積大，使廢氣溫度大大降低，從而減少了廢氣熱損失，提高了熱效率。冷卻帶的傳熱與干燥預(yù)熱帶基本相同，在該帶，熟料不是接受熱的主要對象，相

31、反是傳出熱量的主體，熟料以輻射和傳導(dǎo)的方式傳熱給襯料，又以對流方式傳熱給二次風(fēng)，使其溫度升高，預(yù)熱了二次風(fēng)，熟料本身被冷卻。第11節(jié) 回轉(zhuǎn)窯熱經(jīng)濟(jì)分析煅燒1kg水泥熟料，理論上只需要消耗的熱量為17001750KJ。理論上需要的熱量與實(shí)際消耗的熱量之比，稱為回轉(zhuǎn)窯的熱效率第12節(jié) 回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)1筒體；2輪帶；3托輪；4大齒輪；5小齒輪；6煙室；7樣鳳機(jī)；8電收塵器；9煙囪；10煤粉倉；11噴煤管；12喂料管；13冷卻機(jī)一、筒體鋼質(zhì)圓筒，直徑26m，長度30200m。筒體外有若干道輪帶，安放在相對應(yīng)的托輪上，為使物料能由窯尾逐漸向窯前運(yùn)動(dòng)，筒體一般有35的斜度。為保護(hù)筒體，筒體內(nèi)鑲砌有100230

32、mm厚的耐火村料。1 筒體形狀直筒型 一端擴(kuò)大型 冷端擴(kuò)大，提高預(yù)燒能力，降低出窯廢氣溫度，降低熱耗，減小窯尾風(fēng)速。大型懸浮預(yù)熱器窯也有采用擴(kuò)大冷端直徑的。熱端擴(kuò)大，提高燒成能力，有利于提高窯產(chǎn)量，減少結(jié)圈。但若不相應(yīng)提高預(yù)燒能力，會(huì)使窯尾廢氣溫度升高。兩端擴(kuò)大型，省鋼材，但中間風(fēng)速大。 濕法長窯冷端擴(kuò)大 直徑較小的窯熱端擴(kuò)大 新型干法回轉(zhuǎn)窯直筒形。2 規(guī)格 長度是從前窯口到后窯口的總長。 直徑是指窯筒體的公稱直徑。 5000t/d 4.8mx72m 3.5mx3.3mx3.5mx148m筒體剛度1 增加鋼板厚度一般 1850mm大型窯 3060mm 2.焊接筒體 燒成帶筒體表面溫度較高，鉚接

33、的鉚釘桿易過熱伸長失去初應(yīng)力，造成鉚釘松動(dòng)，使筒體變形。3.加強(qiáng)輪帶剛度 保證輪帶有足夠的剛度，以增強(qiáng)窯筒體的剛度。選擇適當(dāng)?shù)妮啂c筒體墊板之間的間隙，使筒體在熱態(tài)下與輪帶呈無間隙的緊密配合，否則起不到增強(qiáng)窯筒體剛度的作用。 要防止由于輪帶與筒體間隙過小而使筒體產(chǎn)生縮頸。預(yù)解窯入窯物料分解率大于90%，燒成帶長度占回轉(zhuǎn)窯長度的50%左右。窯皮的長度為(5.56D)左右，窯皮之后的筒體因失去了窯皮的保護(hù)作用而表面溫度增高，因增產(chǎn)而強(qiáng)化窯內(nèi)煅燒造成窯皮后的筒體表面 溫度經(jīng)常在400左右。按照等支撐反力原則分配跨距，第檔、第檔輪帶和支撐裝置都將處于高溫區(qū)域，容易因?yàn)檩啂c墊板兩者的間隙不當(dāng)或即使有合

34、適的間隙但因操作不當(dāng)，窯升溫速度太快產(chǎn)生筒體“縮頸”，一旦產(chǎn)生“縮頸” ，耐火磚很難砌牢，影響窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率。l一輪帶；2一托輪；3一托輪軸承，4一擋輪；5一底座二、支承裝置輪帶附近筒體變形最大，不應(yīng)安裝在筒體的接縫處。輪帶在運(yùn)轉(zhuǎn)中受到接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的作用，使表面呈片狀剝落、龜裂，有時(shí)徑向斷面上還出現(xiàn)斷裂，所以要求輪帶要有足夠抵抗接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的能力。1.輪帶的型式 A.矩形輪帶 斷面是實(shí)心矩形，形狀簡單，由于斷面是整體，鑄造缺陷相對來說不顯突 出，裂縫少。矩形輪帶加固筒體的作用較好，既可以鑄造，也 可以鍛造，是目前國內(nèi)外大型窯應(yīng)用較多的一種。B.箱形輪帶 剛性大，有利于增強(qiáng)筒體的剛度，散

35、熱較好。與矩形輪帶相比可節(jié)約鋼材，但由于截面形狀復(fù)雜，鑄造時(shí)，在冷縮過程中易產(chǎn)生裂縫等缺陷，這些缺陷有時(shí)導(dǎo)致橫截面斷裂。2.輪帶在筒體上的安裝A. 活套式 輪帶與筒體墊板之間要留有間隙，以彌補(bǔ)溫差引起的熱膨脹量，故把輪帶活套于墊板上。為適應(yīng)筒體的熱膨脹，輪帶內(nèi)徑與墊板外徑留有間隙，合適的間隙應(yīng)使窯在正常生產(chǎn)中，輪帶正好箍住筒體墊板，既無過盈又無縫隙，這樣使輪帶下的筒體變形與輪帶變形一樣，既起到加強(qiáng)筒體徑向剛度的作用，又不致產(chǎn)生大的熱應(yīng)力。墊板與擋圈一起鉚接在筒體上。墊板被分成兩段，可節(jié)約鋼板，但這種安裝方式限制了筒體的自由膨脹，輪帶與筒體的熱應(yīng)力較大，目前很少使用。墊板形式墊板一端自由，一端與

36、筒體焊接，輪帶與墊板間留有 的間隙，它既可以控制熱應(yīng)力又可以充分利用輪帶的剛性，使之對筒體起到加固作用，應(yīng)用較多。2.輪帶與筒體一體化結(jié)構(gòu)輪帶既作為支撐部件，又是筒體的一部分；采用焊接方式與筒體固定連接，代替了現(xiàn)有的套裝方式，提高了筒體的剛性。A.實(shí)心鑄鋼結(jié)構(gòu)提高了輪帶下筒體剛度，延長了耐火磚和輪帶壽命，散熱較好，溫度應(yīng)力??；但質(zhì)量較大，消耗鋼材較多。B.箱形輪帶熱應(yīng)力小，筒體徑向變形小，可以減輕窯體重量，節(jié)約鋼材。但是制造比較困難焊接工作量大。3.槽齒輪帶在輪帶內(nèi)面均等地設(shè)置齒臺(tái)，兩齒臺(tái)之間有凹槽，對稱的橋形板放在齒臺(tái)內(nèi)，兩端有X形定位板。橋形板與齒臺(tái)之間設(shè)置楔形塊，使橋形板穩(wěn)定。窯在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)

37、，作用力通過橋形板、楔形塊傳至輪帶內(nèi)的齒臺(tái)，呈切線方向受力，這比常規(guī)使用的浮動(dòng)式輪帶直接受力要小得多。三、托輪與窯體竄動(dòng)1.托輪安裝2.托輪及其軸承托輪的直徑一般為輪帶直徑的1/4，寬度一般比輪帶寬50100mm。自動(dòng)調(diào)位托輪是在窯一側(cè)的一對托輪下設(shè)置彈簧偏擺架。當(dāng)窯在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)架偏斜，托輪受力，則托輪下的偏擺架自動(dòng)調(diào)位，使托輪面與輪帶面始終保持良好的接觸。由于托輪自動(dòng)調(diào)位，減緩了窯的上下竄動(dòng)，因而不需設(shè)置擋輪。同時(shí)使窯的兩端偏擺量減小，有利于窯頭窯尾的密封。傳動(dòng)托輪，在槽齒輪帶和自動(dòng)調(diào)位托輪的基礎(chǔ)上，由于輪帶和托輪保持良好的面接觸，其接觸均衡、磨損量小，因而可以用托輪直接和輪帶接觸，取消大小

38、齒輪，直接用液壓電動(dòng)機(jī)、行星式減速機(jī)、萬向聯(lián)軸器帶動(dòng)托輪，使窯運(yùn)轉(zhuǎn)。3.回轉(zhuǎn)窯筒體的竄動(dòng)計(jì)算表明，合力Q僅為摩擦力的1/21/8，雖不能克服輪帶與托輪之間的摩擦力而使筒體向下滑動(dòng)，但由于輪帶與托輪接觸處產(chǎn)生彈性變形而造成彈性滑動(dòng)，導(dǎo)致筒體向下竄動(dòng)。改變摩擦因數(shù)法歪斜托輪軸線法四、擋輪回轉(zhuǎn)窯筒體是以35的斜度支承在托輪支承裝置上，當(dāng)窯回轉(zhuǎn)時(shí)，回轉(zhuǎn)窯筒體是要上、下竄動(dòng)的，但這個(gè)竄動(dòng)必須限制在一定范圍之內(nèi)。為了及時(shí)觀察或控制窯的竄動(dòng)，在某道（一般靠近大齒輪的一道）輪帶兩側(cè)設(shè)有擋輪。擋輪為我們指出筒體在托輪上的運(yùn)轉(zhuǎn)位置是否正確，并起到限制或控制筒體軸向竄動(dòng)的作用。1.不吃力擋輪（信號擋輪）2.吃力擋輪

39、3.液壓擋輪812h，移動(dòng)12個(gè)周期五、傳動(dòng)裝置1.傳動(dòng)裝置的作用和組成水泥回轉(zhuǎn)窯是慢速轉(zhuǎn)動(dòng)的煅燒設(shè)備，窯型、安裝斜度和煅燒要求的不同，回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速也有區(qū)別，窯速一般控制在0.53.0r/min之間，新型干法回轉(zhuǎn)窯的窯速可達(dá)3.8r/min。傳動(dòng)裝置的作用就是把原動(dòng)力傳遞給筒體并減小到所要求的轉(zhuǎn)速?；剞D(zhuǎn)窯的傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和大小齒輪所組成。2.大齒輪安裝大齒輪的中心線必須與筒體中心線重合；大齒輪通常制成兩半或數(shù)塊，用螺栓將其連接在一起；大齒輪一般安裝在靠近窯筒體中部，遠(yuǎn)離熱端。A切向連接大齒輪固定在筒體切線方向的彈簧板上。彈簧板寬與齒輪相等，一端成切線與墊板及窯固定在一起，一端用螺栓與大齒輪接合在一起，接合處可以插入墊板，以調(diào)節(jié)大齒輪中心與窯體中心位置。具有較大的彈性，能減少因筒體彎曲或開、停車時(shí)的沖擊對大、小齒輪的影響；缺點(diǎn)是安裝較困難，中心不易找準(zhǔn)，齒輪制造困難。制造簡單、安裝容易、大齒輪可以調(diào)面使用等優(yōu)點(diǎn)，但在傳遞動(dòng)力時(shí)，彈性程度較差。B軸向連接3.傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)傳動(dòng)比大；平滑無級調(diào)速，調(diào)節(jié)范圍寬；（1:31:4）啟動(dòng)力矩大。4.傳動(dòng)方式A.減速機(jī)傳動(dòng)布局緊湊，占地面積小，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)簡單，部件少，安裝調(diào)整方便，故障少，部件使用壽命長，安全可靠。B.減速機(jī)與半敞式齒輪組合傳動(dòng)減速機(jī)外