《新型干法水泥生產技術》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反應器。水泥窯是燃燒設備和傳熱設備。水泥窯是輸送設備。水泥窯還具有降解利用廢棄物的功能。氣體流動二、水泥窯的分類第二節(jié) 水泥熟料煅燒工藝流程一、濕法回轉窯煅燒工藝l一回轉窯；2一多筒式冷卻機；3一噴煤管；4一傳動齒輪；5一熱交換器；6一鏈條；7一托輪；8一水冷卻；9一鼓風機；10一煤磨；11一選粉機；12一旋風收塵器；13一煤磨樣風機；14一煤磨熱風管；15一收塵器；16一煙囪濕法回轉窯煅燒的特點是：由于生料制成具有流動性的泥漿，所以對非均質原料適應性強，各原料之間混合好，生料成分均勻，工藝穩(wěn)定，燒成的熟料質量高，熟料中

2、游離氧化鈣一般較低，熟料結粒良好，熟料強度等級高，生料在粉磨過程中粉塵少，窯尾飛灰少。但濕法生產時蒸發(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，較立窯和干法回轉窯均高。淘汰。二、帶料漿蒸發(fā)機回轉窯1喂料糟；2臥式料漿蒸發(fā)機；3換熱體；4回轉窯；5旋風收塵器；6立式電收塵器； 7螺旋輸送機；8提升機；9入窯管；10熟料多筒式冷卻機；11熟料鏈式輸送機；12煤粉貯庫；13鼓風機；14噴煤管；15排風機；16一煙囪三、干法中空窯1一回轉窯，2一多筒式冷卻機，3一鼓風機，4一傳動牙輪，5一煙囪四、立波爾窯對原料的適應性不強。因生料需要成球，要求粘土可塑性好、石灰石品位高。加熱機

3、內，料層表面與料層內部溫差較大，料球預燒不均，增加窯內的負擔，熟料質量較低。加熱機結構、操作、維護都較復雜，維修工作量大，影響窯的運轉率。五、立窯六、懸浮預熱窯七、預分解窯完成生料制備后，下一步是把生料送到窯內進行煅燒。熟料的形成過程實際上就是石灰石、粘土等主要原料經過高溫煅燒，從入窯到出窯發(fā)生一系列的物理化學變化二形成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。粘土質原料脫水和分解 粘土主要組成高嶺土在450 失去結構水，然后轉變?yōu)闊o定形物質。（層間水100脫除）在900 950 有無定形物質

4、轉變?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。碳酸鈣分解反應的特點 1可逆反應； 2強吸熱反應； 每1kg純碳酸鈣在890時分解吸收熱量為1645J/g，是熟料形成過程中消耗熱量最多的一個工藝過程。分解所需總熱量約占預分解窯的二分之一； 3燒失量大； 4分解溫度與CO2分壓和礦物結晶程度有關 。碳酸鈣

5、的分解過程 熱氣流向顆粒表面?zhèn)鬟M分解所需要的熱量； 熱量以傳導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，進行分解并放出CO2的化學過程； 分解放出的CO2，穿過CaO層，向表面擴散傳質； 表面的CO2向周圍氣流介質擴散。 分解速度或者分解所需的時間將決定于化學反應所需時間，即反應生成的CO2通過表面CaO層的擴散是整個碳酸鈣分解過程中的速度控制過程。 固相反應通常在碳酸鈣分解的同時，分解產物CaO與生料中的SiO2、Fe2O3、Al2O3等通過質點的相互擴散而進行固相反應，形成熟料礦物。 固相反應的過程比較復雜，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含量達最大值。 熟料燒結 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，其反應式如下： C2S + Ca0 C3S 隨著溫度的升高和時間延長，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，晶體不斷重排、收縮、密實化，物料逐漸由疏松狀態(tài)轉變?yōu)樯珴苫液?、結構致密的孰料，以上過程為熟料的燒結過程，簡稱熟料燒結。130014501300稱為熟料的燒結溫度。在此溫度范圍內大致需要1020 min完成熟料燒結過程。 影響熟料燒

8、結過程的因素 : 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 熟料燒結過程完成之后，C3S的生成反應結束，熟料從燒成溫度開始下降至常溫，熔體晶化、凝固，熟料顆粒結構形成，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.改善熟料質量與易磨性； 2.降低熟料溫度，便于熟料的運輸、儲存和粉磨； 3.部分回收熟料出窯帶走的熱量，預熱二、三次空氣； 4.降低熟料熱耗，提高熱利用率。急冷對改善熟料質量的作用 1防止或減少C3S的分解 2避免-C2S轉變成-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，使煅燒時的理論熱耗有所不同，但一般波動在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.熟料熱耗在實際生產中，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算的基準溫度（0或20 ），因此，熟料形成的實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際熱耗，簡稱熟料熱耗。3.影響熟料熱耗的因素生產方法與窯型 生產方法不同，生料在煅燒過程中消耗的熱量不一。如濕法生產需蒸發(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，而新型干法生產的熟料熱耗則較干法中空窯熱耗為低。窯本身的結構、規(guī)格大小亦是影響熟料熱耗的重要因素，因為傳熱效率高，則熱耗低。廢氣余熱的利用 熟料冷卻時需放出大量熱，雖然這部分熱量是必須釋放的，但可以設法最大可能回收利用。熟料冷卻時產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械不完全燃燒、化學不完全燃燒。燃煤質量不穩(wěn)定及質量差、煤粒過粗或過細、操作不當等均是引起不完全燃燒的原因。在立窯中通風不良、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、，提高煅燒設備的運轉率和水泥窯的產量等均有利于提高窯的熱效率，降低熟料熱耗。第六章 回轉窯工作原理第1節(jié) 回轉窯的功能回轉窯是一個輸送設備;回轉窯又是一個燃燒設備;回轉窯具有熱交換的功能;回轉窯具有化學反應功能;降解利用廢物的功能。第2節(jié) 回轉窯的發(fā)展和變化直徑變大，長度增加。最大直徑7.6m，長度230m。現(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)內的形成過程根據熟料在水泥窯內的形成過程，可將其分為六個帶一、干燥帶二、預熱帶三、碳酸鹽分解帶四、放熱反應帶五、燒成帶六、冷卻帶 干燥帶承擔生料中水分的蒸發(fā)任務。干燥帶內物料溫度為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喂入窯內被加熱，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)，出鏈條帶時物料水分波動在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，反應吸熱約2675kJ/kg。半干法窯的干燥過程在加熱機上進行，在回轉窯內無干燥帶。預熱器窯(SP窯)和預分解窯(NSP窯)干在預熱器內進行，因此回轉窯內也無干燥帶。預熱帶內物料溫度在200750，氣體溫度在400800。該帶的反應首先是物料中有機物質的分解，當溫度升到400450 時粘土開始脫水分解出活性SiO

14、2和A12O3。當溫度升高到600700 ，MgCO3進行分解，物料主要為黃色粉狀料。該帶是吸熱反應，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。帶懸浮預熱器和加熱機的窯，預熱都在預熱器或加熱機內進行，回轉窯內預熱帶很短或者沒有。碳酸鹽分解帶，承擔碳酸鎂和碳酸鈣的分解任務，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，增加物料在窯內的運動速度，因此物料在這一帶運動速度最快，揚塵多。帶懸浮預熱器和加熱機的窯，分解反應有一部分在預熱器或加熱機中進行，而帶窯外分解爐的窯，9095的分

15、解反應是在分解爐內進行。放熱反應帶， 主要承擔固相反應的任務。該帶內物料溫度在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等在該帶進行固相反應，生成C2S、C3A和C4AF等，放出一定的熱量，故稱“放熱反應帶”。放熱反應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，低溫時物料發(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”?？椿鸸じ鶕昂谟啊边h近來判斷窯內溫度，一般的回轉窯用穩(wěn)定“黑影”位置的方法來穩(wěn)定窯的熱工制度。燒成帶主要承擔熟料

16、中主要礦物C3S的形成，完成熟料的最后燒成任務。燒成帶內物料溫度為130014501300，氣體溫度達1700左右。冷卻帶主要承擔熟料的冷卻，使熟料中的一部分熔劑礦物C3A和C4AF形成結晶體析出；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。在預熱帶由于物料化學變化，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。放熱反應帶由于反應放熱，結果物料升溫速度最快。燒成帶是微吸熱反應，物料也很快升到1450 。氣體溫度在燃燒帶最高，因為燃料在這一帶

17、燃燒放出熱量，同時將熱量傳給物料和窯壁。第4節(jié) 物料在回轉窯內的運動窯內物料的角一般為3560燒成帶：5060冷卻帶：4550填充率：又稱物料的負荷率，即窯內物料的容積占整個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窯內以堆積態(tài)進行；立波爾窯及懸浮預熱器窯，3050%生料預熱及的碳酸鹽分解過程，移到了窯外篦式加熱機或懸浮預熱器系統(tǒng)中；預分解窯碳酸鹽分解絕大部分在預熱分解系統(tǒng)內完成，入窯生料分解率可達90%以上。 長窯？ 短窯？第5節(jié) 各種類型回轉窯熟料煅燒進程分析第6節(jié) 氣體在回轉窯內的運動為使燃料能完全燃燒，要從窯頭提供大量的助燃空氣，而窯內產生的廢氣又要及時從窯尾排出，因此窯

18、內有氣體流動。燃燒帶火焰長度，主要決定于氣體流速，可按下式計算：窯內氣體流速的大小，一方面影響對流傳熱系數，另一方面也影響窯內飛灰的多少，同時還影響火焰的長度。窯內氣體流速的大小一般用窯尾風速表示。直徑3m左右的濕法窯其窯尾風速在5m/s為宜，干法窯尾風速約為10m/s。窯頭及窯尾負壓反映二次風入窯及窯內流體阻力的大小。在正常操作中，應穩(wěn)定窯頭、窯尾負壓在不大的范圍內波動。當冷卻機情況未變，窯內通風增大時，窯頭、窯尾負壓均增大；當窯內阻力增大（窯內有結圈或料層增厚時），則窯尾負壓也增大，而窯頭負壓反而減小。在生產中當排風機抽力不變，可根據窯頭、窯尾負壓的變化來判斷窯內情況。在正常生產時，窯頭保

19、持微負壓狀態(tài)。第7節(jié) 燃料在回轉窯內的燃燒燃料在回轉窯內燃燒后，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，以保證在回轉窯內形成工藝所要求的溫度區(qū)間，使生料在各個帶完成一系列的物理化學變化形成熟料。一、煤粉在回轉窯內的燃燒過程 任何燃料的燃燒過程都有著火及燃燒兩個階段。由緩慢的氧化反應轉變?yōu)閯×业难趸磻慈紵┑乃查g叫著火，轉變時的最低溫度叫著火溫度（也稱為燃點或著火點）?；剞D窯內煤粉的燃燒所形成火焰屬于湍流擴散火焰，燃燒過程可分為四個階段：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、釋放燃燒產物。參考P192，增加內容。無煙煤揮發(fā)分含量低，燃燒溫度較高，同時燃燒過程中其焦炭粒子較致密，不利于氧氣和燃燒產物CO、CO2的擴散和熱的傳導，使其燃燒速度降低，燃盡時間較長。因此，在通常氣和燃燒產物技術條件下，無煙煤較難用作回轉窯，特別是用作預分解窯的燃料。（2）燃燒過程黑火頭回火煤粉在回轉窯內的燃燒過程比較復雜，煤粉在燃燒的同時，還要向窯尾運動，并且在燃燒過程中，要進行傳熱，這幾方面又相互影響。在回轉窯內煤粉以分散狀態(tài)由噴煤嘴噴出，經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熱時間。當水分為12%時，一般需要0.030.05S。

21、但在煤粉粗濕的情況下，干燥預熱的時間要相應延長。溫度升高到450500時，揮發(fā)分開始逸出，在700800時全部逸出，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，且與氣體擴散速度有很大關系。所以加強氣流擾動，以增加氣體擴散速度，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階段?；旌鲜侨紵那疤?。在高溫范圍內(如窯內)，燃燒是受顆粒邊界層擴散速度控制，而在較低溫度范圍內(如分解爐內)，燃燒反應速率是受化學反應速度控制。煤粉的揮發(fā)分含量對窯內燃燒反應速率的影響較小，而對分解爐內

22、燃料燃燒反應速度影響較大。（3）一次風的作用及一次風量 輸送煤粉； 供給煤的揮發(fā)分燃燒所需氧氣。 通常為6-8（4）二次風的作用 新型干法窯的二次風溫可達1000以上。 促進煤的燃燒；獲得較高的溫度；回收熱量。 調節(jié)二、三次風的比例可調節(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 化學不完全燃燒損失 機械不完全燃燒損失 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的水分可促進燃燒。（3）煤粉細度（4）燃燒空氣量 過?？諝庀禂禐?1.05 1.

23、15（5）燃燒用助燃空氣的預熱溫度 提高二次空氣溫度，必須要提高冷卻機的效率。第8節(jié) 水泥回轉窯對火焰的要求一次風的送風量盡量少，并能使煤風充分混合均勻，盡可能充分利用高溫的二次風；燃燒效率和煤粉的燃盡率高火焰形狀良好穩(wěn)定，適應窯況的變化需要，窯內溫度場分布合理，避免峰值溫度出現(xiàn)，火焰無脈沖現(xiàn)象。火焰形狀根據需要調節(jié)方便靈活。安全可靠，使用壽命長，不回火，并能適應高溫和耐磨。對煤質的適應性要強，可適應煤質波動變化的需要。點火容易升溫快，以縮短無效時間，減輕勞動強度。NOx少。一、火焰形狀（火焰長度、粗細和完整性）（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與工藝過程相適

24、應。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間，才能煅燒出高質量的熟料。燒成帶的火焰長度是火焰的高溫部分，約占整個火焰長度的一大半，它所形成的窯皮比較堅固，稱為主窯皮；火焰兩頭部分形成的窯皮比較松散，時長時消是動態(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，是判斷火焰質量和性能的依據，同時也是衡量操作水平的重要指標?；鹧骈L度對燒成工藝影響很大，當發(fā)熱量一定，若不適當地拉長火焰會使燒成帶溫度降低，過早出現(xiàn)液相，易結圈，還會造成廢氣溫度提高，使煤耗增加等缺點。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轉。因此，火

25、焰長度應根據窯內實際情況進行調整。影響火焰長度的因素氣體在窯內的流速對火焰長度的影響 一次風速增加，一方面能提高煤粉的有效射程，使火焰拉長，另一方面又使風煤混合均勻，使燃燒速度快，火焰短，這是兩個相反的作用。 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 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要求較高。（5）良好的火焰形狀a)水泥回轉窯中理想的火焰；b)火焰過粗過短，無黑火焰；c)火焰過細，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達到15401700。（2）火焰的性質 過?？諝庀禂?； 1.05 1.10之間。（3）火焰的強度 火焰強度包括火焰的軟硬、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度1.窯的熱容量（發(fā)熱能力）：熱容量是指窯在單位時間所發(fā)出的熱量。2.燃燒帶的熱力強度燃燒帶的熱力強度（熱負荷）有

27、容積熱力強度、表面積熱力強度和截面積熱力強度。容積熱力強度是燃燒帶單位容積、單位時間發(fā)出的熱量燃燒帶是火焰在窯內所占據的空間，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。燃燒帶熱力強度過高會損壞窯襯，所以熱力強度的提高受到耐火材料質量的限制，有些工廠燃燒帶熱力強度控制在（14.14-15）105 kJ/m3h，也有的高達20.9105kJ/m3h。燃燒帶的截面熱力強度燃燒帶襯料表面熱力強度第10節(jié) 回轉窯內的傳熱1.回轉窯內的傳熱方式 傳導傳熱、對流傳熱、輻射傳熱。2.簡化分析回轉窯內的傳熱2.1 熱氣流熱氣流是熱源，當工作狀況穩(wěn)定時，一定截面上熱氣

28、流的溫度不隨時間而改變，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,沿窯回轉方向窯襯溫度逐漸升高 窯襯被埋在物料中時,沿窯回轉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充固體顆粒有關。火焰黑度可近似等于1。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。窯轉速增加，物料翻滾次數增多，物料越均勻。但窯速過高，變化不明顯。必須同

29、時考慮物料在各帶的停留時間。B 傳導傳熱 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，但受到限制。b. 傳熱面積同樣很小。在回轉窯內高溫帶和低溫帶，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，輻射傳熱占主導地位，而對流及傳導的換熱量很?。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，而對流和傳導速率主要影響換熱過程，此時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間。新型干法窯絕大部分碳酸鹽分解移到窯外分解爐內進行，在分解爐內物料處于懸浮狀態(tài)下進行熱交換，傳熱效率很高。在干燥帶與預熱帶，氣流溫度波動在1000300 。該帶以對流和傳導傳熱為主。這部分加強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，熟料以輻射和傳導的方式傳熱給襯料，又以對流方式傳熱給二次風，使其溫度升高，預熱了二次風，熟料本身被冷卻。第11節(jié) 回轉窯熱經濟分析煅燒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際消耗的熱量之比，稱為回轉窯的熱效率第12節(jié) 回轉窯結構1筒體；2輪帶；3托輪；4大齒輪；5小齒輪；6煙室；7樣鳳機；8電收塵器；9煙囪；10煤粉倉；11噴煤管；12喂料管；13冷卻機一、筒體鋼質圓筒，直徑26m，長度30200m。筒體外有若干道輪帶，安放在相對應的托輪上，為使物料能由窯尾逐漸向窯前運動，筒體一般有35的斜度。為保護筒體，筒體內鑲砌有100230

32、mm厚的耐火村料。1 筒體形狀直筒型 一端擴大型 冷端擴大，提高預燒能力，降低出窯廢氣溫度，降低熱耗，減小窯尾風速。大型懸浮預熱器窯也有采用擴大冷端直徑的。熱端擴大，提高燒成能力，有利于提高窯產量，減少結圈。但若不相應提高預燒能力，會使窯尾廢氣溫度升高。兩端擴大型，省鋼材，但中間風速大。 濕法長窯冷端擴大 直徑較小的窯熱端擴大 新型干法回轉窯直筒形。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力，造成鉚釘松動，使筒體變形。3.加強輪帶剛度 保證輪帶有足夠的剛度，以增強窯筒體的剛度。選擇適當的輪帶與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生縮頸。預解窯入窯物料分解率大于90%，燒成帶長度占回轉窯長度的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作用而表面溫度增高，因增產而強化窯內煅燒造成窯皮后的筒體表面 溫度經常在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，容易因為輪帶與墊板兩者的間隙不當或即使有合

34、適的間隙但因操作不當，窯升溫速度太快產生筒體“縮頸”，一旦產生“縮頸” ，耐火磚很難砌牢，影響窯的運轉率。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，不應安裝在筒體的接縫處。輪帶在運轉中受到接觸應力和彎曲應力的作用，使表面呈片狀剝落、龜裂，有時徑向斷面上還出現(xiàn)斷裂，所以要求輪帶要有足夠抵抗接觸應力和彎曲應力的能力。1.輪帶的型式 A.矩形輪帶 斷面是實心矩形，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，是目前國內外大型窯應用較多的一種。B.箱形輪帶 剛性大，有利于增強筒體的剛度，散

35、熱較好。與矩形輪帶相比可節(jié)約鋼材，但由于截面形狀復雜，鑄造時，在冷縮過程中易產生裂縫等缺陷，這些缺陷有時導致橫截面斷裂。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，以彌補溫差引起的熱膨脹量，故把輪帶活套于墊板上。為適應筒體的熱膨脹，輪帶內徑與墊板外徑留有間隙，合適的間隙應使窯在正常生產中，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，既起到加強筒體徑向剛度的作用，又不致產生大的熱應力。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，應用較多。2.輪帶與筒體一體化結構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.實心鑄鋼結構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，溫度應力小；但質量較大，消耗鋼材較多。B.箱形輪帶熱應力小，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.槽齒輪帶在輪帶內面均等地設置齒臺，兩齒臺之間有凹槽，對稱的橋形板放在齒臺內，兩端有X形定位板。橋形板與齒臺之間設置楔形塊，使橋形板穩(wěn)定。窯在運轉時

37、，作用力通過橋形板、楔形塊傳至輪帶內的齒臺，呈切線方向受力，這比常規(guī)使用的浮動式輪帶直接受力要小得多。三、托輪與窯體竄動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。自動調位托輪是在窯一側的一對托輪下設置彈簧偏擺架。當窯在運轉時出現(xiàn)架偏斜，托輪受力，則托輪下的偏擺架自動調位，使托輪面與輪帶面始終保持良好的接觸。由于托輪自動調位，減緩了窯的上下竄動，因而不需設置擋輪。同時使窯的兩端偏擺量減小，有利于窯頭窯尾的密封。傳動托輪，在槽齒輪帶和自動調位托輪的基礎上，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，直接用液壓電動機、行星式減速機、萬向聯(lián)軸器帶動托輪，使窯運轉。3.回轉窯筒體的竄動計算表明，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，但由于輪帶與托輪接觸處產生彈性變形而造成彈性滑動，導致筒體向下竄動。改變摩擦因數法歪斜托輪軸線法四、擋輪回轉窯筒體是以35的斜度支承在托輪支承裝置上，當窯回轉時，回轉窯筒體是要上、下竄動的，但這個竄動必須限制在一定范圍之內。為了及時觀察或控制窯的竄動，在某道（一般靠近大齒輪的一道）輪帶兩側設有擋輪。擋輪為我們指出筒體在托輪上的運轉位置是否正確，并起到限制或控制筒體軸向竄動的作用。1.不吃力擋輪（信號擋輪）2.吃力擋輪

39、3.液壓擋輪812h，移動12個周期五、傳動裝置1.傳動裝置的作用和組成水泥回轉窯是慢速轉動的煅燒設備，窯型、安裝斜度和煅燒要求的不同，回轉窯的轉速也有區(qū)別，窯速一般控制在0.53.0r/min之間，新型干法回轉窯的窯速可達3.8r/min。傳動裝置的作用就是把原動力傳遞給筒體并減小到所要求的轉速。回轉窯的傳動裝置由電動機、減速機和大小齒輪所組成。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、停車時的沖擊對大、小齒輪的影響；缺點是安裝較困難，中心不易找準，齒輪制造困難。制造簡單、安裝容易、大齒輪可以調面使用等優(yōu)點，但在傳遞動力時，彈性程度較差。B軸向連接3.傳動裝置的特點傳動比大；平滑無級調速，調節(jié)范圍寬；（1:31:4）啟動力矩大。4.傳動方式A.減速機傳動布局緊湊，占地面積小，傳動效率高，結構簡單，部件少，安裝調整方便，故障少，部件使用壽命長，安全可靠。B.減速機與半敞式齒輪組合傳動減速機外