第三章 原料煅燒窯回轉(zhuǎn)窯

第三章原料煅燒窯回轉(zhuǎn)窯第1頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月工藝流程圖熟料冷卻機(jī)出料二次空氣熱煙室窯頭（熱端）煅燒帶預(yù)熱帶窯尾（冷端）除塵器煙囪排出物料集塵室燃料、一次空氣加料管燒嘴煙氣第2頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月㈡回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)1.窯體⑴窯體形式：

直筒形—窯體直徑相同，結(jié)構(gòu)簡單，便于制作和維修；

熱端擴(kuò)大型—擴(kuò)大燃燒區(qū)域（煅燒帶）的直徑，加大煅燒帶的容積，提高窯的發(fā)熱能力，同時加大火焰氣體輻射層的厚度，改善了窯內(nèi)高溫區(qū)域的傳熱。

冷端擴(kuò)大型—擴(kuò)大干燥帶和預(yù)熱帶，提高窯的預(yù)熱能力，降低窯尾風(fēng)速和廢氣溫度。主要用于濕法長窯。

啞鈴型—冷端擴(kuò)大是為了放置熱交換裝置而不致過多地提高氣體的流速，熱端擴(kuò)大是為了提高窯的發(fā)熱能力，中間收縮可節(jié)省鋼材。第3頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵長徑比回轉(zhuǎn)窯長徑比KL的選擇：原料的煅燒溫度——溫度高，KL大；加熱制度——加熱時間長，KL大；窯尾是否設(shè)置余熱裝置——有預(yù)熱裝置，KL?。晃覈F(xiàn)有耐材回轉(zhuǎn)窯：(有預(yù)熱裝置取下限）粘土、高鋁

KL取15～20；鎂石、白云石

KL取30～40；水泥工業(yè)用回轉(zhuǎn)窯：(有預(yù)熱裝置取下限）干法長窯

KL30～35；干法短窯

KL15～20；濕法長窯

KL30～40；第4頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月⑶筒體鋼制圓筒，用20～40mm的鋼板焊接。沿長度方向，每隔一定距離裝設(shè)有加固圈。筒體通過若干滾圈支撐在拖輪上。大型窯，筒體內(nèi)側(cè)每隔一定距離設(shè)有一卡磚圈。⑷窯體內(nèi)襯材質(zhì)材質(zhì)選擇根據(jù)工作條件的要求。窯頭化學(xué)侵蝕嚴(yán)重。要求耐高溫性和較高的熱震穩(wěn)定性。煅燒帶承受高溫沖擊、化學(xué)侵蝕。要求材質(zhì)有耐高溫性，在高溫下易于粘掛窯皮，保護(hù)襯料。第5頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月放熱反應(yīng)帶溫度變化頻繁、溫度高、化學(xué)侵蝕嚴(yán)重。要求窯襯能承受高溫沖擊，有較高的熱態(tài)抗折強(qiáng)度和較小的彈性模量。分解帶與預(yù)熱帶相鄰區(qū)熱應(yīng)力、化學(xué)應(yīng)力小，可采用各種質(zhì)量的粘土磚、高鋁磚。分解帶與放熱反應(yīng)帶相鄰區(qū)高溫、機(jī)械磨損。選用Ⅱ等高鋁磚、普通鎂鉻磚。預(yù)熱帶采用普通耐火磚，如粘土磚。卸料口、冷卻帶機(jī)械磨損、化學(xué)侵蝕嚴(yán)重。要求良好的抗磨蝕性和較高的熱震穩(wěn)定性。第6頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2.支撐與傳動裝置⑴滾圈安裝在筒體上，并在托輪上轉(zhuǎn)動。滾圈通過墊板、座板與窯體連接。圖3-14第7頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵托輪作用

借滾圈支撐窯體，還在徑向和軸向?qū)ν搀w起著定位作用。數(shù)量

取決于窯體長短，一般2～9對。位置

與滾圈的位置相對應(yīng)。安裝

托輪中心線與窯的中心線平行。為保護(hù)托輪，在托輪底座上裝有水槽，由冷水進(jìn)行冷卻。在窯體熱端的托輪上安裝易于拆卸的遮熱板。圖3-15第8頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月⑶擋輪回轉(zhuǎn)窯傾斜安裝，斜率一般3%～5%，絕大多數(shù)3.5%～4%之間。正常情況，窯體本身的重力在沿軸線方向向下滑動的分力等于滾圈與托輪間的摩擦力，窯體平衡。當(dāng)失去平衡時，大小齒輪的輪齒會離開嚙合范圍，密封裝置受到破壞，嚴(yán)重時出現(xiàn)掉窯或窯體下坑的重大事故。作用

檢驗窯體是否有縱向移動并控制窯體上下移動?；剞D(zhuǎn)窯正常運轉(zhuǎn)時，滾圈處于兩擋輪中間位置，滾圈兩側(cè)與擋輪的工作面間的間隙為30～40mm。當(dāng)滾圈與任何一側(cè)擋輪接觸，說明窯體發(fā)生了竄動。第9頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)踺喌慕Y(jié)構(gòu)形式：普通擋輪、推力擋輪、液壓擋輪、自控式推力擋輪。①普通擋輪

不能防止窯體上下竄動，只能起信號作用，又叫信號擋輪。調(diào)節(jié)窯體上下竄動，主要是靠歪斜托輪的方法。且有很多不良后果，如：輪帶與托輪接觸不良；活動摩擦增大；表面潤滑不良；托輪調(diào)整過于頻繁；增大了主電機(jī)功耗。②推力擋輪

第10頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月③液壓擋輪。結(jié)構(gòu)

圖3-16。擋輪布置于滾圈的下側(cè)，通過空心軸支撐在兩根平行的支承軸（由上底座、下底座固定在基礎(chǔ)上）上。空心軸可在活塞—活塞桿的推動下，沿支承軸軸向滑移。第11頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-16第12頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月工作原理

設(shè)有這種擋輪的窯，托輪與滾圈可以平行安裝，窯筒體在下滑力的作用下向下滑動，到達(dá)一定位置后觸動限位開關(guān)而啟動液壓油泵，靠液壓油的壓力推動活塞—活塞桿，從而推動擋輪，由擋輪強(qiáng)制推動滾圈即窯筒體上竄，上竄到一定位置后觸動限位開關(guān)，油泵停止工作，滑閥換向，擋輪推動窯筒體的力消失，筒體向下滑動。如此往返，時滾圈在托輪表面上以每8～12小時有1～2次的上下滑行游動。缺點

第13頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月特征

工作原理

④自控式推力擋輪第14頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月⑷傳動裝置作用

通過大齒輪帶動窯體旋轉(zhuǎn)。圖3-16安裝

大齒輪通過彈簧鋼板與窯體相連，安裝在窯體中部，中心線與窯體中心線重合。工作原理

電動機(jī)通過減速器帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，小齒輪帶動大齒輪轉(zhuǎn)動，大齒輪帶動窯體轉(zhuǎn)動。新的傳動裝置：液壓傳動裝置第15頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.窯頭及密封裝置⑴窯頭小車回轉(zhuǎn)窯的窯頭的下部裝有四個輪子，可以在軌道上移動。窯頭正面留有安裝燒嘴的圓孔和看火孔，下部有一大方孔與熱煙室相連。⑵密封裝置第16頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月圍。特點：密封結(jié)構(gòu)形式：氣封式密封第17頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月迷宮式軸向密封徑向密封前者固定在不動的構(gòu)筑物上（如窯頭或窯尾），后者固定在筒體上。兩組擋風(fēng)圈相互嚙合密封效果與間隙大小及迷宮數(shù)量有關(guān)。相鄰迷宮圈之間一般留有20～40mm的間隙。特點

結(jié)構(gòu)簡單，沒有接觸面，因而不受磨損。密封效果差。結(jié)構(gòu)靜止密封環(huán)和活動密封環(huán)構(gòu)成。圖3-17第18頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月端面摩擦式氣缸式密封第19頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-18第20頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖3-19彈簧杠桿式密封第21頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-19第22頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月徑向摩擦式密封石墨塊密封第23頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月薄片式密封特點

第24頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.生料預(yù)熱裝置為利用窯尾煙氣余熱，提高熱效率，在回轉(zhuǎn)窯窯尾安裝有生料預(yù)熱、預(yù)分解裝置。⑴爐篦式預(yù)熱機(jī)結(jié)構(gòu)：金屬外殼罩著的活動爐篦，有可動爐床和爐篦子

等組成，爐篦子在上下支撐裝置的支撐下，由主動輪帶動回轉(zhuǎn)。爐篦子上部空間分為干燥室Ⅲ、預(yù)熱室Ⅱ、分解室Ⅰ三部分。爐篦子上有篦孔，總的有效通風(fēng)面積占加熱機(jī)工作面積的20%～30%。特點：優(yōu)點

熱效率高，熱耗??；缺點

附屬設(shè)備多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；對原料的適應(yīng)性不強(qiáng)，難以適應(yīng)塊狀原料的煅燒。第25頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-18第26頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月爐篦子加熱機(jī)的工作過程料球（5～15mm）活動篦床（料層控制板控制料層厚度（150～200mm）下料溜子干燥室預(yù)熱室分解室回轉(zhuǎn)窯刮板高溫氣體900～1000℃分解室Ⅰ加熱料球Ⅱ室600～700℃

斜煙道冷風(fēng)煙囪吸風(fēng)口1#排煙機(jī)Ⅲ室350～500℃

2#排煙機(jī)煙氣排出煙氣排出加熱料球第27頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵其它預(yù)熱器①豎式預(yù)熱器②懸浮預(yù)熱器

優(yōu)點

生料呈懸浮狀態(tài)，能與氣流充分接觸，傳熱速度快，效率高；附屬設(shè)備不多，結(jié)構(gòu)簡單，投資費用低。缺點

流體阻力大，電耗高；原料中有害成分氯、堿、硫含量高時，易使預(yù)熱器粘結(jié)、堵塞。第28頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.熟料冷卻裝置熟料出窯溫度可達(dá)1000℃以上，經(jīng)過冷卻裝置，可以回收熟料中的余熱，提高二次空氣的入窯溫度。⑴筒式冷卻機(jī)單筒冷卻機(jī)冷卻筒直徑一般1.2～3.0m，長度14～20m，長徑比10左右；筒體轉(zhuǎn)速比回轉(zhuǎn)窯高，2～10r/min；斜度3%～4%。圖3-19第29頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月工作過程：冷卻筒熱交換熟料窯尾出料冷空氣回轉(zhuǎn)窯優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，堅固；熱效率高，電耗低。缺點：冷卻效果差，揚塵大。特點：（靠窯尾排煙機(jī)在窯頭處產(chǎn)生的負(fù)壓吸進(jìn)來）第30頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月多筒冷卻機(jī):由圍繞窯的卸料端的6～14個冷卻筒構(gòu)成。屬于逆流工作方式。冷卻空都是靠窯尾排煙機(jī)在窯頭處產(chǎn)生的負(fù)壓吸進(jìn)來。篦式冷卻機(jī)：第31頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月㈢回轉(zhuǎn)窯的工作原理1.物料的運動理想狀況

不考慮物料顆粒在窯壁上和料層內(nèi)的滑動，以及物料顆粒大小對物料運動的影響。

圖3-20。實際狀況

物料間由于粉料的存在或加料量太少，粉料或中間一層物料不能與其它物料均勻混合，往往夾在中間滑動。物料顆粒在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的運動呈周期性變化，只有在物料顆粒降落的過程中，才能沿窯長方向移動。第32頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-20第33頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-21第34頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月物料在窯內(nèi)的運動速度：經(jīng)驗公式第35頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月影響物料運動速度的因素：①u與Di、α、n成正比，與β1/2成反比；②當(dāng)Di一定時，u與nα成正比。若u一定，則α越大，n越低；③實際生產(chǎn)中，Di、α、β已定，u與n成正比；④窯內(nèi)有結(jié)圈（煅燒帶與冷卻帶交界處）、擋料圈（加在窯的出口處）時，u降低；⑤窯內(nèi)的換熱裝置影響u。物料運動速度影響窯的產(chǎn)量與產(chǎn)品質(zhì)量。第36頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月料層厚度的選擇：料層厚

帶起高，在窯回轉(zhuǎn)一周時，物料被帶起的次數(shù)少，受熱的均勻性和傳熱效果差；料層太薄

物料受熱均勻性好，但窯的產(chǎn)量低，且物料易發(fā)生滑動。因此，應(yīng)根據(jù)物料煅燒的難易與粉料量的多少選擇合理的物料厚度。物料厚度用窯內(nèi)物料填充系數(shù)來表示。物料填充系數(shù)——物料所占窯橫斷面積與窯凈空橫斷面積之比。窯內(nèi)物料填充系數(shù)一般在6%～15%。第37頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月氣體的流速：影響傳熱速率、窯的產(chǎn)量、熱耗及成品率。流速過大

產(chǎn)量高，出窯廢氣溫度升高，熱耗大；流速太小

產(chǎn)量低，傳熱速率低，熱耗大。所以，應(yīng)選擇合適的氣體流速。直徑為3m的窯，氣體流速3m0/s左右。2.氣體的運動與窯內(nèi)的熱交換第38頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月窯內(nèi)的熱交換：高溫氣體物料上表面暴露的襯磚表面對流、輻射方式對流、輻射方式輻射襯磚物料環(huán)境物料導(dǎo)熱綜合傳熱綜合傳熱包括物料間的接觸導(dǎo)熱、顆粒表面間的熱輻射、氣體與物料表面間的對流換熱。第39頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.燃料燃燒

中低溫回轉(zhuǎn)窯多使用固體燃料煤灰等，高溫窯多使用液體燃料重油或氣體燃料天然氣等。使用固體燃料煤灰的要求：熱值≥21000kJ/kg，灰分小。應(yīng)控制的因素：⑴火焰溫度

根據(jù)物料所要求的煅燒溫度來控制。一次空氣主要是用來輸送煤粉以及供給燃料揮發(fā)分燃燒，一般情況：一次空氣/二次空氣=30/70或25/75。二次空氣的溫度隨冷卻機(jī)的形式而異，一般在400～800℃

第40頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵火焰的長度火焰長度

指煤粉從開始燃燒到完全燒盡所經(jīng)過的距離。即煅燒帶的長度?；鹧孢^短→燃燒集中，局部溫度過高，影響該處窯襯壽命；火焰過長→火力不集中，火焰溫度低，出窯廢氣溫度高，熱量損失多。第41頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月影響火焰長度的因素：①主要是窯內(nèi)氣體的流速及燃料燃燒所需的時間。即：L∝uτ（m）u取決于一、二次空氣的速度。一次空氣速度增加，火焰變長，但當(dāng)風(fēng)速增加超過一定值后，火焰變短。二次空氣速度增加，火焰變長。②τ與煤粉細(xì)度、揮發(fā)分含量、煤粉與空氣混合情況有關(guān)。第42頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月火焰的形狀與位置位置：略靠近物料處。2A或2B處形狀：C能較短時間內(nèi)放出熱量，且保持位置的穩(wěn)定第43頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月㈣操作控制1.控制煅燒帶的溫度、位置和長度主要通過調(diào)整加料量、窯轉(zhuǎn)速、負(fù)壓、燃料、助燃空氣量等參數(shù)來達(dá)到控制煅燒帶的目的。2.控制生料的位置3.觀察熟料情況4.觀察窯襯磚及窯皮顏色5.控制窯尾溫度6.防止和消除回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈。第44頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

（1)保護(hù)燒成帶耐火磚，使耐火磚不直接受機(jī)械、高溫和化學(xué)侵蝕；

(2)儲存熱能，減少窯筒體向周圍的熱損失，提高窯的熱效率；(3)作為傳熱介質(zhì)；

(4)由于窯皮的表面比較粗糙，它產(chǎn)生的阻力可以降低粉料的流動速度，延長物料在窯內(nèi)的反應(yīng)時間，使物料的物理化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行，有利于熟料中各礦物的形成。窯皮是由熟料或粉塵通過液相粘掛在窯襯上形成的具有一定厚度的物料層。它的作用主要有以下幾方面：第45頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月影響窯皮形成的因素

窯皮的形成主要受物料的特性、窯襯的種類、窯內(nèi)溫度和窯內(nèi)火焰形狀等因素的影響。2．1物料的特性

從熟料的三率值講，KH值高，C3S的含量就增多，C2S的含量相對減少，物料不易煅燒，形成的液相量就少，不易掛窯皮，反之則易掛窯皮.2．2窯襯的種類

不同的耐火磚其性能各不相同，掛窯皮的性能也有很大的差異。就窯內(nèi)燒成帶用磚及其窯皮易掛性來講，目前國內(nèi)普遍認(rèn)可的是鎂鉻磚。第46頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2．3窯內(nèi)溫度

窯皮的形成取決于窯內(nèi)的液相量，而液相的出現(xiàn)既與熟料三率值有關(guān)，又與窯內(nèi)溫度有關(guān)。一般認(rèn)為水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度在1380～1450℃較