第二章-水泥-all

1、第二章第二章 新型干法水泥回转窑系统新型干法水泥回转窑系统 2.1系统概述系统概述2.2悬浮预热器悬浮预热器2.3分解炉分解炉2.4回转窑回转窑2.5水泥熟料冷却机水泥熟料冷却机2.6固体燃料煤的燃烧设备固体燃料煤的燃烧设备2.7预分解窑系统的工艺设计计算方法简介预分解窑系统的工艺设计计算方法简介2.8新型干法水泥回转窑系统的均衡稳定操作新型干法水泥回转窑系统的均衡稳定操作 与防止一与防止一 些异常操作现象些异常操作现象2.9水泥窑系统用耐火材料简介水泥窑系统用耐火材料简介2.10水泥立窑简介水泥立窑简介水水泥泥窑窑回转窑回转窑干法中空回转窑干法中空回转窑湿法回转窑湿法回转窑立波尔窑立波尔窑(

2、半干法生产半干法生产)悬浮预热器窑悬浮预热器窑(SP窑窑)窑外分解窑窑外分解窑(NSP窑窑)新型干法水泥新型干法水泥回转窑系统回转窑系统立窑立窑窑外分解窑、预分解窑、窑外分解窑、预分解窑、NSP窑、窑、PC窑窑水泥窑型经历了六个阶段水泥窑型经历了六个阶段1 1、18241824年出现的土立窑；年出现的土立窑；2 2、18851885年出现的回转窑；年出现的回转窑；3 3、19101910年出现的机立窑；年出现的机立窑；4 4、19281928年出现的立波尔窑；年出现的立波尔窑；5 5、19501950年出现的悬浮预热器窑；年出现的悬浮预热器窑；6 6、19711971年出现的窑外分解窑。年出现

3、的窑外分解窑。干法生产与湿法生产干法生产与湿法生产湿法回转窑煅烧的特点：湿法回转窑煅烧的特点： 1、由于生料制成泥浆，所以对非均质原料适应性强，生料成分均匀，工艺、由于生料制成泥浆，所以对非均质原料适应性强，生料成分均匀，工艺 稳定，烧成的熟料质量高，熟料强度等级高，粉磨过程中粉尘少，窑尾飞灰少。稳定，烧成的熟料质量高，熟料强度等级高，粉磨过程中粉尘少，窑尾飞灰少。 2、湿法生产时蒸发、湿法生产时蒸发30%40%的料浆水分，需要消耗较大热量，能耗占水的料浆水分，需要消耗较大热量，能耗占水泥成本的泥成本的1/21/3，较立窑和干法回转窑均高。，较立窑和干法回转窑均高。 湿法生产由于热耗高，能源消

4、耗大，且生产时用水量大，消耗水资源，我湿法生产由于热耗高，能源消耗大，且生产时用水量大，消耗水资源，我国已把湿法水泥生产列为限制淘汰窑型。国已把湿法水泥生产列为限制淘汰窑型。 新型干法水泥生产的特点：新型干法水泥生产的特点：1、优质。生料制备全过程广泛采用现代均化技术。、优质。生料制备全过程广泛采用现代均化技术。2、低耗。采用高效多功能挤压粉磨、新型粉体输送装置。、低耗。采用高效多功能挤压粉磨、新型粉体输送装置。3、高效、环保。、高效、环保。5生产工艺：生产工艺：“二二磨一烧磨一烧”生料生料粉磨粉磨：石灰质原料，粘土质原料与少量校正原料经石灰质原料，粘土质原料与少量校正原料经破碎后，按一定比例

5、配合、磨细，并配合为破碎后，按一定比例配合、磨细，并配合为成分合适，质成分合适，质量均匀量均匀的生料的生料熟料煅烧：熟料煅烧：生料在水泥窑内煅烧至部分熔融所得以生料在水泥窑内煅烧至部分熔融所得以硅酸钙硅酸钙为主要成分为主要成分的硅酸盐水泥熟料的硅酸盐水泥熟料水泥粉磨：水泥粉磨：熟料加适量石膏，有时还加适量混合材料或外熟料加适量石膏，有时还加适量混合材料或外加剂共同磨细为水泥加剂共同磨细为水泥原料原料生料生料熟料熟料水泥水泥6(1) 干燥与脱水干燥与脱水100100，脱去物料中的自由水和粘土矿物的层间水，脱去物料中的自由水和粘土矿物的层间水400400600 600 ，脱去粘土矿物的配位水，脱去

6、粘土矿物的配位水(2) 碳酸盐分解碳酸盐分解水泥窑系统中发生的物理化学反应过程水泥窑系统中发生的物理化学反应过程水泥窑系统中发生的化学反应水泥窑系统中发生的化学反应(3) 固相反应固相反应(4)液相和熟料的烧结液相和熟料的烧结7悬浮预热悬浮预热器器水泥熟料水泥熟料冷却机冷却机分解炉分解炉回转窑回转窑燃料燃烧器燃料燃烧器料料、煤煤、风之风之料料 2.1.1 系统工作原理系统工作原理 小部分小部分的碳酸盐分解的碳酸盐分解大部分大部分的碳酸盐分解的碳酸盐分解 2.1.1 系统工作原理系统工作原理 料料、煤煤、风之风之煤煤 二次空气二次空气 ( (二次风二次风) )三次空气三次空气 ( (三次风三次风

7、）一一次空气次空气 ( (一一次风次风) ) 2.1.1 系统工作原理系统工作原理 料料、煤煤、风之风之风风 11二次空气二次空气 ( (二次风二次风) )三次空气三次空气 ( (三次风三次风）一一次空气次空气 ( (一一次风次风) ) 2.1.1 系统工作原理系统工作原理 料料、煤煤、风之风之风风 l 几个典型的技术指标：几个典型的技术指标：（1 1）整个水泥熟料烧成系统的两个重要性能指标：）整个水泥熟料烧成系统的两个重要性能指标： 水泥熟料的实际烧成热耗水泥熟料的实际烧成热耗 q、回转窑系统的热效率、回转窑系统的热效率（2 2）预热器系统的两个重要效率指标：）预热器系统的两个重要效率指标：

8、 热优良度热优良度 、换热效率、换热效率ex（3 3）入窑生料的两种分解率：）入窑生料的两种分解率： 表观分解率表观分解率 e 、真实分解率、真实分解率 et（4 4）回转窑的五个重要性能指标：）回转窑的五个重要性能指标： 回转窑的发热能力回转窑的发热能力Qyr ，回转窑内燃烧带的空气过剩指数，回转窑内燃烧带的空气过剩指数 回转窑内燃烧带的截面、表面、容积热力强度回转窑内燃烧带的截面、表面、容积热力强度 2.1.2 几个重要的技术指标几个重要的技术指标l 两个主要的评价指标：两个主要的评价指标：产量、热耗产量、热耗u 水泥熟料的实际烧成热耗水泥熟料的实际烧成热耗 q：烧成烧成1Kg熟料所需消耗

9、的热量熟料所需消耗的热量 mr: 烧成烧成1 Kg熟料所需消耗的燃料量熟料所需消耗的燃料量 （kg-燃料燃料/kg-熟料）熟料） Qnet,ar: 燃料的收到基燃料的收到基 （kJ/kg-燃料）燃料） 标准煤耗标准煤耗 mbr ： mbr =q / 29300 (29300为标准煤的低位发热量为标准煤的低位发热量 kJ/kg-标准煤标准煤) （kJ/kg-熟料）熟料）u 回转窑系统的热效率回转窑系统的热效率 Qsh：理论热耗理论热耗（水泥熟料的形成热）：在没有热量损失和物料损失时，烧（水泥熟料的形成热）：在没有热量损失和物料损失时，烧成成1kg冷却到冷却到0的水泥熟料所需要的热量，的水泥熟料所

10、需要的热量，一般为一般为16751755 kJ/kg-熟料熟料 q：水泥熟料的：水泥熟料的实际烧成热耗实际烧成热耗 （1）整个水泥熟料烧成系统的两个重要性能指标：）整个水泥熟料烧成系统的两个重要性能指标：u 热优良度热优良度（温度温度系数系数或或温升温升系数系数） ：生料在预热器系统内温度的生料在预热器系统内温度的实际升高值与废气及生料进入预热系统实际升高值与废气及生料进入预热系统时原始时原始的温度差之比的温度差之比tmi , tmo分别为生料进、出预热器系统时的温度分别为生料进、出预热器系统时的温度tgi为气体入预热器系统时的温度为气体入预热器系统时的温度u换热效率换热效率ex 生料出预热器

11、系统所获得的热量与输入到预热器系统总生料出预热器系统所获得的热量与输入到预热器系统总热量热量的百分比的百分比（2）预热器系统的两个重要效率指标：）预热器系统的两个重要效率指标：或或QA :生料出预热器系统所获得的热量生料出预热器系统所获得的热量 Q :向预热器系统输入的总热量向预热器系统输入的总热量Qv:从预热器系统出去的所有热损失之和从预热器系统出去的所有热损失之和| 表观分解率表观分解率e: 指从窑尾取得入窑料样指从窑尾取得入窑料样,分析其烧失量计算而得的分解率分析其烧失量计算而得的分解率. 所取样品即所取样品即有预热生料又有窑尾循环飞扬的飞灰有预热生料又有窑尾循环飞扬的飞灰,是两种料的综

12、合分解率。是两种料的综合分解率。 | 真实分解率真实分解率: 生料在预热器内预热和分解的真实数据生料在预热器内预热和分解的真实数据,不考虑飞灰对所取样品分解率的影响不考虑飞灰对所取样品分解率的影响.（3）入窑生料的两种分解率）入窑生料的两种分解率: 生料中已分解的碳酸盐占未分解的碳酸盐的百分数生料中已分解的碳酸盐占未分解的碳酸盐的百分数 或分解出来的或分解出来的CO2占生料中总占生料中总CO2的百分数的百分数mfh :出窑飞灰的数量，出窑飞灰的数量， efh :出窑飞灰分解率，出窑飞灰分解率，Lfh : 所取窑尾的烧矢量所取窑尾的烧矢量L1:水泥生料的烧矢量水泥生料的烧矢量L2: 所取窑尾的烧

13、矢量所取窑尾的烧矢量（4）回转窑的五个重要性能指标：）回转窑的五个重要性能指标：u 回转窑的发热能力：回转窑的发热能力： 回转窑的燃烧带内单位时间燃料燃烧所放出的热量。回转窑的燃烧带内单位时间燃料燃烧所放出的热量。u 回转窑内燃烧带的回转窑内燃烧带的空气过剩系数空气过剩系数 过大或者过小，都会导致火焰温度下降过大或者过小，都会导致火焰温度下降 煤粉为燃料的水泥回转窑，煤粉为燃料的水泥回转窑，=1.041.10u 回转窑内燃烧带的回转窑内燃烧带的截面热力强度截面热力强度qA（燃烧带的截面热负荷）：（燃烧带的截面热负荷）： 燃烧带单位截面面积、单位时间内所承受的热量燃烧带单位截面面积、单位时间内所

14、承受的热量u 回转窑内燃烧带的回转窑内燃烧带的表面热力强度表面热力强度qF （燃烧带的表面热负荷（燃烧带的表面热负荷) 燃烧带单位表面面积、单位时间内所承受的热量燃烧带单位表面面积、单位时间内所承受的热量u 回转窑内燃烧带的回转窑内燃烧带的容积热力强度容积热力强度qV （燃烧带的容积热负荷（燃烧带的容积热负荷)燃烧带单位容积、单位时间内所承受的热量燃烧带单位容积、单位时间内所承受的热量1）回转窑的发热能力：）回转窑的发热能力： 回转窑内的燃烧带内单位时间燃料燃烧所放出的热量。回转窑内的燃烧带内单位时间燃料燃烧所放出的热量。arnetryrQGkmQ.G-回转窑的产量（回转窑的产量（kg熟料熟料

15、/h）k-回转窑内的燃料消耗量占水泥熟料烧成系统总燃料消耗量的比值回转窑内的燃料消耗量占水泥熟料烧成系统总燃料消耗量的比值mr-生产每千克熟料所需要的燃料量（生产每千克熟料所需要的燃料量（kg煤煤/kg熟料）熟料）(kJ/h)2）回转窑内燃烧带的空气过剩系数）回转窑内燃烧带的空气过剩系数 根据生产经验已煤粉为燃料的水泥回转窑根据生产经验已煤粉为燃料的水泥回转窑=1.04-1.10=1.04-1.10范范围较合理围较合理%100qQshQsh-水泥熟料理论热耗（在没有热量损失和物损失时，由水泥熟料理论热耗（在没有热量损失和物损失时，由0的干生料的干生料烧成烧成1kg1kg水泥熟料所需要的热量（水

16、泥熟料所需要的热量（kJ/kgkJ/kg熟料）熟料）)/(47. 240.2110.3210.2719.1732232shkgkJmmmmmQshOFeshSiOshCaOshMgOshOAlsh（4）回转窑的五个重要性能指标：）回转窑的五个重要性能指标：3）回转窑内燃烧带的回转窑内燃烧带的截面热力强度截面热力强度（燃烧带的截面热负荷）：（燃烧带的截面热负荷）： 燃烧带单位截面面积、单位时间内所承受的热量燃烧带单位截面面积、单位时间内所承受的热量)/(422hmkJDQqiyrA4）回转窑内燃烧带的回转窑内燃烧带的表面热力强度表面热力强度（燃烧带的表面热负荷（燃烧带的表面热负荷) 燃烧带单位表

17、面面积、单位时间内所承受的热量燃烧带单位表面面积、单位时间内所承受的热量)/(2hmkJLDQqiiyrF5）回转窑内燃烧带的回转窑内燃烧带的容积热力强度容积热力强度（燃烧带的容积热负荷（燃烧带的容积热负荷)燃烧带单位容积、单位时间内所承受的热量燃烧带单位容积、单位时间内所承受的热量)/()1(4322hmkJLDQqiiyrV物料填充系数物料填充系数l 几个典型的技术指标：几个典型的技术指标：（1 1）整个水泥熟料烧成系统的两个重要性能指标：）整个水泥熟料烧成系统的两个重要性能指标： 水泥熟料的实际烧成热耗水泥熟料的实际烧成热耗 q、回转窑系统的热效率、回转窑系统的热效率（2 2）预热器系统

18、的两个重要效率指标：）预热器系统的两个重要效率指标：热优良度热优良度 、换热效率、换热效率ex（3 3）入窑生料的两种分解率：）入窑生料的两种分解率：表观分解率表观分解率 e 、真实分解率、真实分解率 et（4 4）回转窑的五个重要性能指标：）回转窑的五个重要性能指标： 回转窑的发热能力回转窑的发热能力Qyr ，回转窑内燃烧带的，回转窑内燃烧带的空气过剩指数空气过剩指数 回转窑内燃烧带的截面、表面、容积热力强度回转窑内燃烧带的截面、表面、容积热力强度 两个主要的评价指标：两个主要的评价指标：产量、热耗产量、热耗料料、煤煤、风风 (1) (1) 设置悬浮预热器的目的设置悬浮预热器的目的(2) (

19、2) 旋风预热器的工作原理旋风预热器的工作原理(3) (3) 影响旋风预热器预热效率的主要因素影响旋风预热器预热效率的主要因素(4) (4) 各级旋风预热器性能的匹配各级旋风预热器性能的匹配(5) (5) 各级旋风预热器串联级数的选择各级旋风预热器串联级数的选择2. 2. 悬浮预热器悬浮预热器 分类：分类：旋风预热器旋风预热器和立筒预热器和立筒预热器22为了实现气固为了实现气固间间的高效换热的高效换热，提高生料温度提高生料温度，降低排出废气温度降低排出废气温度23设置悬浮预热器的目的设置悬浮预热器的目的：实现气、固之间的高效换热，从而达到提高生料温度，降实现气、固之间的高效换热，从而达到提高生

20、料温度，降低废气温度的目的低废气温度的目的 。2.2.1 旋风预热器的工作原理：旋风预热器的工作原理：生料粉在废气中生料粉在废气中分散与悬浮分散与悬浮(2) 气、固之间气、固之间换热换热（在联结管道内完成）（在联结管道内完成）(3) 气、固相的气、固相的分离分离，生料粉的收集，生料粉的收集 （在旋风筒内完成）（在旋风筒内完成）24倾斜或料流量少倾斜或料流量少的下料管的下料管 垂直或料流量大垂直或料流量大的下料管的下料管25p影响旋风筒气固分离效率的主要因素：影响旋风筒气固分离效率的主要因素：（1）旋风筒的直径：）旋风筒的直径： 在其他条件相同时，筒径越小，分离效率越高在其他条件相同时，筒径越小

21、，分离效率越高26l 进风口的形状现多采用进风口的形状现多采用多边形多边形。l 进风口的尺寸应保证进口处进风口的尺寸应保证进口处 风速在风速在1525m/s范围为宜范围为宜（3）旋风筒旋风筒进风口进风口的类型与尺寸：的类型与尺寸：l 进风口结构应以保证能沿进风口结构应以保证能沿切向入筒切向入筒，减小涡流干扰为佳，减小涡流干扰为佳(2) 旋风筒的高度：旋风筒的高度： 增加旋风筒的高度有利于气固分离效率的提高增加旋风筒的高度有利于气固分离效率的提高( (4 4) )出风管出风管(内筒内筒)的尺寸和插人深度的尺寸和插人深度: 出风管出风管(内筒内筒)的直径越小，插入深度越深，的直径越小，插入深度越深

22、， 旋风筒的气固分离效率越高。旋风筒的气固分离效率越高。27p 影响旋风筒气固分离效率的其他因素：影响旋风筒气固分离效率的其他因素： 粉料颗粒的大小、气流中的粉料浓度、锁风阀的严密程度。粉料颗粒的大小、气流中的粉料浓度、锁风阀的严密程度。注意：注意：分离效率的提高会影响到流动阻力损失的增大，在具体生产和设计分离效率的提高会影响到流动阻力损失的增大，在具体生产和设计过程中要过程中要综合考虑气、固分离效率和电耗这两项指标综合考虑气、固分离效率和电耗这两项指标，同时兼顾其它一些，同时兼顾其它一些因素。因素。2.2.2 影响旋风预热器预热效率的因素影响旋风预热器预热效率的因素u 粉料在管道中的粉料在管

23、道中的悬浮悬浮u 气、固相间的气、固相间的换热换热u 气、固相间的气、固相间的分离分离28 (2) 选择适当的管道风速选择适当的管道风速 一般要求粉料悬浮区内的风速在一般要求粉料悬浮区内的风速在1025m/s之间，通常要求大于之间，通常要求大于15ms以上以上(3) 在喂料口加装在喂料口加装撒料装置撒料装置 防止下料管内下行物料进入换热管道时防止下料管内下行物料进入换热管道时向下冲料，以及促使下冲物料冲至下料装向下冲料，以及促使下冲物料冲至下料装置后飞溅、分散置后飞溅、分散 (4) 来料均匀来料均匀29（1）选择合理的喂料位置：）选择合理的喂料位置： 靠近联接管道的最下端靠近联接管道的最下端

24、喂料点距出风管起始端喂料点距出风管起始端 大于大于1m 因素之一：粉料在管道中的因素之一：粉料在管道中的悬浮悬浮 保证悬浮效果的几项措施：保证悬浮效果的几项措施：l 换热方式以换热方式以对流换热对流换热为主为主l 悬浮换热效果取决于生料在气流中的悬浮换热效果取决于生料在气流中的分散程度分散程度。l 用用多个多个旋风换热单元相串联组成旋风预热系统，旋风换热单元相串联组成旋风预热系统，why?因素之二：气、固相间的因素之二：气、固相间的换热换热30气、固相之间的换热速度极快，经过气、固相之间的换热速度极快，经过0. 020.04 s气、固两相换热过程主要发生在固相刚刚加气、固两相换热过程主要发生在

25、固相刚刚加入到气相后的加速段，尤其是加速的入到气相后的加速段，尤其是加速的初始初始段段。然后，然后，增加气、固两相之间增加气、固两相之间的的接触时间，其接触时间，其意义已经不意义已经不大，所以这时只有实现气、固相大，所以这时只有实现气、固相分离进入下一个换热单元，才能够起到强化分离进入下一个换热单元，才能够起到强化气、固两相之间传热的作用。气、固两相之间传热的作用。实现气、固相之间的有效换热且在低成本下运行，实现气、固相之间的有效换热且在低成本下运行，是采用悬浮预势系统的最终目的。是采用悬浮预势系统的最终目的。因素之三：气、固相间的因素之三：气、固相间的分离分离31 开发新型开发新型锁风阀锁风

26、阀：使自上一级换热单元下来的生料既能均匀地进入换热使自上一级换热单元下来的生料既能均匀地进入换热管道，又能够有效地防止下一级换热单元的热气流从下料管短路进入上一级旋管道，又能够有效地防止下一级换热单元的热气流从下料管短路进入上一级旋风筒（从而会降低其气、固分离效率）。同时还可以防止外部冷空气的渗入，风筒（从而会降低其气、固分离效率）。同时还可以防止外部冷空气的渗入，以强化密封功能。以强化密封功能。 撒料装置撒料装置：使：使生生料粉进入换热管道后能够迅速分散，与上升热气流混合，料粉进入换热管道后能够迅速分散，与上升热气流混合，并且均匀地分布于热气流之中，从而强化生料粉的均匀分散功能，以增大气、并

27、且均匀地分布于热气流之中，从而强化生料粉的均匀分散功能，以增大气、固相之间的换热面积等。固相之间的换热面积等。 重视固重视固、气比的影响、气比的影响:关于固、气比对旋风预热器换热效率影响的讨论，关于固、气比对旋风预热器换热效率影响的讨论，参见第参见第2. 3. 4.11 中的相关内容。中的相关内容。32 开发新型高效、开发新型高效、低阻低阻（低压棉）的（低压棉）的旋风筒旋风筒:使其在使其在保持保持较较低流动低流动阻力损失阻力损失的情况下的情况下，强化气、固相分离功能，也减少生料的返混度。强化气、固相分离功能，也减少生料的返混度。 开发新型换热管道开发新型换热管道:提高气、固相之间的相对速度，最

28、好使固相生料具有提高气、固相之间的相对速度，最好使固相生料具有脉冲变速功能，并脉冲变速功能，并合理地设计下合理地设计下料管料管及及其相关装置。而且，生料要从合理的部其相关装置。而且，生料要从合理的部位进入换热管道，使气、固相在管道内具有适宜的换热速率和换热时间，以强位进入换热管道，使气、固相在管道内具有适宜的换热速率和换热时间，以强化气、固相之间的换热功能。化气、固相之间的换热功能。 气气流流中中生料的生料的“分散与悬浮分散与悬浮”;气、气、固相之间固相之间“换热换热” 、固相、固相“分离分离”这这三个方面三个方面是是相互相互联系、相互制约的。联系、相互制约的。因此因此，可以从以下几个方面努力

29、：可以从以下几个方面努力：1 1、各级旋风预热器的分离效率是如何匹配？、各级旋风预热器的分离效率是如何匹配？2 2、各级表面散热损失对热效率的影响顺序？、各级表面散热损失对热效率的影响顺序？3 3、各级漏风量对热效率的影响顺序？、各级漏风量对热效率的影响顺序？2.2.4 各级旋风预热器性能的匹配各级旋风预热器性能的匹配34(1) 各级旋风预热器的分离效率是如何匹配？各级旋风预热器的分离效率是如何匹配？23451旋风筒旋风筒 C C1 1 C C2 2 C C3 3 C C4 4 C C5 5分离效率分离效率（% %）959585858585 8598590 090 9590 95为什么为什么第

30、五级低于第一级？第五级低于第一级？温度升高温度升高3512345cccccqqqqq(2) 各级表面散热损失对热效率的影响各级表面散热损失对热效率的影响(3) 各级漏风量对热效率的影响顺序各级漏风量对热效率的影响顺序12345CCCCCLLLLL 为了从理论上说明旋风预热器系统中旋风筒的级数对生料预热、升温效果为了从理论上说明旋风预热器系统中旋风筒的级数对生料预热、升温效果的影响程度，在理想条件下，通过物料平衡和热量平衡计算的方法，对不同的影响程度，在理想条件下，通过物料平衡和热量平衡计算的方法，对不同级数预热器内气体温度及物料的预热效果进行了比较。其计算结果如级数预热器内气体温度及物料的预热

31、效果进行了比较。其计算结果如下下表，表，根据该计算结果画出的根据该计算结果画出的预热器级数与气体温度及物料温度之间的关系预热器级数与气体温度及物料温度之间的关系如图如图2. 14所示。所示。2.2.5 各级旋风预热器串联级数的选择各级旋风预热器串联级数的选择36结论：结论： 预热器出口处废气温度随级数的增多而降低，即旋风筒级数越多，热效率越高。预热器出口处废气温度随级数的增多而降低，即旋风筒级数越多，热效率越高。 物料预热温度随级数增大而升高。物料预热温度随级数增大而升高。 旋风预热器级数愈多，愈接近于可逆换热过程，换热效率愈高。旋风预热器级数愈多，愈接近于可逆换热过程，换热效率愈高。 对于具

32、体工厂来说，不是级数愈多愈好，而是存在着一个最佳级数。对于具体工厂来说，不是级数愈多愈好，而是存在着一个最佳级数。37废气温度废气温度物料预热温度物料预热温度 若以国内旋风预热器窑有代表性的操作参数为基础，若以国内旋风预热器窑有代表性的操作参数为基础，旋风预热器旋风预热器的的级数对某些级数对某些技术经济指标的影响技术经济指标的影响： 若目标函数为若目标函数为最低热耗最低热耗，则最佳级，则最佳级数为数为78级级； 若目标函数为若目标函数为最低综合能耗最低综合能耗(单位产品的热耗和电耗），则最佳级数为单位产品的热耗和电耗），则最佳级数为67级级。 若目标函数为单位产品若目标函数为单位产品最低成本最

33、低成本，则最佳级数为，则最佳级数为56级级。 上述级数的数值也是一个变数。当预热器的操作条件欠佳，例如上述级数的数值也是一个变数。当预热器的操作条件欠佳，例如，粉料在气粉料在气流中的分散悬浮程度不好、传热效果差、旋风筒出口处气、固之间的温差大、表面流中的分散悬浮程度不好、传热效果差、旋风筒出口处气、固之间的温差大、表面散热多、漏风系数大，均将使最佳级数减少；反之，若以上各项条件改善（例如，散热多、漏风系数大，均将使最佳级数减少；反之，若以上各项条件改善（例如，采用新型低阻高效旋风筒）、以及加大采用新型低阻高效旋风筒）、以及加大 “固、气比固、气比”，均可使最佳级数增加。，均可使最佳级数增加。

34、最早的旋风预热器是四级旋风筒，随着科技的发展，目前现代化新型干法窑的预最早的旋风预热器是四级旋风筒，随着科技的发展，目前现代化新型干法窑的预热器系统大都是采用热器系统大都是采用5、6级旋风级旋风筒筒。38(1) (1) 设置悬浮预热器的设置悬浮预热器的目的目的(2) (2) 旋风预热器的旋风预热器的工作原理工作原理(3) (3) 影响旋风预热器预热效率的影响旋风预热器预热效率的主要因素主要因素(4) (4) 各级旋风预热器性能的各级旋风预热器性能的匹配匹配(5) (5) 各级旋风预热器各级旋风预热器串联级数的选择串联级数的选择2.3.1 窑外分解技术的产生窑外分解技术的产生 (1) 传统传统“

35、CaCO3的分解反应的分解反应”：传统的传统的干法、湿法、半干法水泥回转窑以及干法、湿法、半干法水泥回转窑以及SP窑（悬窑（悬浮预热器窑）来说，水泥熟料烧成过程中耗热浮预热器窑）来说，水泥熟料烧成过程中耗热量最大的过程量最大的过程“CaCO3的的分解反应分解反应”全部或者全部或者大部分是在大部分是在回转窑回转窑内进行的。由于物料在回转内进行的。由于物料在回转窑内呈堆积状态，气流与物料的接触面积非常窑内呈堆积状态，气流与物料的接触面积非常有限，所以，传热速率低、传质过程有限，所以，传热速率低、传质过程(分解产分解产物向主气流扩散过程）较慢。物向主气流扩散过程）较慢。 (2) 半干法立波尔窑以及半

36、干法立波尔窑以及SP窑窑较好地解决较好地解决了生料的预热问题，使得水泥生料预热过程的了生料的预热问题，使得水泥生料预热过程的传热速率大大提高，而且还使得传热速率大大提高，而且还使得小部分小部分碳酸盐碳酸盐的的分解过程分解过程在在窑外完成窑外完成，入入窑生料的表观分解窑生料的表观分解率达到约率达到约35% (真实分解率只有约真实分解率只有约15%)。但是，。但是，CaCO3分解过程速度过慢的问题仍没有从根本分解过程速度过慢的问题仍没有从根本上得到解决，这就制约了回转窑产量的大幅度上得到解决，这就制约了回转窑产量的大幅度提高。提高。 (3) 借鉴了借鉴了悬浮态传热快，而石灰配料（用熟石灰悬浮态传热

37、快，而石灰配料（用熟石灰CaO代替石灰石代替石灰石CaC3配制水泥生料）产量高以及含油页岩作为水泥生料的原料可以增配制水泥生料）产量高以及含油页岩作为水泥生料的原料可以增产产的成功经验，便在的成功经验，便在SP窑（悬浮预热器窑）窑（悬浮预热器窑）的悬浮预热器（的悬浮预热器（SP）与回转）与回转窑之间增设一个新热源窑之间增设一个新热源 “分解炉分解炉 。从根本上解决了从根本上解决了“传统水泥回转传统水泥回转窑的预烧能力低，回转窑的产量受制于生料预烧效果窑的预烧能力低，回转窑的产量受制于生料预烧效果”的问题，其的问题，其结果是结果是：回转窑的单机产量大幅度提高回转窑的单机产量大幅度提高。即即“窑外

38、预分解窑窑外预分解窑”，简称：，简称：窑外分解窑窑外分解窑或预分解窑或预分解窑，国外称之为，国外称之为NSP窑或窑或 PC窑。窑。 普遍公认的世界上第一台窑外分解窑于普遍公认的世界上第一台窑外分解窑于1971年在日本研制成功，具体年在日本研制成功，具体是由日本石川岛是由日本石川岛-播磨重工业株术中占据了统治地位。播磨重工业株术中占据了统治地位。 预分解窑的特点预分解窑的特点(与其它窑相比）与其它窑相比）1）结构特点：）结构特点： 窑尾增设了一个分解炉，承担了原来在回转窑内进行的大量碳酸钙分解窑尾增设了一个分解炉，承担了原来在回转窑内进行的大量碳酸钙分解的任务；的任务；2）热工特点：）热工特点：

39、 窑尾增加窑尾增加“第二热源第二热源”，大部分燃料从分解炉内加入，改善了回转窑系，大部分燃料从分解炉内加入，改善了回转窑系统内的热力分布格局，大大地减轻了回转窑内耐火衬料的热负荷，延长了统内的热力分布格局，大大地减轻了回转窑内耐火衬料的热负荷，延长了回转窑的寿命。回转窑的寿命。3）工艺特点：）工艺特点： 将水泥熟料煅烧工艺过程中耗热量最大的碳酸钙分解过程移至窑外进行，将水泥熟料煅烧工艺过程中耗热量最大的碳酸钙分解过程移至窑外进行，燃料与生料粉处于同一空间且高度分散，燃料燃烧所产生的热量能及时高燃料与生料粉处于同一空间且高度分散，燃料燃烧所产生的热量能及时高效地传递给预热后的生料，使燃烧、换热及

40、碳酸钙分解过程都得以优化，效地传递给预热后的生料，使燃烧、换热及碳酸钙分解过程都得以优化，使水泥熟料煅烧工艺更加完善。使水泥熟料煅烧工艺更加完善。(a): 特点：分解炉所需助燃空气全部由窑内通过，特点：分解炉所需助燃空气全部由窑内通过，无三次风管无三次风管。 优点是可节省投资、操作简便、冷却机选型不受限制。优点是可节省投资、操作简便、冷却机选型不受限制。 缺点是过多的空气通过窑内，影响窑的操作。缺点是过多的空气通过窑内，影响窑的操作。(b): 单独设立三次风管，目前常用形式单独设立三次风管，目前常用形式特点：分解炉所需助燃空气由三次风管提供，并在炉前或炉内特点：分解炉所需助燃空气由三次风管提供

41、，并在炉前或炉内与窑气混合与窑气混合。(c): 特点：分解炉所需助燃空气由三次风管提供，特点：分解炉所需助燃空气由三次风管提供，窑气不入炉窑气不入炉。 优点是保证炉内燃料在纯空气中燃烧。优点是保证炉内燃料在纯空气中燃烧。同线型同线型2.3.2 预分解窑流程的分类预分解窑流程的分类 分类：分类：按全窑系统按全窑系统主流气体运动方式主流气体运动方式分为以下分为以下3种种：（：（见见图图2. 27）(c1)：窑气在分解炉后与出分解炉的炉气混合窑气在分解炉后与出分解炉的炉气混合，再入预热器系统。，再入预热器系统。(c2)：窑气不与出分解炉的炉气混合窑气不与出分解炉的炉气混合，各自经过一个单独的预热，各

42、自经过一个单独的预热 器系统器系统(c3): 窑气从窑尾排出窑气从窑尾排出，可余热利用或旁路防风，可余热利用或旁路防风半同线型半同线型异线型异线型旁路放风型旁路放风型按炉内主气流运动形式来分按炉内主气流运动形式来分2.3.3 分解炉的分类分解炉的分类旋流式旋流式旋流效应旋流效应喷腾式喷腾式喷腾效应喷腾效应悬浮式悬浮式悬浮效应悬浮效应流化床式流化床式流态化效应流态化效应发展趋势发展趋势“综合效应综合效应”按制造厂家的公司名称来分按制造厂家的公司名称来分按全窑系统主气流运动方式来分按全窑系统主气流运动方式来分第一种类型（第一种类型（a)第二种类型第二种类型 (b)第三种类型第三种类型 (c）(c1

43、)(c2)(c3)旋流式喷腾式悬浮式液化床式 目前目前开发开发的分解炉的分解炉大都趋向于采用以上各种效应大都趋向于采用以上各种效应的的“综合效应综合效应”，以力求优化分解炉内的以力求优化分解炉内的热量传递、质量传递、动量传递和化学反应过程热量传递、质量传递、动量传递和化学反应过程（简（简称称“三传一反三传一反”过程）。过程）。 具体来说，就是加强与促进生料与燃料在分解炉内的有效传热，引导具体来说，就是加强与促进生料与燃料在分解炉内的有效传热，引导与保证与保证分解炉内生料的快速分解，从而来达到提高分解炉综合效率的目分解炉内生料的快速分解，从而来达到提高分解炉综合效率的目的。的。 “综合效应综合效

44、应”的发展主要体现在以下几个方面：的发展主要体现在以下几个方面：1、改进分解炉的结构，使炉内具有合理的三维流场，力求提高炉内、改进分解炉的结构，使炉内具有合理的三维流场，力求提高炉内固、气滞留时间比固、气滞留时间比(s/g)，延长生料在分解炉内的滞留时间。，延长生料在分解炉内的滞留时间。2、保证生料向分解炉内、保证生料向分解炉内均匀喂料均匀喂料，尽快使生料分散且均匀分布。，尽快使生料分散且均匀分布。3、改进和保证分解炉用燃料、改进和保证分解炉用燃料燃烧器燃烧器的形式与结构，以及合理的布置燃烧器，使燃料尽快的形式与结构，以及合理的布置燃烧器，使燃料尽快点燃和燃烧，并能提高燃料的燃尽率。点燃和燃烧

45、，并能提高燃料的燃尽率。4、合理、合理匹配下料点、下煤点及三次风管匹配下料点、下煤点及三次风管，保证分解炉内有合理的温度场，以利于燃料的，保证分解炉内有合理的温度场，以利于燃料的着火、燃烧和碳酸钙的分解。着火、燃烧和碳酸钙的分解。5、分解炉、分解炉优化布置优化布置在预分解窑系统的流程中。在预分解窑系统的流程中。6、适当扩大分解炉的容积，延长分解炉的出口管道形成、适当扩大分解炉的容积，延长分解炉的出口管道形成“炉体炉体+管道管道”的结构，延长其的结构，延长其留在分解炉内的停留时间留在分解炉内的停留时间1.7、扩大分解炉、扩大分解炉用煤的品种用煤的品种。以物料的高度分散以物料的高度分散为前提，为前

46、提，以燃料的高效与完全燃烧以燃料的高效与完全燃烧为关键为关键以生料的有效分解以生料的有效分解为目的，为目的，以环境保护与社会责任以环境保护与社会责任为已任。为已任。丹麦F. L.史密斯公司的 SLC-D分解炉2.3.3 几种典型分解炉的结构特征简介几种典型分解炉的结构特征简介 评议分解炉的特征要点：评议分解炉的特征要点： 结构特点结构特点 料、煤、风特点料、煤、风特点 优缺点优缺点(1) NSF型型结构：结构：上部：圆柱上部：圆柱+圆锥体，圆锥体， 为反应室为反应室下部：涡旋室下部：涡旋室特点：特点：燃料：燃料：通过几个喷煤嘴从通过几个喷煤嘴从漩涡室顶侧漩涡室顶侧向下向下 斜喷入三次风的空气流

47、中，部分燃料斜喷入三次风的空气流中，部分燃料 开始燃烧，边燃烧边进入反应室。开始燃烧，边燃烧边进入反应室。 生料：生料：分两部分，一部分从分两部分，一部分从反应室锥体反应室锥体部加部加 入，另一部分从入，另一部分从上升烟道上升烟道中加入。中加入。 气体：气体： 窑气、预热空气经涡旋室混合后窑气、预热空气经涡旋室混合后 形成喷旋叠加的湍流运动混合，形成喷旋叠加的湍流运动混合， 回旋进入反应室回旋进入反应室优点：优点：气、固之间的混合得到了改善，燃料燃烧完全，碳酸盐的气、固之间的混合得到了改善，燃料燃烧完全，碳酸盐的 分解程度高，热耗低。分解程度高，热耗低。喷腾+旋流(2) RSP型炉：型炉：结构

48、：结构： 左部：混合室（左部：混合室（MC室）室） 中间：斜烟道中间：斜烟道 右部：上部旋流预燃室右部：上部旋流预燃室(SB炉炉) 下部涡旋分解室下部涡旋分解室(SC炉炉) 特点：特点： 燃料：燃料：在旋流预燃室喷入，与热空气直接在旋流预燃室喷入，与热空气直接接触而燃烧，燃烧效果好。接触而燃烧，燃烧效果好。 生料：生料：从从涡旋分解室涡旋分解室喂入，被三次风分散。喂入，被三次风分散。 气体：气体： 窑气窑气经上升管道喷腾进入，经上升管道喷腾进入，热空气热空气从从涡旋分解涡旋分解炉的内侧以切线方向送入，两炉的内侧以切线方向送入，两股气流一起进入混合室。股气流一起进入混合室。优点：优点：对燃料适应

49、性强对燃料适应性强缺点：缺点：结构比较复杂，系统通风调节比较结构比较复杂，系统通风调节比较 困困难，流动阻力损失大。难，流动阻力损失大。喷腾+旋流(3) D-D炉：炉：结构：结构：上部：圆柱体上部：圆柱体 中部：圆柱体中部：圆柱体 下部：倒锥体下部：倒锥体 两个圆柱体之间设有缩口，形成二次喷腾。两个圆柱体之间设有缩口，形成二次喷腾。 强化气流与生料间混合强化气流与生料间混合特点：特点：燃料：燃料：分两部分，分两部分，90%的燃料在三次风处的燃料在三次风处 进入，与空气充分燃烧。进入，与空气充分燃烧。10%的的 在下部倒锥体进入。燃料燃烧处在下部倒锥体进入。燃料燃烧处 于于还原态还原态生料：生料

50、：生料在中部圆柱体进入，处于悬浮态生料在中部圆柱体进入，处于悬浮态气体：气体：三次风径向而入，窑气喷腾进入三次风径向而入，窑气喷腾进入根据工艺性能分四个区段：根据工艺性能分四个区段：第一区：为第一区：为脱脱NOx的还原区的还原区，位于，位于 D-D分解炉底部倒锥体部分；分解炉底部倒锥体部分；第二区：为生料分解及燃料燃烧区，位于第二区：为生料分解及燃料燃烧区，位于D-D分解炉中部圆筒分解炉中部圆筒 中线之下部位；中线之下部位；第三区：为主燃烧区，位于第三区：为主燃烧区，位于D-D分解炉圆筒部分分解炉圆筒部分 中线之上中线之上;第四区：为完全燃烧区，位于上部圆柱体内第四区：为完全燃烧区，位于上部圆

51、柱体内双喷腾型海螺水泥厂海螺水泥厂筒体筒体轮带轮带托轮托轮挡轮挡轮密封装置密封装置传动装置传动装置附属设备附属设备2.4.1 2.4.1 回转窑的结构回转窑的结构由不同厚度钢板事先卷成的，筒体内镶砌有耐火材料，圆筒外面套由不同厚度钢板事先卷成的，筒体内镶砌有耐火材料，圆筒外面套装有几道轮带，筒体成一定斜度，坐落在与轮带相对应的托轮上。装有几道轮带，筒体成一定斜度，坐落在与轮带相对应的托轮上。1、筒体v轮带是一个坚固的大钢圈套装在筒体上，轮带是一个坚固的大钢圈套装在筒体上，支撑回转窑支撑回转窑（ 包括包括窑砖和物料）的全部重力；窑砖和物料）的全部重力；v轮带的重量从轮带的重量从2020吨吨（直径

52、（直径3.6m3.6m）到）到100100吨吨（直径（直径5.6m5.6m）不等；）不等；v轮带附近的壁厚增大，轮带附近的壁厚增大， 目的是减少托轮的目的是减少托轮的 压力而产生的变形。压力而产生的变形。2、轮带轮带轮带轮轮 带带托轮通过轴承支撑托轮通过轴承支撑 在窑的基础上，轴在窑的基础上，轴 承安装在水泥墩上承安装在水泥墩上主要作用是主要作用是驱动窑体转动驱动窑体转动3、托轮托轮托轮1、液压挡轮是围绕纵向轴运动的滚轮安装在窑尾轮带靠近、液压挡轮是围绕纵向轴运动的滚轮安装在窑尾轮带靠近窑头侧的平面上。窑头侧的平面上。2、作用：及时指出窑体在托轮上的运转位置是不否合理，、作用：及时指出窑体在托

53、轮上的运转位置是不否合理，并限制或并限制或控制窑体轴向窜动控制窑体轴向窜动。4、液压挡轮目的：保证窑的旋转和调节窑的转数目的：保证窑的旋转和调节窑的转数小齿轮小齿轮大齿轮大齿轮联轴器联轴器主减速机主减速机主电机主电机附属减速机附属减速机附属电机附属电机联轴器联轴器5、传动装置回转窑是在负压下操作的，在筒体与窑头罩、烟室连接的地方回转窑是在负压下操作的，在筒体与窑头罩、烟室连接的地方都存在缝隙，为防止漏风，必须设有密封装置，否则会漏风和都存在缝隙，为防止漏风，必须设有密封装置，否则会漏风和漏料。漏料。6、密封装置烧成带的轴流风机：保护筒体烧成带的轴流风机：保护筒体7、辅助设备传感器传感器筒体温度

54、传感器；筒体温度传感器；用来测定窑传动力矩的电流表或功率表；用来测定窑传动力矩的电流表或功率表；窑纵向高位或低位的传感器，用于控制液压挡轮。窑纵向高位或低位的传感器，用于控制液压挡轮。筒体、轮带、托轮、挡轮、密封装置、传动装置、附属设备筒体、轮带、托轮、挡轮、密封装置、传动装置、附属设备2.4.1 2.4.1 回转窑的结构回转窑的结构 物料物料 喂入回转窑后，由于筒体具有一定的斜度，并以喂入回转窑后，由于筒体具有一定的斜度，并以一定的速度回转，物料就会由窑尾向窑头运动。一定的速度回转，物料就会由窑尾向窑头运动。（1 1）物料物料在窑内是如何向前运动的？在窑内是如何向前运动的？回转窑内物料的运动

55、（2 2）物料在窑内的运动速度怎样计算？）物料在窑内的运动速度怎样计算？。窑的转速，窑的有效内径，窑的倾斜角度物料的自然休止角min/rn;mD%5%36035i00FDBGCAE低低端端高高端端图图2-75 回转窑内物料充填与运动简图回转窑内物料充填与运动简图物料休止角物料休止角； 窑的倾斜角度窑的倾斜角度) s/m(2 .106nDuimv vmm与窑径、转速、倾斜度、物料的物理性质及操作条件有关：与窑径、转速、倾斜度、物料的物理性质及操作条件有关：l Di vDi vmm ; ;l 转速越快，转速越快， v vmm ; ;由于入窑物料已大部分分解，预烧良好，且烧成带长度大大增加，一般由于

56、入窑物料已大部分分解，预烧良好，且烧成带长度大大增加，一般带分解炉的回转窑的斜度仍取带分解炉的回转窑的斜度仍取3.53.54% , 4% , 窑速增加到窑速增加到3.5r/min3.5r/min左右。左右。l回转窑的斜率回转窑的斜率 vm l 物料的休止角物料的休止角 v vmm 物料的粘度越大，流动性困难，则物料的粘度越大，流动性困难，则 v vmm 易烧性好的物料，在窑内煅烧时间短，则易烧性好的物料，在窑内煅烧时间短，则 v vmm （3）物料的运动速度与哪些因素有关？）物料的运动速度与哪些因素有关？) s/m(2 .106nDuim思考：思考： 当窑的斜率（）时，为得到同样的物料运动速当

57、窑的斜率（）时，为得到同样的物料运动速度，窑的转数（）。度，窑的转数（）。A A、越大、越大、越大、越大 B B、越小、越大、越小、越大C C、越小、越小、越小、越小 D D、应保证同样的增长速度。、应保证同样的增长速度。 回转窑的斜率为回转窑的斜率为3.5%表示表示A、窑倾斜角为、窑倾斜角为3.5度；度；B、每英尺窑长为多少英寸；、每英尺窑长为多少英寸；C、斜度角正切的百分数；、斜度角正切的百分数；D、倾斜角度对应的高除以相邻的直角边。、倾斜角度对应的高除以相邻的直角边。) s/m(2 .106nDuim水泥熟料冷却机的主要功能及发展水泥熟料冷却机的主要功能及发展一一 二二 CP篦冷机结构特

58、点篦冷机结构特点2.5. 水泥熟料冷却机水泥熟料冷却机 721 1、为什么水泥熟料要冷却且是急冷、为什么水泥熟料要冷却且是急冷? ?( (1 1) )可防止可防止C C3 3S S晶体长大或熟料完全变成晶体晶体长大或熟料完全变成晶体, ,强度低，难于粉磨。强度低，难于粉磨。(2)(2)快冷时，快冷时，MgOMgO凝结于玻璃体中或以细小的晶体析出，防止安定性不良。凝结于玻璃体中或以细小的晶体析出，防止安定性不良。(3)(3)快冷时，熟料中的快冷时，熟料中的C C3 3A A的晶体较少，水泥不会出现快凝现象的晶体较少，水泥不会出现快凝现象(4)(4)快冷可使水泥熟料中产生应力，从而增大了熟料的易磨

59、性。快冷可使水泥熟料中产生应力，从而增大了熟料的易磨性。水泥熟料冷却机的主要功能及发展水泥熟料冷却机的主要功能及发展一一2 2、水泥熟料冷却机的主要功能水泥熟料冷却机的主要功能工艺设备：工艺设备：承担对高温熟料快速冷却的任务，有利于发挥水泥承担对高温熟料快速冷却的任务，有利于发挥水泥的强度和水硬性，增强水泥的抗硫酸性能，防止水泥瞬凝或者的强度和水硬性，增强水泥的抗硫酸性能，防止水泥瞬凝或者快凝，改善水泥的安定性。由于熟料急冷后颗粒中会产生热应快凝，改善水泥的安定性。由于熟料急冷后颗粒中会产生热应力和裂纹，更容易粉磨。力和裂纹，更容易粉磨。热工设备：热工设备：尽可能提高二次风和三次风温度，作为燃

60、烧空气，尽可能提高二次风和三次风温度，作为燃烧空气，降低烧成系统燃料消耗。降低烧成系统燃料消耗。热回收设备：热回收设备：将余热风加热，用于余热发电和煤磨烘干。将余热风加热，用于余热发电和煤磨烘干。输送：输送：最后把熟料加以破碎并冷却到尽可能低的温度，以满足最后把熟料加以破碎并冷却到尽可能低的温度，以满足熟料输送、贮存和水泥粉磨的要求。熟料输送、贮存和水泥粉磨的要求。3 3. . 评价冷却机的技术指标有哪些？评价冷却机的技术指标有哪些？（1）三个效率：冷却机的热效率、冷却效率、空气升温效三个效率：冷却机的热效率、冷却效率、空气升温效率率（2）入窑二次风温度和入窑三次风温度）入窑二次风温度和入窑三