硅酸盐水泥的煅烧学习教案

1、会计学1硅酸盐水泥硅酸盐水泥(shun)的煅烧的煅烧第一页，共49页。5.1水泥熟料(sh lio)形成过程水分(shufn)蒸发生料(shnglio)粘土矿物脱水碳酸钙分解固相反应熟料的烧结100150400600600以上8001200130014501300 熟料的冷却1450自由水的脱除化学结合水的去除两个传热、一个化学反应、两个传质CA、CF、C2SC12A、C2FC3A、C4AFC3A、C4AF、C2SC2S+CaO C3S石灰石结构生料细度反应条件悬浮程度粘土质性质生料的细度均匀性温度和时间原料性质矿化剂最低共熔温度液相量液相粘度液相表面张力氧化钙溶解速率反应物存在状态提高熟料的

2、质量改善熟料的易磨性回收余热易于熟料的输送、储存和粉磨第1页/共48页第二页，共49页。5.2 熟料(sh lio)形成的热化学熟料形成热（理论热耗量）=支出热量(rling)-收入热量(rling)，16301800 kJ/kg实际热耗量：34007500 kJ/kg生产方法与窑型；废气余热和利用；生料组成、细度及生料易烧性；燃料的燃烧情况；窑体的散热损失(snsh)；矿体剂及微量元素的作用。矿化剂作用矿化剂分类含氟化合物：常用萤石（CaF2）硫化物：常用石膏（天然石膏、工业副产石膏）氯化物：CaCl2其他：铜矿渣、磷矿渣等萤石：氟离子破坏晶格；降低液相生成温度；降低液相粘度硫化物：能降低液

3、相出现温度,降低液相粘度和表面张力复合矿化剂（萤石-石膏、萤石-重晶石）晶种：硅酸盐水泥熟料5.3矿化剂晶种第2页/共48页第三页，共49页。5.4 挥发性组分(zfn)及其它微量组分(zfn)的影响挥发性组分(zfn)：碱、氯、硫结皮、堵塞(ds)、结块、结圈非挥发性组分：氧化镁、氧化磷、氧化钛、氧化钒少量存在时，对水泥生产有好处，多了有副作用。第3页/共48页第四页，共49页。回转窑立窑第4页/共48页第五页，共49页。传动传动(chundng)大齿轮大齿轮高端窑高端窑尾尾冷端冷端低端窑头低端窑头热端热端倾斜钢筒体，内部耐火材料(nihucilio)，保温，保护燃料燃料生料生料熟料熟料废气

4、废气回转窑内熟料的煅烧第5页/共48页第六页，共49页。干燥带干燥带预热带预热带分解带分解带放热反应带放热反应带烧成带烧成带冷却带冷却带物料物料()气体气体150250400150750100075010001400100013001600130014501300170013001000主要主要反应反应自由水蒸自由水蒸发发粘土质原料粘土质原料脱水脱水碳酸盐碳酸盐分解分解固相固相反应反应熟料熟料烧成烧成熟料熟料的冷却的冷却湿法回转窑湿法回转窑干法干法(n f)回转窑回转窑干法干法(n f)回转窑回转窑干法干法(n f)回转窑回转窑干法回转窑干法回转窑分解炉分解炉悬浮预热器悬浮预热器悬浮预热器悬浮

5、预热器加热机加热机回转窑内熟料的煅烧过程回转窑内熟料的煅烧过程第6页/共48页第七页，共49页。第7页/共48页第八页，共49页。第8页/共48页第九页，共49页。第9页/共48页第十页，共49页。第10页/共48页第十一页，共49页。第11页/共48页第十二页，共49页。第12页/共48页第十三页，共49页。第13页/共48页第十四页，共49页。2. 分类(fn li)：水泥(shun)熟料冷却机筒式冷却(lngqu)机篦式冷却机单筒式多筒式立筒式推动式振动式回转式第14页/共48页第十五页，共49页。外形和回转窑相似，安装在回转窑的下方，由单独传动机构带动(didng)。传热方式：以对流方

6、式为主的逆流热交换过程，预热后的空气全部入窑。优点：热效率高优点：热效率高(熟料可冷却到熟料可冷却到200，二次空气可预热到，二次空气可预热到600700 ，热效率可达，热效率可达70%)缺点：熟料冷却速度慢，金属消耗缺点：熟料冷却速度慢，金属消耗量大，占地面积大，空间高度量大，占地面积大，空间高度(god)较大，使土建投资增多。较大，使土建投资增多。适用于日产适用于日产20002500 t熟料的窑使熟料的窑使用。用。第15页/共48页第十六页，共49页。组成：由环绕在回转窑胴体上组成：由环绕在回转窑胴体上若干个若干个(614(614个个) )圆筒所构成圆筒所构成(guchng)(guchng

7、)，和回转窑连成一，和回转窑连成一体。体。优点优点(yudin)(yudin)：结构简单，：结构简单，不用单独传动，易于管理，不用单独传动，易于管理，没废气处理问题。没废气处理问题。缺点：筒体较短，散热条件缺点：筒体较短，散热条件较差，出口熟料温度高较差，出口熟料温度高(250400)(250400)，二次空气，二次空气(350600 (350600 ，5565%)5565%)，冷，冷却能力受限。却能力受限。适用于日产适用于日产20002500 t20002500 t熟料熟料的窑使用。的窑使用。第16页/共48页第十七页，共49页。振动篦式冷却机：速度快振动篦式冷却机：速度快(510min)，

8、熟料温度，熟料温度60120；二次空气；二次空气350500，5060%。推动篦式冷却机：料层厚，速度慢，机身短，冷却时间短推动篦式冷却机：料层厚，速度慢，机身短，冷却时间短(100 以以下，下，2030min 熟料温度熟料温度80150；二次空气；二次空气600900，6575%，热效率高。热效率高。回转篦式冷却机：篦子作缓慢回转运动，热端不长期接触高温物料回转篦式冷却机：篦子作缓慢回转运动，热端不长期接触高温物料，可用球墨铸铁，可用球墨铸铁(qim-zhti)代替耐热钢板，结构复杂。代替耐热钢板，结构复杂。第17页/共48页第十八页，共49页。第一代 薄料层篦式冷却(lngqu)机（60年

9、代）第二代 厚料层篦式冷却(lngqu)机（80年代）第三代 充气梁高效篦式冷却机（90年代）第四代 行进式稳流篦式冷却机（21世纪）第18页/共48页第十九页，共49页。TCFC 型冷却机具有“三高一低”的性能，即高冷却效率、高输送(sh sn)效率、高运转率、低磨损。主要技术性能指标如下：单位篦面积产量：4446 t/m2d单位冷却风量：1.71.9 Nm3/kg熟料热回收率：75%运转率：98%出料温度：65+环境温度（粒度25mm）主要部件包括上壳体、下壳体、篦床、液压传动系统、熟料破碎机等。篦床由几列纵向排开的篦板组成，纵向单元均由液压控制，运行速度可以调节，进料段保持可控气流冷却机

10、固定倾斜篦板，此结构可以消除“堆雪人”的危害；熟料堆积在位于水平输送(sh sn)段的槽型活动充气不漏料篦床上，熟料随活动篦床输送(sh sn)向前运行，冷风透过料层达到冷却熟料的目的。第19页/共48页第二十页，共49页。第20页/共48页第二十一页，共49页。立窑：坚式固定床煅烧设备。煅烧水泥熟立窑：坚式固定床煅烧设备。煅烧水泥熟料的窑筒体是立置不转动。料的窑筒体是立置不转动。分类：普通立窑和机立窑分类：普通立窑和机立窑过程：生料粉和燃料混合，加入过程：生料粉和燃料混合，加入12%14%水分，经成球设备制成水分，经成球设备制成515 mm的含煤料的含煤料球，从窑顶喂入窑内，物料借自重自上而

11、球，从窑顶喂入窑内，物料借自重自上而下移动，空气从下部下移动，空气从下部(xi b)用高压风机鼓用高压风机鼓入，燃料的燃烧和物料的煅烧同时进行。入，燃料的燃烧和物料的煅烧同时进行。主要主要(zhyo)优点：投资省；熟料热耗优点：投资省；熟料热耗较低；吨水泥电耗低；对原燃材料要较低；吨水泥电耗低；对原燃材料要求低；可以合理利用多种工业废渣。求低；可以合理利用多种工业废渣。 缺点：单机产量低；熟料质量不稳定缺点：单机产量低；熟料质量不稳定。1. 概述第21页/共48页第二十二页，共49页。2. 立窑水泥(shun)的生产工艺流程生料制备：原料和煤经破碎后，按一定的比例配合、磨细并 调配为成分合适、

12、质量均匀的生料。生料成球：均匀合格的生料，加水在成球盘内制成具有一定 水分、一定大小、一定强度、一定孔隙的生料球。熟料的烧成：生料球通过布料器从窑顶加入(jir)，燃料燃烧所需 空气从窑底鼓入，生料球通过生料球内煤的燃 烧，在从窑面自上而下的过程中烧成熟料。水泥的制成：熟料破碎后加入(jir)适量石膏、混合材料共同磨细 成为水泥。第22页/共48页第二十三页，共49页。机械化立窑水泥生产(shngchn)工艺流程第23页/共48页第二十四页，共49页。第24页/共48页第二十五页，共49页。第25页/共48页第二十六页，共49页。第26页/共48页第二十七页，共49页。第27页/共48页第二十

13、八页，共49页。第28页/共48页第二十九页，共49页。第29页/共48页第三十页，共49页。预热预热由表及里(yu bio j l)传热、温度由表及里(yu bio j l)升高，熟料的形成也是由表及里(yu bio j l)第30页/共48页第三十一页，共49页。沿窑高度方向大致分为三个阶段：预热带(rdi)、烧成带、冷却带 机立窑各带划分(hu fn)示意图1一预热带；2一烧成带；3一冷却带预热带：料层厚度约预热带：料层厚度约0.51.0m，其料层温度小于，其料层温度小于1000 。一。一般预热带约占全窑高的般预热带约占全窑高的510。烧成带烧成带(俗称俗称“底火底火”)：料层为：料层为

14、0.61.0m，温度，温度100014501300 。烧成带约占全窑高度。烧成带约占全窑高度的的1015。冷却带：冷却带的位置处于冷却带：冷却带的位置处于(chy)烧成带以下至窑底，约烧成带以下至窑底，约占全窑高度的占全窑高度的70左右，物料平左右，物料平均温度在均温度在1300以下。以下。 123第31页/共48页第三十二页，共49页。 首先，热气流向料球表面传热，使表面水分逐渐蒸发， 并预热料球，随着(su zhe)热量逐渐由表向里传递，料球内部水分也随之蒸发，并向表面扩散。 其次，料球表面煤粒达到燃点，与气流中的氧气反应燃烧，随着氧气自料球表面向内部扩散(kusn)，燃料不断燃烧，料球温

15、度逐渐升高，燃料燃烧与生料碳酸钙盐的分解同时进行。 第三，碳酸盐分解的CO2与产物CO、CO2等由内部向表面扩散到气流中。第32页/共48页第三十三页，共49页。 第四，随着碳酸钙的分解和燃料的燃烧(rnsho)，温度继续升高，固相反应也同样由料球表面向中心推进，逐渐完成熟料的烧成过程。 因此，在料球从上到下的运动过程中，仍经历了生料的干燥、预热、分解、固相反应、烧成、冷却等阶段(jidun)。不过，在同一时间内，料球内外煅烧不是均匀一致的。 第五，烧成的熟料遇到冷空气，同时进行熟料的冷却(lngqu)与空气的预热。第33页/共48页第三十四页，共49页。（2）物料与气流(qli)在机立窑内的

16、运动物料在机立窑内的运动 机立窑的窑体是固定不动的，料球从上到下运动的原因是由于熟料的卸出和料球在煅烧过程中产生体积收缩引起的。由于机立窑不转动(zhun dng)，因而物料在立窑内除自上而下作垂直运动外，几乎没有翻滚运动，物料相互之间很少混合，这也是立窑熟料质量不均的原因之一。气体在机立窑内的运动 机立窑内充满(chngmn)物料，气流只能通过物料间的空隙流通，在流动的同时还伴随着温度、密度的变化和化学反应，而且物料间空隙率也在不断变化等。因此立窑内通风阻力很大而且不均匀，这是立窑的主要缺点。第34页/共48页第三十五页，共49页。（3）燃料(rnlio)的燃烧 生料球入窑后，被高温废气加热

17、，燃料中挥发分逸出，因废气中氧气很少，不能燃烧(rnsho)，而排出窑外，造成热损失。随着料球向下运动，温度不断升高，当达600800时，废气中CO2和少量的氧与料球表面的碳发生包氏反应。 CO2+C2CO C+1/2O2CO 随料球不断向下运动，温度不断升高(shn o)，当达到燃点并有充足氧气时，就开始立窑内的主要反应燃烧反应，因燃烧过程不能和煅烧过程分开来研究，这使立窑内燃烧过程复杂化。但一般认为，高温带料球内部以郝氏反应为主。其反应式如下： CaCO3CaO+CO2 CO2+C2CO CaCO3+CCaO+2CO第35页/共48页第三十六页，共49页。 在氧气浓度(nngd)较低，碳酸

18、钙分解产生的CO2和燃烧产物CO2遇到灼热的煤时，将发生包氏反应，生成CO随废气排出。 在氧气浓度(nngd)较高时，氧气与料层表面的煤以及因郝氏反应和包氏反应生成的CO，将发生下列反应： C+O2CO2 2CO+O22CO2 由此可见，加强窑内通风，提高气体中氧的含量，是保证燃料(rnlio)燃烧的关键所在。 由于料球内燃料的燃尽、物料中水分的蒸发、黏土脱水和碳酸盐分解的CO2的逸出，使料球形成疏松多孔状。空气通过这些孔隙，进一步向料球内部扩散，使料球中的碳在小孔中燃烧，这种在多孔内进行的燃烧，看不见火焰(huyn)，称为“无焰燃烧”。无焰燃烧能在很小的过剩空气系数(通常a=1.051.10

19、)下达到完全燃烧，燃烧热量直接进行加热，因此，传热效率高，很快达到烧成温度，直到燃料烧完为止。第36页/共48页第三十七页，共49页。6. 立窑的煅烧(dunsho)方法（2）全黑生料法 煅烧用煤全部入磨与原料(yunlio)混合粉磨，再成球入窑，粉磨后的生料因有煤而呈黑色，故称为全黑生料法。该法是目前最普遍采用的方法。（1）白生料法 不含煤的生料单独(dnd)粉磨，再与粉碎后的粗粒煤按一定比例混合成球入窑煅烧。 此方法存在很多缺点，现少用。（3）差热煅烧法 根据机立窑边部和中部物料耗热量的不同，把人窑物料配成边料和中料(中料配煤量适当减少)，加料时按窑内区域比例分别加料，以使整个窑面物料能获

20、得比较均衡的热量，这就是差热煅烧法。 该方法看火操作复杂，加料时中料、边料交换频繁，易将中料和边料搞混，所以使用的企业不多。第37页/共48页第三十八页，共49页。（4）半黑生料法 煅烧所需的煤一部分(需总煤量的50左右)和原料共同粉磨而制得生料，而另一部分破碎成细煤粒再与制得的生料均匀混合，制成料球，入窑煅烧。 由于半黑生料法比全黑生料法工艺(gngy)复杂，因此不如全黑生料法应用广泛。（5）等温煅烧法 主要方法是高温带边部多带走的热损失以电热(dinr)来弥补。 电热(dinr)功率3060kW 。（6）细粒煤煅烧法 将细粒煤(0.05mm粒径0.5mm)掺入到白生料中,然后成球的一种方法;或配一部分煤与原料一起入磨制成黑生料,再掺入需要的细粒煤,然后成球入窑。 它克服(kf)了白生料法和