水泥热工设备11水泥熟料形成过程及煅烧设备的分类

1、新型干法水泥回转窑系统新型干法水泥回转窑系统1.11.1、系统概述、系统概述 1.1.1 水泥熟料形成过程及煅烧设备分类水泥熟料形成过程及煅烧设备分类 1.1.2 回转窑煅烧系统回转窑煅烧系统 1.1.3 新型干法水泥回转窑系统的几个重要新型干法水泥回转窑系统的几个重要性能指标性能指标 7:33:20 理解水泥熟料的形成过程，重点掌握影响理解水泥熟料的形成过程，重点掌握影响碳酸盐分解反应的因素。碳酸盐分解反应的因素。 理解熟料矿物形成的热化学。理解熟料矿物形成的热化学。要求：要求：l掌握水泥熟料煅烧过程；掌握水泥熟料煅烧过程；l掌握碳酸盐分解机理及影响因素。掌握碳酸盐分解机理及影响因素。重点：

2、1.1.1 水泥熟料形成过程及煅烧设备分类 7:33:20石灰质原料、石灰质原料、粘士质原料粘士质原料少量的铁质原料少量的铁质原料按一定要求的按一定要求的比例配合比例配合生料经均化、经均化、粉磨、调粉磨、调配而成。配而成。1450熟料回顾水泥熟料生产的工艺流程？1 1、水泥熟料的形成过程、水泥熟料的形成过程4（1 1） 生料的干燥（干燥带）生料的干燥（干燥带）（2 2 ）生料的脱水）生料的脱水（预热带）（预热带）（3 3）碳酸盐分解阶段（）碳酸盐分解阶段（600-900 600-900 ）（4 4）固相反应过程）固相反应过程（5）1250 1280，有液相形成（6 6）水泥熟料烧成阶段（烧成带

3、）水泥熟料烧成阶段（烧成带）（7 7）水泥熟料冷却阶段：）水泥熟料冷却阶段：(T1300)(T1300)1 1、水泥熟料的形成过程、水泥熟料的形成过程7:33:215（1 1） 生料的干燥（干燥带）生料的干燥（干燥带） 干燥阶段（水分的蒸发干燥阶段（水分的蒸发100150）自由水的蒸发。耗热：自由水的蒸发。耗热：100时，时，2250kJ/kgH2O这一过程由于煅烧方式的不同而有所差异。这一过程由于煅烧方式的不同而有所差异。干法窑生料含水量一般不超过干法窑生料含水量一般不超过1.0；6（2）生料的脱水）生料的脱水（预热带）（预热带）（2 2）蒙脱石脱水）蒙脱石脱水 AlAl2 2OO3 3.4

4、SiO.4SiO2 2.m H.m H2 2OAlOAl2 2OO3 3.4SiO.4SiO2 2+m H+m H2 2OO ( (晶体结构晶体结构活性低活性低) )（3 3）伊利石脱水）伊利石脱水 晶体结构晶体结构, ,伴随体积膨胀伴随体积膨胀（1 1）高岭石脱水）高岭石脱水7（3 3）碳酸盐分解阶段（）碳酸盐分解阶段（600-900 600-900 ）n问题一：碳酸盐分解反应有何特点？问题一：碳酸盐分解反应有何特点？n缩核型强吸热气固反应；缩核型强吸热气固反应； 烧失量大烧失量大. . 1321321655.(890)1420 1214.(560 650)CaCOCaOCOkJ kgCMg

5、COMgOCOkJ kgC 问题二：影响碳酸盐分解速度的因素？7:33:218影响碳酸盐分解速度的因素？n石灰质原料的活性和物理性质；结构致密,结晶粗大的石灰石,分解速率慢;n生料中粘土质组分的性质：粘土质中的矿物组分的活性依次按高岭土、蒙脱石、伊利石、石英降低.粘土质原料活性越大，可加速碳酸盐的分解过程.n生料细度和颗粒级配：生料细度细,颗粒均匀,粗粒少,分解速率快;n生料悬浮分散程度：生料悬浮分散良好, 增大了传热面积,提高了碳酸盐分解速率;n窑系统的CO2分压：通风良好, CO2分压较低,有利于碳酸盐分解。n温度 随温度升高，分解时间缩短；分解率提高。7:33:229（4 4）、固相反应

6、过程）、固相反应过程 -800，开始形成，开始形成CA,C2F,C2S 800 -900，开始形成，开始形成C12A7 900 -1000时形成时形成C2AS并接着分解，开始形成并接着分解，开始形成 C3A、C4AF,f-CaO最大。最大。 1100-1200，大量形成，大量形成C3A和和C4AF,C2S达到最大值。达到最大值。特特 点：点：多级反应；放热反应。反应产物：反应产物：C C2 2S S、C C3 3A A、C C4 4AFAF7:33:2210l主要由主要由C3A、C4AF、少量的、少量的mgo、Na2O、K2O组成。组成。（5）1250 1280，有液相形成7:33:2211哪

7、些因素影响水泥熟料的烧成？影响水泥熟料的烧成？ 最低共熔温度 液相量和液相粘度 煅烧温度和烧成时间。条件：温度：条件：温度：130013001450145013001300 液相量：液相量： 20% 20% 30%30%反应式反应式：C C2 2S(S(液液)+)+CaOCaO（液）（液） C C3 3S S（固）（固）（6）水泥熟料烧成阶段（烧成带）7:33:2212（7）水泥熟料冷却阶段：）水泥熟料冷却阶段：(T1300)（冷却带）（冷却带）l C3S的形成终止。l 水泥熟料烧成每个阶段需要的温度和热效应不同，如下表：n 水泥熟料的矿物组成： C3S 、 C2S、 C3A、C4A7:33:

8、2313温度和热效应温度（温度（） 反应反应 相应温度下相应温度下1 1吨物料的热变吨物料的热变化化 100 100 游离水蒸发游离水蒸发 吸热吸热 2250kJ/kg 2250kJ/kg 水水 450 450 粘土结合水逸出粘土结合水逸出 吸热吸热 932kJ/kg 932kJ/kg 高岭土高岭土 600 600 碳酸镁分解碳酸镁分解 吸热吸热 1420kJ/kg-MgCO1420kJ/kg-MgCO3 3 900 900 粘土中无定形物粘土中无定形物结晶结晶 放热放热 260 260 285kJ/kg 285kJ/kg 脱水脱水高岭土高岭土 900900碳酸钙分解碳酸钙分解 吸热吸热 16

9、55kJ/kg-CaCO1655kJ/kg-CaCO3 3 900 900 1200 1200 固相反应固相反应 放热放热 420420500kJ/kg 500kJ/kg 熟料熟料 1250 1250 1280 1280 形成液相形成液相 吸热吸热 105kJ/kg 105kJ/kg 熟料熟料 13001300145014501300 1300 硅酸三钙形成硅酸三钙形成 微吸热微吸热 8.6kJ/kg-C8.6kJ/kg-C3 3S S 7:33:23按按B .B .福斯滕观点分五步：福斯滕观点分五步：（1）气流向颗粒表面的传热过程；（2）热量由表面以热传导方式向分解面传递过程；（3）碳酸盐在

10、一定温度下吸收热量，进行分解并放出CO2的化学过程；（4）分解出的CO2，穿过CaO层面向表面扩散的传质过程；（5）表面的CO2向周围介质气流扩散过程CaOCaCO3CO2热量热量2、碳酸盐分解反应机理7:33:23 （1）、什么是熟料矿物的形成热？指生料在加热过程中发生了一系列物理化学变化，将全过程的总吸热量减去总放热量，由0的干生料的干生料在没有任何热量损失和物料损失的情况下，烧成1Kg熟料所需的净热量。3、熟料矿物形成的热化学（2）、熟料的形成热仅与矿物的组成有关。熟料矿物的形成热（理论热耗熟料矿物的形成热（理论热耗)1675-1755 )1675-1755 KjKj/kg /kg 7:

11、33:2316 2、按窑型分：l 干法制备料粉干法制备料粉; ;l 湿法制备成料浆（含水湿法制备成料浆（含水30-40%30-40%）; ;l 半干法制备成料球（含水半干法制备成料球（含水12-14%12-14%）. .n1 1、按生料的制备方法分：、按生料的制备方法分：回转窑（干法窑、半干法窑、湿法窑）立窑（煅烧料球）4、水泥熟料煅烧设备的分类（了解）7:33:2317思考题：l 1、熟料在回转窑内经历了哪些物理化学变化？l 2、以湿法窑为例说明窑内各反应带的划分？l 3、窑外分解窑的工艺流程？有何优点？l 4、回转窑内为何要加强通风？l 5、影响碳酸盐反应的因素有哪些？l 6、窑外分解水泥

12、回转窑与普通回转窑相比有哪些不同？l 7、什么原因会造成水泥熟料的实际热耗比理论热耗高？l 8、什么是熟料的形成热？一般为多少？与什么有关？7:33:2318主主要要内内容容回转窑煅烧系统及特点1 新型干法水泥回转窑系统的几个新型干法水泥回转窑系统的几个重要性能指标重要性能指标2 2各类回转窑煅烧系统的简单比较31.1.2、回转窑煅烧系统7:33:2319要求：l了解各种回转窑煅烧系统的特点l掌握悬浮预热器窑和窑外分解窑系统的工艺流程及特点；l重点掌握入窑生料的分解率概念。1.1.2、回转窑煅烧系统7:33:2320（1 1）新型干法水泥生产工艺流程（2）带余热锅炉的干法窑（3）旋风式悬浮预热

13、器窑流程图（4）预分解窑生产流程图1、回转窑煅烧系统及特点概述(1)(1)、7:33:2322预热预分解窑的低温余热发电系统预热预分解窑的低温余热发电系统（2）、带余热锅炉的干法窑n特点：n减少对环境n造成的污染；n缓解电力紧n张的状态，n是水泥厂n节能的发展趋势之一。7:33:2323（3）、旋风式悬浮预热器窑流程图7:33:24243 3、悬浮预热器窑、悬浮预热器窑旋风预热器窑流程图旋风预热器窑流程图返回上一页下一页7:33:2425（4）、预分解窑生产流程图悬浮预热器分解炉窑7:33:2426预分解窑与其他类型水泥窑有何区别？预分解窑与其他类型水泥窑有何区别？（掌握）（掌握） 结构：在悬

14、浮预热器与窑之间增设一分解炉， 热工方面：分解炉是预分解窑系统的“第 二热源”炉与窑的燃料比为6：4。 燃烧所需的空气分三部分 一次风 二次风 三次风 工艺方面： 碳酸盐分解的吸热过程、燃料的燃烧在分解炉内以悬浮状态下进行。返回上一页下一页7:33:2427 优点：优点： 单位面积产量比预热器窑高出一倍，为湿法长窑的单位面积产量比预热器窑高出一倍，为湿法长窑的7 7倍。倍。 热耗较低，热效率高可达热耗较低，热效率高可达50%50%以上；以上； 生料预热均匀，熟料质量高；占地面积小、环境污染轻、对燃生料预热均匀，熟料质量高；占地面积小、环境污染轻、对燃料的适应性强。料的适应性强。 窑的热工制度稳

15、定，设备的运转率高（窑的热工制度稳定，设备的运转率高（85-95%85-95%） 可大型化、自动化可大型化、自动化, ,产量可达产量可达8000-12000t/d8000-12000t/d 缺点：缺点： （1 1）窑的流体阻力大，电耗较高。）窑的流体阻力大，电耗较高。 （2 2）原、燃料中碱、氯、硫高对生产有影响，易结皮。）原、燃料中碱、氯、硫高对生产有影响，易结皮。 （3 3）建筑较高。）建筑较高。窑外分解窑有哪些主要优缺点？窑外分解窑有哪些主要优缺点？（了解）（了解）7:33:2428 1 回转窑的发热能力 2 水泥熟料的实际烧成热耗 3 回转窑系统的热效率 4 入窑生料的分解率返回上一页

16、下一页1.1.3、新型干法水泥回转窑系统的几个重要性能指标7:33:24291 什么是回转窑的发热能力？ 指在回转窑内的燃烧带，单位时间内燃料燃烧所放出的热量。,(/ )yrrnet arQGkm Qkj h上一页 下一页返回返回7:33:242 水泥熟料的实际烧成热耗指生产每千克水泥熟料所消耗的热量指生产每千克水泥熟料所消耗的热量.,(/)rnet arqm Qkjkg返回上一页下一页思考：为什么实际热耗理论热耗？7:33:24313 回转窑系统的热效率 指水泥熟料的理论热耗与实际热耗的百分比.100%shQq上一页下一页shQ熟料的理论热耗（16751755kj/kg）窑外分解窑的热效率最

17、高窑外分解窑的热效率最高.返回7:33:2432生产中的新型干法窑和等效短窑的生产中的新型干法窑和等效短窑的规格、生产能力和热利用系数规格、生产能力和热利用系数 筒体内径长度(m)4.7744.5568460生产厂冀东柳州江西有效内径Di （m)4.34.153.6系统热利用系数，0.8560.8540.852窑筒体生产能力 (t/h)3934.224.1熟料热耗qcl (kcal/kg)750760780NSP等效窑规格 (m)5.055 4.252规模级别4000吨级3200吨级2000吨级上一页下一页返回7:33:25334 入窑生料的分解率概念：指由入窑尾生料中已分解的碳酸盐与生料中原

18、 有的碳酸盐的百分比。()%()%LLeLLLL 1201212100100100生料中原有烧失量（ ）所取窑尾样品的烧失量（ ）规律:真实分解率e e0 el el-飞灰的分解率 表示法有:表观分解率、真实分解率、飞灰分解率。 计算公式7:33:25341 1、从热工工艺布置上比较、从热工工艺布置上比较：回转窑的烧成功能是不可替代的回转窑的烧成功能是不可替代的干燥带干燥带预热带预热带分解带分解带固相反应固相反应带带烧成带烧成带冷却带冷却带湿法湿法长窑长窑干法干法长窑长窑悬浮悬浮预热预热器窑器窑（预热（预热器内进行）器内进行）（预热器（预热器内分解内分解40%40%）窑外窑外分解分解窑窑预热器内预热器内进行进行分解炉内完分解炉内完成成8595%8595%1.1.4、各类回转窑煅烧系统的