回转窑的结构1-24

1、第七篇 烧成机械第一章 窑的类型 湿法长窑 湿法回转窑 带料浆过滤预热器的回转窑 带料浆蒸发机与带料浆喷雾装置的短窑回转窑 立波尔窑：窑尾装有回转炉篦子加热机 干法长窑 带余热锅炉窑 带悬浮预热器窑：预热器 窑外分解窑：预热器+分解炉 普通立窑立窑 机械立窑干法窑1 湿法长窑图1-1所示为湿法回转窑。筒体1上面安装数道轮带（滚圈）2，支承在托轮3上，窑的中部有挡轮装置4，由传动装置5带动旋转。回转窑的筒体呈倾斜安装，斜度一般为2.55%,筒体的转速为0.51.5转/分，新型窑外分解窑可高达23转/分。筒体两端有密封装置，窑尾（高端）有喂料装置，窑头（低端）有燃料燃烧装置。筒体内部衬有耐火材料，

2、挂链条以及装设热交换装置等。水泥生料浆水分为32%. 优点：构造简单、易损零件少、运转率可达90%以上；对原燃料的选择性小，熟料质量高；大部分窑体可放室外，厂房建筑费用少；窑尾废气温度低，一般在250以下。缺点：热耗大，热效率低、一般在35%左右，废气带灰量较大，钢材消耗量大，占地面积大。规格用窑筒体的内径和长度表示，如3.5X145米2 立波尔窑邯郸水泥厂特点：在窑的喂料端装有加热机机体中装有回转的炉篦子3,由链环、链轴、定距套管侧链板以及篦子板等零件组成。在炉篦子进料端上方装有成球机2， 由成球机制成直径525毫米、含水分1214%的料球,连续地加在炉篦子的上面。加热机的内腔用隔扳7隔成两

3、个室。由传动装置通过链子带动炉篦子回转。由窑来的温度为9001100的热气体进入加热机的笫二空 (靠近冷端为第一宝，靠近热端为第二室上方,在排风机4的作用下，热气体穿过物料层向下。在气体通过物料层时与物料进行了热交换，物料被加热,气流被冷却。随后热气体经过旋风收尘器分离气体所携带的料粉,以避免料粉堵塞第一室物料层的孔隙,降低干燥作用。出收尘器的热气体在排风机1的作用下。进人第一室, 再一次由上向下透过物料层,使气体与物料再次进行热交换。之后,由排风机1经烟囱排入大气, 此时气体温度降到170200。在第一室因料球含水分较高，气体温度较低，只进行水分蒸发、干燥，故称为干燥室。进入第二室的物料温度

4、已达8001000，故有部分碳酸钙分解，称为分解室。炉篦子下的粉状物料，由输送机9及提升机8送入窑内。旋风收尘器组收集下来的粉尘，利用运输机也同时送入窑。在开窑点火时由于气体温度不高，废气通过带有闸门的烟囱5直接排入大气。优点：废气温度低、废气带灰量少、金属消耗量低、占地面积小、窑体的单位面积产量大缺点：成球增加工序环节，加热机构造操作复杂，料层厚、上部料层受热充分、下部料层受热不足。3 机械立窑机械立窑是指采用机械加料和机械卸料的立窑入窑物料由成球机制成直径为510毫来,水分为1214%的料球,由加料装置喂入窑内。窑内整个空间充满着物料,物料自上而下运动,而气流则自下而上地通过物料层。物料在

5、窑内经过干燥、预热、分解、烧成和冷却等过程。冷却熟料经位于窑体底部的卸料篦子的破碎作用破碎成小块,最后经卸料密闭装置排出窑外。优点：热效率高、达45%，热耗低、结构简单、需用钢材少、造价低、占地少，对燃料要求不高，出窑熟料温度较低，不需要冷却机。缺点：产量低，由于物料在窑内不象在回转窑里面那样连续不断地翻滚和混合,因而熟料质量较回转窑的差，污染大。4 悬浮预热器窑特点：在窑尾安装一组旋风预热器。在旋风预热器中,生料在受热过程中随气流按同一方向流动,因而可称为 “同流热交换器”。但从整体看，气体和物料是逆流，即同流热交换器构成的逆流组合。旋风预热器系统的高度一般在5070米。因此,将生料提运到旋

6、风预热器系统的顶部一般有三种方式：用两段链斗式提升机倒运,但易发生设备事故；用气力提升泵,虽然机槭事故较少,但是比提升机所需电耗大得多;目前已有采用夹钢丝的胶带提升机,比较安全可靠。为了适应各级旋风预热器的温度变化,其下料管安装有伸缩节（或叫膨胀节）运行中的旋风预热窑,在第、第级旋风筒及下料管内,特别是窑尾下料溜子内常出现结皮堵塞现象。碱、氯、硫高温挥发，低温凝结。旁路放风四级预热器介绍气体、物料流程一、旋风预热窑二、立筒预热窑 立筒预热窑,是在窑尾安装1个立筒预热器。 它为一垂直立筒,立筒内有三个收缩口,将立筒分成四个钵。立筒顶部有一组旋风筒，生料由顶部加入立筒,窑尾废气由立筒底部进入向上流

7、动。 由于收缩口处风速增大,逆流沉降的生料在该处被气流场起形成涡流,因而延长了生料的停留时间,加强了传热。 旋凤筒除可使生料与热气流进行同流热交换外,还可分离生料,使出立筒的废气含尘量大为减少。 由于在立筒内生料与气流按相反方向流动;因而又称为“逆流热交换器”。5 窑外分解窑特点：在旋风预热器系统中安装一个分解炉。分解炉的工作原理：在分解炉中同时通入预热后的生料、一定量的燃料及适量的热空气。在900以下的温度（有的分解炉其最高燃烧温度可达1000 左右），使生料、燃料处于悬浮或沸腾状态下，进行无焰燃烧，同时高速完成传热与碳酸钙的分解过程;在几秒钟内。生料的碳酸钙分解率就可达8595%（五级预热

8、器与分解炉一般均超过90%)。生料预热后的温度约为820860，一般不超过860。分解炉内可以使用液体或 气体燃料、也可用煤粉作燃料。粉料在气流中分散、燃料的燃烧、CaCO3的分解 各类典型分解炉结构特征（1）NSF与CFF炉NSF炉的特点： 三次风以强旋流与上升窑气在涡旋室混合迭加形成迭加湍流运动,强化了粉料的分散与混合; 燃料分别由几个喷咀自涡旋室顶侧向下斜喷入热气流中,进行初步燃烧;再随气流一道进入反应室,反应室底部是主要燃烧区,由于高效混合防止了不完全燃烧,可使空气过剩系数降低1.52.0%。 生料(自C3来)可分两部分加入，一部分从上升烟道中加入；另一部分从反应室锥体部分加入(见图1

9、-7),用以调节气流量的比例,从而不需在烟道上设置缩口,同时也减少了在这一部位结皮的机遇。 为了使燃料能完全燃烧，开发了 CFF炉，其主要改进是分解炉上部设一缩口并使炉气呈螺旋形出炉,其次是炉与预热器联接管道延长（2）D-D炉D-D炉的开发目的是降低能耗，优化燃料燃烧比以降低NOx放量，同时节省工厂投资和操作费用 D-D炉的主要特点是 分解炉直接装在窑尾烟室上,无中间联接管道。窑气喷射(30 40m/s)入炉与径向 (或略偏)送入的三次风形成交叉流动(或略有旋转流动),压损小; 精心布置煤粉喷咀,合理控制气氛,既保持低NOx生成,又保证燃料完全燃烧。如图1-8所示,分解炉分四个区域作业区还原区

10、,布置了一组 “De NOx (脱氮)喷咀,喷入10%左右煤粉,产生还原气氛,使NOx含量减少。区混合区,煤粉通过两个主喷咀由此区上部喷入。三次风由对称的两个入口径向流入,充分混合防止局部过热和结皮。这个区的特点是富氧气氛,使燃料在此受热,进行挥发,裂解和部分燃烧反应。区反应区,C3来的热生料在此入炉,煤粉在此进一步燃烧,与生料粉进行了有效的传热,使生料得以分解。此处炉温保持在850900C。区完全燃烧区,下部有缩口，加强气固混合,完成燃烧反应,并进一步提高分解率达90%。 D炉本身流动阻力仅600Pa,燃油时排放NOx仅110150ppm,燃煤时也只有350400ppm 0（3）N-KSV分

11、解炉如图1-9，这是川崎公司开发的喷腾与旋流相结合的炉型，其特点： 直接与窑尾烟室相接，下部锥形，窑气作喷腾流动上升入炉；中部柱体，三次风以切向旋转流入,中间设一道缩口、形成二次喷腾效应,最上面还设有缩口以促进混合。 分解炉也可分为四个作业区如图1-9。喷腾床主要燃料喷咀布置在这一区域,燃料在窑气中开始燃烧,形成的NOx少。旋涡室由于三次风切向送入,和C3来的部分热生料,在此得到充分分散与混合,燃烧与分解反应得以强化,而且不致形成明火焰。为了调节的需要,在此设有辅助喷咀，可适当增加煤粉用量,调节控制炉温在860 870C上下。缩口区由于加速作用,形成了一种补充的次喷腾效应,其目的为进一步促进混

12、合与反应。混合室使气固分散与均布得到强化,以完成燃烧反应和满足分解率的要求。为了进一步降低能耗,川崎公司又开发了KS-5分解炉系统。即采用5级旋风筒与上述KSV炉相组合，其中C2、C3两级选用了卧式旋风筒，其余各级旋风筒入口形状也有改进,从而使全系统热损失与动力消耗均有所下降。 （4）RSP分解炉RSP分解炉(见图1-10)是日本小野田公司开发，其主要特点是： 分解炉由三部分组成:即旋流燃烧室（SB）三次风呈旋流运动进入,主要是使燃料分散和部分燃烧; 旋流分解室（SC）,三次风吹送来的热生料和煤粉在此室也呈旋流运动，使煤粉进一步燃烧、生料受热和部分分解; 混合室(MC)由SC室来的旋转气料流与

13、喷腾而上的窑气相迭加混合，继续完成燃烧和分解反应。 混合室直接坐落在窑尾烟室上部,用斜管道与SC室相通。MC室喷腾喉部可装可调闸板以控制窑气与三次风相对流量。 三次风1015%由侧向进入生料SB室与由顶部喷入的煤粉混合;90 85%的三次风由SC室上部旋转入炉,并将C3来的热生料携带进来,使之分散混合。理论上讲,RSP炉有个起预燃作用的SB室，能适应低品位或低挥发分燃料的燃烧。但实际上,燃料的特性在设计分解炉时就应作充分考虑,对于已投产的RSP炉,对燃料性质的波动仍有所限制 （5）FLS分解炉系丹麦F.L.Smidth公司所开发,属于纯喷腾型的分解炉，鉴于水泥熟料生产所使用的原、燃料范围的扩大

14、，为了保证质量和长期运转，又要兼顾投资、操作、维修费用和环境保护等方面的要求,史密斯公司陆续开发了多种预分解系统,如SLC离线式，即窑气与分解炉气各经过一系列预热器，互不干扰；又如ILC在线式，即三次风切向入分解炉锥体与底部喷腾而入的窑气相混合等等,各具特点,分别适用于不同情况。 在此介绍应用较广的一种离线式分解炉FLS-SLC型如图1-11这种分解炉的主要特点是: 炉型简单,由圆柱体和两个锥体组合而成。分解炉所用三次风由底锥喷腾送入。 煤粉喷咀装在炉柱体与下锥联接处,此系统煤粉是在纯热空气中燃烧，炉温比较高，煤粉燃烧烬度相对也较高。 C3来热生料在分解炉上、中部分两次加入,以调节炉温。 风料

15、自上锥口排出,可以轴向也可斜向排出。 两个系列预热器可以分别由两台风机驱动,便于控制。窑外4级筒排出的高温生料,可以通过特殊的分料阀，分别送入分解炉或入窑,以调节入窑生料的分解率。这种分解炉由于气体流型单一,使生料和燃料在炉内停留时间比较短(2.53.5s),因此相应要保持较高的炉温，才能使反应趋于完成。 （6）M-MFC分解炉系日本三菱公司所开发,初期主要用密相流化床作为分解炉,后来为了进一步节能,改进了炉型的相对尺寸并改变三次风入炉的流型。新型的带部分旋流风的分解炉系统如图2-63。其主要特点是: 分解炉底部设有一截面不大的多孔板,用35kPa高压风机鼓入流化风(占总风量810%), 建立

16、生料与燃料的密相流化床区; 煤粉喷咀设在流化床上部,C4来的生料自流化床侧面加入,混合非常均匀,燃烧、换热、分解反应开始进行,物料在床内停留时间达2min之久。 三次风在分解炉下锥底部分,送入到流化料层上部,切向进入,形成一定的旋转流,携带流化生料形成了涡流床区。充足的空气,使反应激烈进行。 气料流在经过下锥部分变速形成了涡旋混合作用,促进了气固传热与反应。 细长的柱体部分，使高温气流与粉料进一步均化形成了稀相悬浮态流动，完成要求的反应程度。自顶部排出，与出窑高温气体在上升烟道内汇集，进一步完成燃烧与分解反应，再入C5气固分离后,分解率达90%的热生料入窑。值得强调的是在N-MFC系统中,为了

17、充分利用窑尾烟气中的高温热量和过剩的氧气,对分解妒本身的反应完成度有所控制。即强调了全系统的优化组合,达到减少废气量,降低热耗和NOx排放量的实效。为此MFC分解炉实际的炉温控制较低,过剩空气系数也较小。(7)Pyroclon型与Prepol型分解炉PyrocIon系Pyro(高温)与Cyclon(旋风筒)两字缩写的组合。系德国洪堡公司所开发。Prepol系Precalcining(预分解)与Polysuis(公司)两字缩写的组合,为德国伯力鸠斯公司所开发。这两种分解炉基本上大同小异,其共同的特点是: 不设专门的分解炉,利用窑尾与最低一级旋风筒之间的上升烟道,适当延长加高而作为分解炉用。因此结

18、构简单,阻力小。 燃料与经预热后生料均自上升烟道下部喂入,力求在气流中充分分散,因此最好沿管道面能形成旋涡流动。 上升烟道中燃烧所需空气,可以有不同供应方式：即全部由窑内通过和全部由三次风管供应,也可以由窑气和三次风管汇总供应。应根据具体倩况加以选择。 为了携带粉料,上升气流速度比较高,因此上升烟道的长度.要根据燃料燃烧和物料分解所需停留时间来加以确定。 两类分解炉在窑气与三次风流程设计以及煤粉喷咀和下料口位置的布置上,有多种组合，也派生出多种分解炉系统: 如PyrocIon R(ReguIor)型,指出窑气体与三次风混合后入分解炉(图1-13)。推荐应用于大型窑。可以烧块状燃料作为辅助燃料,允许最大粒度在50mm以下。 又如Prepol AT(Air Through)型,指上升烟道分解室中所用助燃空气全部由窑内通过，不设三次风管，如图1-14。其特点是系统简单，投资较省。当上升烟道燃料用量为50%时，入