水泥工艺课件

新型干法水泥生产技术

世界：第一次产业革命——土窑1877年——回转窑1910年——机械化立窑1928年——立波尔窑50年代初——悬浮预热器窑1971年——日本开发出预分解窑，至70年代中期，计算机控制。中国1989年——启新水泥厂（之后有大连、上海、中国、广州）50年代中期——试制湿法回转窑和半干法立波尔窑50年代到60年代——研究预热器窑70年代——建成预热器窑，研制预分解窑1978年后——引进2000~4000吨预分解窑，同时自行设计700吨和2000吨预分解窑。第一章绪论

第一节我国新型干法水泥生产现状和发展方向1.1水泥产量2009年水泥产能达到16.3亿吨，占世界水泥近50％，新型干法水泥比例达到76.88%，全国现有新型干法水泥生产线1113条。年度产量（亿吨）增速％20005.974.1920016.6411.2220027.259.1920038.6218.9020049.7012.53200510.649.69200612.3516.07200713.6010.12200813.882.06200916.5017.861.2水泥产量分布

中国水泥产量主要分布在华东和中南地区，占全部水泥产量66%的份额；其次为华北和西南地区，分别占12%和11%；东北和西北地区的水泥产量偏小，两地区合计为水泥总产量的11%。1.3新型干法水泥熟料生产线

截止2009年底全国已有1113条新型干法水泥生产线在运行。日产700吨～900吨生产线41条；日产1000吨生产线151条；日产1100～1400吨生产线99条；日产1500～1800吨生产线53条；日产2000吨生产线76条；日产2500吨生产线324条；日产3000～3500吨生产线53条；日产4000～4200吨生产线46条；日产5000吨及以上生产线270条。日产5000吨及以上生产线设计水泥熟料产能占总新型干法水泥熟料产能的比重为45.27%。1.4企业集团快速成长

2009年，熟料设计产能超过1000万吨的企业集团达到16家，熟料设计生产能力达到47298万吨。2009年度中国水泥企业熟料产能十强

第一位：中国海螺8510万吨，第二位：南方水泥6457万吨，第三位：中联水泥4303万吨，第四位：台湾水泥3748万吨，第五位：冀东水泥3664万吨，第六位：中材集团2979万吨，第七位：山水集团2651万吨，第八位：华新水泥2418万吨，第九位：河南天瑞2279万吨，第十位：红狮集团2263万吨。1.5水泥出口情况2007年中国水泥和熟料出口3301万吨，比上年下降8.6%，出口金额11.5亿美金，比上年下降2.6%。其中水泥出口1519万吨，下降21.7%，熟料出口1781万吨，增长6.5%。2008年我国水泥和熟料合计出口约2700万吨，比上年下降18％。2009年水泥及水泥熟料出口1561万吨，同比下降40%，出口金额6.9亿美元，同比下降37.5%。

1.6水泥技术与装备水平提高

我国水泥工业技术与装备已形成系列化、大型化并向生态化迈进。水泥工业技术是伴随着新型干法水泥的快速发展而迅速进步。新型干法已形成1000t/d～12000t/d系列生产线的技术与装备，其中6000t/d及以下生产线技术装备已实现了国产化，10000t/d生产线技术装备已基本实现了国产化，技术经济指标大幅度提高。标志着我国新型干法水泥成套技术装备主要技术指标已达到世界一流水平，并参与了全球水泥装备市场竞争。1.7单位产品能源消耗

2007年建材工业能源消耗总量1.93亿吨标准煤，占全国能源消耗总量的8.5%；水泥工业能源消耗总量1.43亿吨标准煤，占建材工业能源消耗总量73.59%，因此抓好水泥工业节能就等于抓住了建材工业节能。单位产品能耗进一步下降，据建材联合会信息部初步统计，2007年吨水泥熟料综合能耗138千克标准煤，同比下降2.0%；吨水泥综合能耗115千克标准煤，同比下降4.0%。全年关停落后生产线企业520家，淘汰水泥熟料产量5700万吨。折合水泥产量8000万吨左右。1.8水泥余热发电及CDM（清洁发展机制）项目到2008年底，共有263条新型干法线建成投产了193台废气余热发电机组，总装机容量1661.7兆瓦，每年节约标准煤454万吨，减少二氧化碳排放1095万吨。仅海螺集团在2008年就消纳粉煤灰、柠檬酸渣、磷石膏、脱硫石膏、金属矿尾渣等十几种各类工业废渣1000多万吨，海螺承建的铜陵利用水泥窑处理不分检生活垃圾项目将于今年9月投运。2.水泥工业发展中出现的问题水泥生产中，每吨水泥需熟料0.7吨，按照此比例估算，生产1吨水泥约需要：

1吨石灰石110kg标准煤（能耗）产出：

CO20.89t（石灰石分解+煤的燃烧）

SO20.60kg水泥生产消耗及废气产出年2000200120022003200420052006水泥/亿吨5.976.617.258.639.6710.6912.40标煤/亿吨0.770.850.931.101.241.381.60石灰石/亿吨4.54.95.46.57.58.29.3CO2/亿吨4.04.34.85.76.67.28.2SO2/万吨36394452586474问题一石灰石资源总量短缺

2002年底公布石灰石基础储量352.01亿吨(近期可供使用240.71亿吨)，到2010年还剩余298.60亿吨，即使之后维持2010年的规模，还能维持18年，即到2028年左右，水泥用石灰石资源将消耗完。若考虑2010年后水泥产量的继续增长以及建筑和其它工业（钢铁、冶金）使用的石灰消耗部分的石灰石，这个年限还将缩短。石灰石分布不均石灰石资源短缺地区：天津、北京、江苏、浙江、福建石灰石储量集中地区：陕西、安徽、四川、河北、山东、河南预测储量较大的地区：西部地区问题：今后如何解决石灰石短缺问题？问题二污染物排放标准日趋严格粉尘排放（30mg/m3）SO2排放已在热电厂执行，今后必将在水泥企业执行（煤耗占年产煤量的10％以下）温室气体排放

CO2排放量占建材行业的75％以上，已有限制排放的呼吁，尚无具体的解决措施。问题：如何解决水泥工业的高环境负荷问题？3.今后水泥工业发展主要趋势⑴水泥产量增速下降⑵水泥固定资产投资增速下降⑶大企业集团发展速度加快⑷落后生产能力退出市场速度加快⑸余热发电项目增长速度加快。目前余热发电在建拟建的项目数量已超过2007年底总和，电价的上涨和CDM项目的实施，有条件的企业都将实施余热发电项目作为首选。

⑹节能减排技改项目发展速度加快，管理水平不断提高。企业为了生存，实施以节能、降耗、环保、资源综合利用为目的的技术改造，是大多数企业谋求生存的必由之路。除余热发电外，安装变频调速装置，实施分别粉磨技术，磨机改造，安装熟料细碎机，安装窑尾高温气体分析仪，篦冷机改造，使用助磨剂，加大混合材掺量等措施将成为时尚。⑺以节能、降耗、环保、资源综合利用为目的的技术装备开发速度加快。国家《“十一五”重大技术装备研制和重大产业技术开发专项规划》指出：“重点开发：高耗能产业节能技术和新工艺；工业炉窑高效燃烧节能新技术；工业废水处理；二氧化硫排放控制技术；城市垃圾，危险废物安全处置技术；矿山生态修复等固体废弃物处置技术；清洁生产技术；工业废弃物综合利用技术。”水泥工业的科研、设计、生产企业必将以此为契机，在以上方面的技术装备研究开发上会有新的突破，在政策法规、标准规范的制定上将加快步伐。今后的研究方向低钙石灰石的应用水泥用石灰石CaO>42%，此外探明石灰石储量中有280亿吨的低钙石灰石（CaO＝38～40%），试验证实可用于水泥生产，但是设计KH只能在0.77～0.88，大规模应用需解决问题较多。大型化生产设备的开发和高效余热发电技术节能新技术的研究高效粉磨技术熟料煅烧节能技术固体废弃物激活技术环保技术的研究和附属新产业发展河南水泥新型干法生产线2007年：50条2008年：新投产11条，新增熟料产能1800万吨2009年：已投产或在建10条左右河南神话：连续的“高产量＋高利润”河南水泥产量从2004年开始以两位数增长，至2007年产量达到9271.24万吨（全国第6），同比增长31.61％（全国第3），利润总额达到27.19亿元（全国第2），销售利润率11.04％（全国第3）。水泥投资大规模增长2003年投资增幅达136％，200年达192％，2005年水泥投资额跃居全国首位。得益于“中部崛起”战略、河南水泥落后产能淘汰等政策。导致的问题：产能扩张过快，超过市场消化能力；企业布局无序，思谋并购重组“做大”；水泥价格让利不让市。2008年水泥销售利润率首现回调，下降到9.10％；2009年4月，河南P.O42.5水泥价格仅为285元/吨。第二节新型干法水泥生产工艺流程一、主要原料1.石灰质原料石灰石、泥灰岩、白垩、贝壳等;工业废渣如电石渣、糖滤泥、碱渣、白泥2.粘土质原料黏土、黄土、页岩、泥岩。3.校正原料(1)硅质校正原料：常用的有砂岩、河砂、粉砂等。(2)铁质校正原料：常用的有硫酸渣（硫酸厂的工业废渣）、铜矿渣（工业废渣）、低品位的铁矿石。(3)铝质校正原料：一般有粉煤灰、煤渣、煤矸石、铝矾土等。第二节水泥生产燃料一、水泥厂用燃料

煤1.热值热值高，可提高发热能力和煅烧温度；热值低，熟料单位热耗增加，窑产量降低。一般要求大于21000kg/kg。2.挥发分高——着火快，火焰长；低——不易着火，热力集中。一般要求22∽32%。无烟煤（Vdaf<10%）

3.灰分高，热值低，降低窑发热能力和熟料产、质量。一般要求Aad＜27%。4.水分高，燃速慢、降低温度，起拱。一般入窑煤粉水分＜1.0％。5.细度：取决于燃煤种类和质量。挥发分高，灰分低，细度细，易燃烧。一般80μm8∽15%；经验公式（略）四、回转窑燃无烟煤技术我国煤炭资源分布很不均匀，在南方地区，烟煤资源很少，需从北方高价购买和长途运输。与烟煤比，元烟煤具有如下燃烧特性：

1.着火温度和燃烬温度高。

2.燃烧速度慢，燃烬时间长。

3.细度要术高，且细度的变儿对燃烧性能的影响比烟煤更敏感。口转窑燃“无烟煤技术”煤粉制备系统、烧成系统、降低无烟煤粉的细度开采过程水泥厂的原料是用露天开采剥离：覆盖层的剥离开采：有用矿的开采满足6个月钻孔爆破采运矿石的运输，根据采石场距工厂的距离及采石场与工厂间的地形可以利用不同的运输工具。

皮带输送机

钢索绞车

自动卸料汽车

小型内燃机车

火车装运

架空索道第二节粉碎第三节预均化技术一、均化的基本概念及其意义矿石或原料经过破碎后有一个储存、堆放的过程，如果在这个过程中采用不同的储存方法，使储入时成分波动较大的原料，至取出时成为比较均匀的原料——预均化。在原料存取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备储存和均化的功能粉磨后的生料——均化。意义：二、均化工艺系统

1.采掘时搭配开采。

2.破碎后预均化

3.生料粉磨过程的配料与调整

4.岀磨生料的均化。第2和第4个环节占全部均化工作的80%。三、均化过程基本参数及其计算

水泥企业一般用CaCO3滴定值合格率来衡量样品质量及其均匀性。合格率：例如：要求生料中碳酸钙滴定值为(78±0.3)%，即77.7%~78.3%之间均合格。若10个样品中有7个在此范围，则合格率为70%。但合格率并不能保证生料质量合乎要求。因该10个样品的平均值不一定是78%。因此需用其它方法衡量均化程度。1.标准偏差样品编号12345678910第一组99.593.894.090.093.586.294.090.398.985.4第二组94.193.992.593.590.294.890.589.591.589.9假如90%~94%之间为合格，则以上两组合格率均为60%。第一组平均值92.58%第二组平均值92.03%第一组极差为14.1，波动幅度为平均值的7.6%左右；第二组极差为5.3，波动幅度为平均值的2.9%；第一组标准偏差S1=4.68第一组标准偏差S2=1.96所以标准偏差反映了物料成分波动情况。2.变异系数变异系数表示物料的相对波动3.均化倍数比较不同工艺和设备的均化效果，H一般为5~8。四、原料预均化

1.基本原理在物料堆放时，尽可能地以最多的相互平行和上下重叠的同厚度的料层构成料堆；在取料时，则在垂直于料层的方向，尽可能同时切取所有料层，依次切取，直到取完。这样取出的物料成分比堆放时均匀的多，这就是所谓的“平铺直取”。2.预均化的意义均化原料成分，减少质量波动，稳定生产扩大矿山资源的利用，放宽矿山开采的质量控制要求，降低开采成本消除原燃材料长周期波动，为准确配料、配热创造条件3.采用预均化技术的条件CaCO3的波动Cv<5％：表示原料均匀性较好，不需均化；Cv=5～10％：原料均匀性一般，视情况而定Cv>15％：原料均匀性差，必须采用预均化要求预均化后的成分波动范围控制在±1％五、预均化堆场的类型及堆取料方式1.预均化堆场的类型矩形预均化堆场直线布置：堆料机、取料机易布置，不需转化台车，多采用平行布置：设中转台车，回转式或双臂式堆料机，较少采用每堆存储期为5~7天，长宽比为5~6。圆形预均化堆场原料由进料机送到堆场中心，由可绕中心360°回转的悬臂式皮带堆料机堆料。料堆为圆环，其截面是“人”字形料层。取料一般都用桥式刮板取料机，可回转360°，取出的物料经刮板送到堆场中心卸料口，由地沟内的出料机运走。三分之一堆料，三分之一取料矩形和圆形堆场的比较比较项目矩形预均化堆场圆形预均化堆场占地面积较大较矩形减少30%～40%工艺平面布置进出料方向有所限制不利于灵活布置。进出料方向随意，布置灵活投资费用设备费用多，土建投资亦较多设备、土建投资较低均化效果由于每个料堆的堆端和每个料堆之间的成分差异，影响均化效果，成分波动不连续取料层数大于堆料层数，因此均化效果好，堆、取料连续进行，物料成分的波动不会产生突变。设备利用率只有在料堆被取或堆完料后，换堆作业才能开始。因此如堆、取料周期控制不好，会影响设备的利用。堆取料机能分别的连续工作，设备利用率高。生产操作由于堆、取料分别分堆作业，操作上有所不便。堆取料机连续围绕中心立柱回转，操作方便，利于自动化控制。可扩展性可在长度方向扩展无法扩展2.堆料方式（1）人字形堆料法（端面取料）堆料点在料堆纵向中心线上定速往返卸料优点：堆料的方法和设备都较简单，可取得较好的化效果，因此这种方法使用得最普遍。缺点：物料颗粒离析比较显著，堆料两侧及底部集中了大块物料而料堆中上部分多为细粒。(2)波浪形堆料法（端面取料）目的减小物料的离析作用。优点：均化效果好，特别是当物料颗粒相差较大（如0~200mm），或者物料的成分在粒度大小不同的颗粒中差别很大的情况下，效果比较显著。缺点：堆料点要在整个堆场宽度范围内移动，堆料机必须能够横向伸缩或回转，设备价格贵，操作比较复杂，所以此法一般仅限于少数物料。(3)水平层堆料法优点：可完全消除颗粒离析作用，每层内部也比较稳定。缺点：堆料机结构复杂，操作也不简单，一般都用于多种原料混合配料的堆场。(4)横向倾斜层堆料法（侧面取料）要求堆料机在料堆宽度的一半范围内能做伸缩或回转。可以采用耙式堆取料合一的设备，价格上特别便宜。但颗粒离析现象比人字形堆料法更严重，大块颗粒几乎全落到料堆底部，均化效果是很不理想的。只能应用于那些对均化要求不高的原材料。(5)纵向倾斜层堆料法对堆料设备要求不高，但料层较厚，物料颗粒离析现象较严重。相似于横向倾斜层堆料法。3.取料方式

不同的堆料，有待于最适当的取料方式和相应的设备。只有这样才能获得预期的均化效果。预均化堆场有三种取料方式：端面取料最适用于人字形、波浪形和水平层的堆料。侧面取料一般都采用耙式取料机，又名链式耙取料机。底部取料堆料底部设有缝形仓，都采用叶轮式取料机。（纵向倾斜层堆料或圆锥形堆料）六、堆料机和取料机1.堆料机堆料机大致上分为：各种型式天桥（顶部）皮带堆料机；悬臂式皮带堆料机；桥式皮带堆料机和耙式堆料机四类。(1)天桥（顶部）皮带堆料机当预均化堆场设有厂房时这种堆料机也是比较经济的一种。它可以利用堆场的厂房屋架，使天桥皮带机沿堆料纵向中心线安设。(2)悬臂式皮带堆料机悬臂式皮带堆料机式目前预均化堆场中用得比较普遍的堆料机。它最适用于矩形预均化堆场的侧面堆料和圆形堆场内围绕中心堆料，卸料点可以由悬臂皮带机调整附仰角而升降，使物料落差保持最小。悬臂式皮带机可以装成固定式、回转式、直线轨道式等各种形式。由于圆形堆场是中心进料，卸料点要随时升降，因此在新的圆形预均化堆场中采用较多。(3)耙式堆料机主要用于侧面堆料。一般都能堆料和取料作业，设备的价格比较低廉。2.取料机(1)桥式刮板取料机这种取料机适用于端面取料，也是目前国内水泥企业使用最普遍的取料机，不仅是因为它能基本上同时切取全端面上的物料，有较好的均化效果，而且它适用于各种形式的堆场。(2)悬臂耙式取料机自学2.桥式圆盘取料机3.桥式斗轮取料机4.耙式取料机堆料机和取料机的操作与维护第八节均化效果的影响因素及其防止措施一、原料成分波动如果原料矿山开采时夹带其它废石，或者矿山原料本身波动剧烈，开采后进入预均化堆场的原料成分波动就会成非正态分布。原料低品位部分会远离正态分布曲线，甚至呈现一定的周期性的剧烈波动，使原料在沿纵向布料时产生周期性长的波动，即所谓长滞后的影响。这种影响在出料时会有所反映，增加出料的标准偏差。原料矿山开采时要注意搭配。特别在利用夹石和品位低的矿石时不仅要合理搭配开采时的台段、采区，而且要合理地规定各区的采掘量和运输方式。在使用多种产地不同、品质各异的煤炭时，也要注意使其经过搭配后进入预均化堆场，以保证取得较好的均化效果。二、物料离析作用物料颗粒总时有差别的，堆料时，物料从料堆顶部沿着自然休止角滚落（人字形、波浪形、横向倾斜层和纵向倾斜层堆料法都可能出现这种现象），较大的颗粒总是滚倒料堆的底部两边，而细料则留在上半部。大小物料颗粒的成分往往不同，特别是石灰石，大颗粒一般碳酸钙含量高，引起料堆横断面上成分的波动。这就是所谓短滞后现象，或称为横向成分波动。要减少物料离析作用的影响，可以从三个方面去设法解决：1.减小物料颗粒级差通过破碎机的物料，由于管理上的原因，常常会出现同一台设备其破碎率有很大差异的情况；例如锤式破碎机的锤头、篦条磨损过大，没有及时更换；检修时，修理质量没有严格要求等等。为了减少物料离析作用影响，提高粉磨效率，应该尽量减少物料颗粒级差，不允许超过规定的颗粒进入堆场。2.加强堆料管理工作物料离析作用影响最小的是平层堆料，其次是波浪形堆料，这两种方式都需要比较复杂的设备。当堆料机型式已经确定后，堆料方式是很难改变的。水泥厂较多采用的堆料方式还是人字形堆料。防止物料离析，在堆料时减少落差是一个重要的措施。随着料堆的升高，堆料皮带卸料端要相应提高，因此堆料皮带机端不常常安设触点式探针来探测自身同料堆的距离，使卸料端自动同料堆保持一定的距离。一般可以使落差保持在500mm左右。3.加强取料管理工作为了尽量减少离析作用所造成的影响，取料时应努力设法在料堆端面一次切取端面所有各层物料。对于桥式刮板取料机，生产中要注意检查松料钢绳是否按设计要求掠过全部断面，均匀使松动物料滚落底部，包括钢绳的松紧程度、配重的适合与否、耙齿工作情况、钢绳扫掠断面所滚落的物料是否与刮板运输能力相适应、各部件磨损情况是否以影响工作等等。三、料堆端部锥体的影响在采用人字形料堆和端面取料的情况下，在开始从料堆端部取料时，取料机不可能同时切取所有料层，达到预期的均化效果。此外端锥部分的物料离析现象更为突出，从而进一步降低了均化效果。采用连续合成堆料法第一节水泥窑的作用和分类一、水泥窑的作用①水泥窑是化学反应器。②水泥窑是燃烧设备和传热设备。③水泥窑是输送设备。④水泥窑还具有降解利用废弃物的功能。⑤气体流动二、水泥窑的分类第二节水泥熟料煅烧工艺流程一、湿法回转窑煅烧工艺l一回转窑；2一多筒式冷却机；3一喷煤管；4一传动齿轮；5一热交换器；6一链条；7一托轮；8一水冷却；9一鼓风机；10一煤磨；11一选粉机；12一旋风收尘器；13一煤磨样风机；14一煤磨热风管；15一收尘器；16一烟囱湿法回转窑煅烧的特点是：由于生料制成具有流动性的泥浆，所以对非均质原料适应性强，各原料之间混合好，生料成分均匀，工艺稳定，烧成的熟料质量高，熟料中游离氧化钙一般较低，熟料结粒良好，熟料强度等级高，生料在粉磨过程中粉尘少，窑尾飞灰少。但湿法生产时蒸发35%的料浆水分，需要消耗较大热量，能耗占水泥成本的1/2~1/3，较立窑和干法回转窑均高。淘汰。二、带料浆蒸发机回转窑1－喂料糟；2－卧式料浆蒸发机；3－换热体；4－回转窑；5－旋风收尘器；6－立式电收尘器；7－螺旋输送机；8－提升机；9－入窑管；10－熟料多筒式冷却机；11－熟料链式输送机；12－煤粉贮库；13－鼓风机；14－喷煤管；15－排风机；16一烟囱三、干法中空窑1一回转窑，2一多筒式冷却机，3一鼓风机，4一传动牙轮，5一烟囱四、立波尔窑对原料的适应性不强。因生料需要成球，要求粘土可塑性好、石灰石品位高。加热机内，料层表面与料层内部温差较大，料球预烧不均，增加窑内的负担，熟料质量较低。加热机结构、操作、维护都较复杂，维修工作量大，影响窑的运转率。五、立窑六、悬浮预热窑七、预分解窑完成生料制备后，下一步是把生料送到窑内进行煅烧。熟料的形成过程实际上就是石灰石、粘土等主要原料经过高温煅烧，从入窑到出窑发生一系列的物理化学变化二形成C3A、C4AF、C2S和C3S的过程。第3节煅烧过程物理化学变化

㈠自有水的蒸发

100～150℃，也成干燥过程。150~200℃，自由水蒸发完毕。㈡粘土质原料脱水和分解粘土主要组成高岭土在450℃失去结构水，然后转变为无定形物质。（层间水100℃脱除）在900℃～950℃有无定形物质转变为晶体。㈡㈢碳酸盐的分解生料中的碳酸钙和夹杂的少量碳酸镁在煅烧过程中分解并放出CO2的过程称碳酸盐分解。

MgCO3→MgO+CO2↑－(1047～1214)J/g

CaCO3→CaO+CO2↑－1645J/g碳酸镁的分解温度始于402～480℃左右，最高分解温度700℃左右；碳酸钙在600℃时就有微弱分解发生，但快速分解温度在812～928℃之间变化。▲碳酸钙分解反应的特点

1．可逆反应；

2．强吸热反应；每1kg纯碳酸钙在890℃时分解吸收热量为1645J/g，是熟料形成过程中消耗热量最多的一个工艺过程。分解所需总热量约占预分解窑的二分之一；3．烧失量大；

4．分解温度与CO2分压和矿物结晶程度有关。▲碳酸钙的分解过程

①热气流向颗粒表面传进分解所需要的热量；②热量以传导方式由表面向分解面传递的过程；

③在一定温度下碳酸钙吸收热量，进行分解并放出CO2的化学过程；

④分解放出的CO2，穿过CaO层，向表面扩散传质；

⑤表面的CO2向周围气流介质扩散。分解速度或者分解所需的时间将决定于化学反应所需时间，即反应生成的CO2通过表面CaO层的扩散是整个碳酸钙分解过程中的速度控制过程。

㈣固相反应通常在碳酸钙分解的同时，分解产物CaO与生料中的SiO2、Fe2O3、Al2O3等通过质点的相互扩散而进行固相反应，形成熟料矿物。固相反应的过程比较复杂，其过程大致如下：

～800℃

CaO+Al2O3→

CaO·Al2O3(CA)Ca0+Fe2O3→CaO·Fe2O3(CF)

2Ca0+Si02→2CaO·Si02(C2S)开始形成800～900℃

7(CaO·Al2O3)+5CaO→12CaO·7Al2O3(C12A7)

CaO·Fe2O3+CaO→2CaO·Fe2O3(C2F)

900～1100℃2CaO+Al2O3+Si02→2CaO·Al2O3·Si02(C2AS)形成后又分解

12CaO·7Al2O3+9CaO→7(3CaO·Al2O3)C3A)开始形成7(2CaO·Fe2O3)+2CaO+12CaO·7Al2O3→7(4CaO·Al2O3·Fe2O3)(C4AF)开始形成1100～l200℃大量形成C3A和C4AF，C2S含量达最大值。㈤熟料烧结

在高温液相作用下，固相硅酸二钙和氧化钙都逐步溶解于液相中，硅酸二钙吸收氧化钙形成硅酸盐水泥的主要矿物—硅酸三钙，其反应式如下：

C2S+Ca0→C3S

随着温度的升高和时间延长，液相量增加,液相粘度降低，氧化钙、硅酸二钙不断溶解、扩散，硅酸三钙晶核不断形成，并逐渐发育、长大，最终形成几十微米大小、发育良好的阿利特晶体。与此同时，晶体不断重排、收缩、密实化，物料逐渐由疏松状态转变为色泽灰黑、结构致密的孰料，以上过程为熟料的烧结过程，简称熟料烧结。

1300～1450～1300℃称为熟料的烧结温度。在此温度范围内大致需要10～20min完成熟料烧结过程。影响熟料烧结过程的因素

:1.最低共熔温度

2.液相量3.液相粘度

4.液相的表面张力

5.氧化钙和硅酸二钙溶于液相的速率

㈥熟料冷却

熟料烧结过程完成之后，C3S的生成反应结束，熟料从烧成温度开始下降至常温，熔体晶化、凝固，熟料颗粒结构形成，并伴随熟料矿物相变的过程称为熟料的冷却。冷却的目的1.改善熟料质量与易磨性；2.降低熟料温度，便于熟料的运输、储存和粉磨；3.部分回收熟料出窑带走的热量，预热二、三次空气；4.降低熟料热耗，提高热利用率。急冷对改善熟料质量的作用

1．防止或减少C3S的分解

2．避免β-C2S转变成γ-C2S3．改善了水泥安定性

4．使熟料C3A晶体减少，提高水泥抗硫酸盐性能

5．改善熟料易磨性

6．克服水泥瞬凝或快凝第4节熟料形成热1.理论热耗由于原料、燃料不一样以及原料的配比和熟料组成的变化，使煅烧时的理论热耗有所不同，但一般波动在1630~1800kJ/kg熟料。水泥熟料形成过程中的吸热部分，碳酸盐分解吸收的热量最多，占总吸热量的一半左右；而在放热反应中，熟料冷却放出的热量最多，占放热量的50%以上。因此，降低碳酸盐分解吸收的热量和提高熟料冷却余热的利用率是提高热效率的有效途径。2.熟料热耗在实际生产中，由于熟料形成过程中物料不可能没有损失，也不可能没有热量损失，而且废气、熟料不可能冷却到计算的基准温度（0℃或20℃），因此，熟料形成的实际消耗热量要比理论热耗大。每煅1kg烧熟料单位热耗称为熟料实际热耗，简称熟料热耗。3.影响熟料热耗的因素生产方法与窑型生产方法不同，生料在煅烧过程中消耗的热量不一。如湿法生产需蒸发大量的水分而耗热巨大，而新型干法生料粉在悬浮态受热，热效率较高。因此，湿法热耗一般均较干法高，而新型干法生产的熟料热耗则较干法中空窑热耗为低。窑本身的结构、规格大小亦是影响熟料热耗的重要因素，因为传热效率高，则热耗低。废气余热的利用熟料冷却时需放出大量热，虽然这部分热量是必须释放的，但可以设法最大可能回收利用。熟料冷却时产生的废气可用作助燃空气或是利用窑尾废气余热发电，提高煅烧设备的热效率，最大限度降低窑尾排放的废气温度则可以降低热损失，从而降低熟料热耗。生料组成、细度及生料易烧性易烧性好的生料，则热耗低，而易烧性差的生料，颗粒粗时则热耗增大。燃料不完全燃烧热损失燃料的不完全燃烧包括机械不完全燃烧、化学不完全燃烧。燃煤质量不稳定及质量差、煤粒过粗或过细、操作不当等均是引起不完全燃烧的原因。在立窑中通风不良、料球碎裂等亦是造成煤燃烧不完全的重要原因。煤燃烧不完全，煤耗必然增加，故熟料热耗增大。窑体散热损失窑内衬隔热保温效果好，则窑体散热损失小，否则散热损失大，熟料热耗增加。矿化剂及微量元素的作用适量加入矿化剂或复合矿化剂、晶种，或合理利用微量组分，则可以改善易烧性或加速熟料烧成，从而降低熟料热耗。此外，稳定煅烧过程的热工制度，提高煅烧设备的运转率和水泥窑的产量等均有利于提高窑的热效率，降低熟料热耗。第六章回转窑工作原理第1节回转窑的功能回转窑是一个输送设备;回转窑又是一个燃烧设备;回转窑具有热交换的功能;回转窑具有化学反应功能;降解利用废物的功能。第2节回转窑的发展和变化直径变大，长度增加。最大直径7.6m，长度230m。现在的窑较短，长径比减小。10000t/d6.2×92m。第3节水泥熟料在窑系统内的形成过程根据熟料在水泥窑内的形成过程，可将其分为六个带一、干燥带二、预热带三、碳酸盐分解带四、放热反应带五、烧成带六、冷却带

干燥带承担生料中水分的蒸发任务。干燥带内物料温度为20~200℃，气体温度为250~400℃。对湿法窑来说，含水30％~40％的料浆从窑尾喂料机喂入窑内被加热，该带用链条作为热交换装置，将气流的热量传递给料浆，料浆受热后温度逐渐升高，水分不断被蒸发，料浆由稀逐渐变稠，水分继续蒸发，出链条带时物料水分波动在0％~5％。这一带主要是自由水的蒸发，需要消耗大量的热，占总热耗的30％~35％，反应吸热约2675kJ/kg。半干法窑的干燥过程在加热机上进行，在回转窑内无干燥带。预热器窑(SP窑)和预分解窑(NSP窑)干在预热器内进行，因此回转窑内也无干燥带。预热带内物料温度在200～750℃，气体温度在400～800℃。该带的反应首先是物料中有机物质的分解，当温度升到400～450℃时粘土开始脱水分解出活性SiO2和A12O3。当温度升高到600～700℃，MgCO3进行分解，物料主要为黄色粉状料。该带是吸热反应，但吸收的热量不多，物料温度逐渐升高，为CaCO3分解创造了条件。带悬浮预热器和加热机的窑，预热都在预热器或加热机内进行，回转窑内预热带很短或者没有。碳酸盐分解带，承担碳酸镁和碳酸钙的分解任务，主要是碳酸钙的分解，该带物料温度为750~1000℃，气体温度为800~1600℃。由于碳酸盐分解放出CO2，物料中充填有大量的气体，使物料呈流态化，增加物料在窑内的运动速度，因此物料在这一带运动速度最快，扬尘多。带悬浮预热器和加热机的窑，分解反应有一部分在预热器或加热机中进行，而带窑外分解炉的窑，90％~95％的分解反应是在分解炉内进行。放热反应带，主要承担固相反应的任务。该带内物料温度在1000~1300℃，气体温度在1600~1700℃。碳酸钙分解出的CaO与粘土分解出的SiO2和A12O3等在该带进行固相反应，生成C2S、C3A和C4AF等，放出一定的热量，故称“放热反应带”。放热反应带对看火操作起较大作用，由于该带物料温度和碳酸盐分解物料之间温度相差较大，物料在高温下发光性较强，低温时物料发光性弱，碳酸盐分解带物料温度较低，因此显得暗些，从窑头看火孔看去，就显示出明暗的界限，一般称“黑影”。看火工根据“黑影”远近来判断窑内温度，一般的回转窑用稳定“黑影”位置的方法来稳定窑的热工制度。烧成带主要承担熟料中主要矿物C3S的形成，完成熟料的最后烧成任务。烧成带内物料温度为1300～1450～1300℃，气体温度达1700℃左右。冷却带主要承担熟料的冷却，使熟料中的一部分熔剂矿物C3A和C4AF形成结晶体析出；另一部分熔剂矿物因冷却速度较快来不及析晶百形成玻璃体。在干燥带，热气体传给物料热量主要用于蒸发料浆中水分，需要较多的热量，物料升温不快。在预热带由于物料化学变化，需要吸收热量很少，因此物料温度很快升高。碳酸盐分解带由于碳酸盐的分解，需要吸收大量的热，所以物料升温速度最慢。放热反应带由于反应放热，结果物料升温速度最快。烧成带是微吸热反应，物料也很快升到1450℃。气体温度在燃烧带最高，因为燃料在这一带燃烧放出热量，同时将热量传给物料和窑壁。第4节物料在回转窑内的运动窑内物料的β角一般为35~60°烧成带：50~60°冷却带：45~50°填充率：又称物料的负荷率，即窑内物料的容积占整个窑筒体容积的百分比。湿法长窑熟料煅烧的全部过程都是在回转窑内以堆积态进行；立波尔窑及悬浮预热器窑，30~50%生料预热及的碳酸盐分解过程，移到了窑外篦式加热机或悬浮预热器系统中；预分解窑碳酸盐分解绝大部分在预热分解系统内完成，入窑生料分解率可达90%以上。长窑？短窑？第5节各种类型回转窑熟料煅烧进程分析第6节气体在回转窑内的运动为使燃料能完全燃烧，要从窑头提供大量的助燃空气，而窑内产生的废气又要及时从窑尾排出，因此窑内有气体流动。燃烧带火焰长度，主要决定于气体流速，可按下式计算：窑内气体流速的大小，一方面影响对流传热系数，另一方面也影响窑内飞灰的多少，同时还影响火焰的长度。窑内气体流速的大小一般用窑尾风速表示。直径3m左右的湿法窑其窑尾风速在5m/s为宜，干法窑尾风速约为10m/s。窑头及窑尾负压反映二次风入窑及窑内流体阻力的大小。在正常操作中，应稳定窑头、窑尾负压在不大的范围内波动。当冷却机情况未变，窑内通风增大时，窑头、窑尾负压均增大；当窑内阻力增大（窑内有结圈或料层增厚时），则窑尾负压也增大，而窑头负压反而减小。在生产中当排风机抽力不变，可根据窑头、窑尾负压的变化来判断窑内情况。在正常生产时，窑头保持微负压状态。第7节燃料在回转窑内的燃烧燃料在回转窑内燃烧后，形成高温。通过燃烧控制，使燃料燃烧后形成的火焰有一定的长度、形状和稳定性，以保证在回转窑内形成工艺所要求的温度区间，使生料在各个带完成一系列的物理化学变化形成熟料。一、煤粉在回转窑内的燃烧过程任何燃料的燃烧过程都有着火及燃烧两个阶段。由缓慢的氧化反应转变为剧烈的氧化反应（即燃烧）的瞬间叫着火，转变时的最低温度叫着火温度（也称为燃点或着火点）。回转窑内煤粉的燃烧所形成火焰属于湍流扩散火焰，燃烧过程可分为四个阶段：燃料与空气混合燃料与空气加热至一定温度，释放挥发分挥发分着火燃烧放出热量，为固定碳燃烧创造高温条件固定碳着火燃烧及燃尽，释放燃烧产物。参考P192，增加内容。无烟煤挥发分含量低，燃烧温度较高，同时燃烧过程中其焦炭粒子较致密，不利于氧气和燃烧产物CO、CO2的扩散和热的传导，使其燃烧速度降低，燃尽时间较长。因此，在通常气和燃烧产物技术条件下，无烟煤较难用作回转窑，特别是用作预分解窑的燃料。（2）燃烧过程黑火头回火煤粉在回转窑内的燃烧过程比较复杂，煤粉在燃烧的同时，还要向窑尾运动，并且在燃烧过程中，要进行传热，这几方面又相互影响。在回转窑内煤粉以分散状态由喷煤嘴喷出，经过一段距离后才燃烧，煤粉自喷嘴喷出至开始燃烧的这段距离称黑火头。黑火头的长短取决于煤粉干燥预热时间。当水分为1~2%时，一般需要0.03~0.05S。但在煤粉粗湿的情况下，干燥预热的时间要相应延长。温度升高到450~500℃时，挥发分开始逸出，在700~800℃时全部逸出，剩下固定碳。固定碳粒的燃烧是很缓慢的，它的燃烧速度不但与温度高低有关，且与气体扩散速度有很大关系。所以加强气流扰动，以增加气体扩散速度，将大大加速固定碳粒子的燃烧。火焰的传播回火燃料燃烧进程可分为燃料与空气混合、燃料和空气加热到着火温度、挥发分首先起火燃烧和焦炭燃烧及燃尽等四个阶段。混合是燃烧的前提。在高温范围内(如窑内)，燃烧是受颗粒边界层扩散速度控制，而在较低温度范围内(如分解炉内)，燃烧反应速率是受化学反应速度控制。煤粉的挥发分含量对窑内燃烧反应速率的影响较小，而对分解炉内燃料燃烧反应速度影响较大。（3）一次风的作用及一次风量输送煤粉；供给煤的挥发分燃烧所需氧气。通常为6％-8％（4）二次风的作用新型干法窑的二次风温可达1000℃以上。促进煤的燃烧；获得较高的温度；回收热量。调节二、三次风的比例可调节火焰长短。二、火焰温度及其影响因素理论燃烧温度

低位发热量燃料和一次空气带入显热二次空气带入显热化学不完全燃烧损失机械不完全燃烧损失火焰向周围传出热量废气比热容废气量以下因素影响火焰温度。（1）煤的热值；不低于20900KJ/Kg。（2）煤的水分；煤粉中保持1％～1.5％的水分可促进燃烧。（3）煤粉细度（4）燃烧空气量过剩空气系数为1.05～1.15（5）燃烧用助燃空气的预热温度提高二次空气温度，必须要提高冷却机的效率。第8节水泥回转窑对火焰的要求一次风的送风量尽量少，并能使煤风充分混合均匀，尽可能充分利用高温的二次风；燃烧效率和煤粉的燃尽率高火焰形状良好稳定，适应窑况的变化需要，窑内温度场分布合理，避免峰值温度出现，火焰无脉冲现象。火焰形状根据需要调节方便灵活。安全可靠，使用寿命长，不回火，并能适应高温和耐磨。对煤质的适应性要强，可适应煤质波动变化的需要。点火容易升温快，以缩短无效时间，减轻劳动强度。NOx少。一、火焰形状（火焰长度、粗细和完整性）（1）火焰长度L－全焰长度；L1－黑火焰；L2－燃焰长度火焰长度及其分布应与工艺过程相适应。特别是烧成带的火焰长度，必须保证物料有足够大的停留时间，才能煅烧出高质量的熟料。烧成带的火焰长度是火焰的高温部分，约占整个火焰长度的一大半，它所形成的窑皮比较坚固，称为主窑皮；火焰两头部分形成的窑皮比较松散，时长时消是动态过程，被称为松散窑皮区或副窑皮。窑皮形成的长短、厚薄、位置、均匀与否和稳定程度等，是判断火焰质量和性能的依据，同时也是衡量操作水平的重要指标。火焰长度对烧成工艺影响很大，当发热量一定，若不适当地拉长火焰会使烧成带温度降低，过早出现液相，易结圈，还会造成废气温度提高，使煤耗增加等缺点。相反，若火焰太短，高温部分过于集中，易烧垮“窑皮”及衬料，不利于窑的长期安全运转。因此，火焰长度应根据窑内实际情况进行调整。影响火焰长度的因素①气体在窑内的流速对火焰长度的影响一次风速增加，一方面能提高煤粉的有效射程，使火焰拉长，另一方面又使风煤混合均匀，使燃烧速度快，火焰短，这是两个相反的作用。二次空气增加，使火焰外气体流速增加，从而将火焰拉长。②煤粉燃烧速度对火焰长度的影响（a）煤粉细度；（b）二次空气温度；（C）喷煤嘴的形式和直径；（d）煤的挥发分对火焰长度的影响。（18~25%）（2）火焰粗细外廓与窑皮之间保持100～200mm的空隙（3）火焰完整性（4）火焰根部黑火头太短，则煤粉出喷口就燃烧，易烧坏喷煤嘴。一般窑型，黑火头在1m左右；在新型干法窑、多通道燃烧器中，黑火头可以大大缩短，有的基本没有黑火头，所以对其燃烧器喷煤嘴的村质要求较高。（5）良好的火焰形状a)水泥回转窑中理想的火焰；b)火焰过粗过短，无黑火焰；c)火焰过细，黑火头过长；d)火焰形状不规整，偏火；e)尖端返回战蘑菇状不规整火焰二、火焰性能（1）火焰温度熟料的烧成温度为1300～1450℃，要求火焰温度即气体温度应达到1540～1700℃。（2）火焰的性质过剩空气系数；1.05～1.10之间。（3）火焰的强度

火焰强度包括火焰的软硬、方向及发光性等。第9节窑的发热能力和燃烧带的热力强度1.窑的热容量（发热能力）：热容量是指窑在单位时间所发出的热量。2.燃烧带的热力强度燃烧带的热力强度（热负荷）有容积热力强度、表面积热力强度和截面积热力强度。容积热力强度是燃烧带单位容积、单位时间发出的热量燃烧带是火焰在窑内所占据的空间，而烧成带的长度只是燃烧带中温度最高的部分，一般烧成带的长度为燃烧带的0.60~0.65倍。燃烧带热力强度过高会损坏窑衬，所以热力强度的提高受到耐火材料质量的限制，有些工厂燃烧带热力强度控制在（14.14-15）×105kJ/m3h，也有的高达20.9×105kJ/m3h。燃烧带的截面热力强度燃烧带衬料表面热力强度第10节回转窑内的传热1.回转窑内的传热方式传导传热、对流传热、辐射传热。2.简化分析回转窑内的传热2.1热气流热气流是热源，当工作状况稳定时，一定截面上热气流的温度不随时间而改变，它以辐射和对流的方式传热给衬料、物料上表面以及物料中分解出的气体和粉尘，气体传出总的热量为：2.2衬料

衬料起到蓄热器的作用。窑衬暴露在热烟气中时,沿窑回转方向窑衬温度逐渐升高窑衬被埋在物料中时,沿窑回转方向窑衬温度逐渐降低。2.3物料的传热A辐射传热a.火焰的黑度主要取决于固体粒子黑度。对于煤粉火焰来说，与没的种类、燃烧过程及是否向火焰中补充固体颗粒有关。火焰黑度可近似等于1。b火焰温度

辐射传热与火焰温度4次方变化。c窑衬与物料平均温度物料上表面温度，取决于物料截面上温度均匀性。窑转速增加，物料翻滚次数增多，物料越均匀。但窑速过高，变化不明显。必须同时考虑物料在各带的停留时间。B传导传热

a.衬料起到蓄热器的作用，把热量传给物料。b.1kg生料粉表面积300㎡/㎏，窑内堆积物料的传热面积仅0.12~0.13㎡。C对流传热a.α与气体流速有关，但受到限制。b.传热面积同样很小。在回转窑内高温带和低温带，气固之间的传热方式是不同的。气流温度在1000℃以上的高温带，辐射传热占主导地位，而对流及传导的换热量很小（不足10%）。在气流温度低于1000℃的低温带，辐射传热退居次要地位，而对流和传导速率主要影响换热过程，此时气固之间的换热面积成为热交换快慢的主要因素。烧成带与分解带由于气流温度较高，燃烧后的烟气中含有大量CO2和碳粒子等固体颗粒，同时又有较大的辐射空间，在这两带辐射传热占很大的比例。烧成带与分解带又不同，分解带的物料需要大量的热量，而烧成带的物料，并不需要很多的热量，而需要保持一定的温度和足够的停留时间。新型干法窑绝大部分碳酸盐分解移到窑外分解炉内进行，在分解炉内物料处于悬浮状态下进行热交换，传热效率很高。在干燥带与预热带，气流温度波动在1000~300℃。该带以对流和传导传热为主。这部分加强传热的主要措施是增加它们的热交换面积。新型干法窑，如悬浮预热器窑由于物料悬浮在热气流中，热烟气与物料的接触面积大，使废气温度大大降低，从而减少了废气热损失，提高了热效率。冷却带的传热与干燥预热带基本相同，在该带，熟料不是接受热的主要对象，相反是传出热量的主体，熟料以辐射和传导的方式传热给衬料，又以对流方式传热给二次风，使其温度升高，预热了二次风，熟料本身被冷却。第11节回转窑热经济分析煅烧1kg水泥熟料，理论上只需要消耗的热量为1700~1750KJ。理论上需要的热量与实际消耗的热量之比，称为回转窑的热效率第12节回转窑结构1－筒体；2－轮带；3－托轮；4－大齿轮；5－小齿轮；6－烟室；7－样凤机；8－电收尘器；9－烟囱；10－煤粉仓；11－喷煤管；12－喂料管；13－冷却机一、筒体钢质圆筒，直径2～6m，长度30～200m。筒体外有若干道轮带，安放在相对应的托轮上，为使物料能由窑尾逐渐向窑前运动，筒体一般有3％～5％的斜度。为保护筒体，筒体内镶砌有100～230mm厚的耐火村料。1筒体形状直筒型一端扩大型

冷端扩大，提高预烧能力，降低出窑废气温度，降低热耗，减小窑尾风速。大型悬浮预热器窑也有采用扩大冷端直径的。热端扩大，提高烧成能力，有利于提高窑产量，减少结圈。但若不相应提高预烧能力，会使窑尾废气温度升高。两端扩大型，省钢材，但中间风速大。

湿法长窑——冷端扩大直径较小的窑——热端扩大新型干法回转窑——直筒形。2规格

长度是从前窑口到后窑口的总长。直径是指窑筒体的公称直径。

5000t/dφ4.8mx72m

φ3.5mx3.3mx3.5mx148m筒体刚度1增加钢板厚度一般18~50mm大型窑30~60mm

2.焊接筒体

烧成带筒体表面温度较高，铆接的铆钉杆易过热伸长失去初应力，造成铆钉松动，使筒体变形。3.加强轮带刚度

保证轮带有足够的刚度，以增强窑筒体的刚度。选择适当的轮带与筒体垫板之间的间隙，使筒体在热态下与轮带呈无间隙的紧密配合，否则起不到增强窑筒体刚度的作用。要防止由于轮带与筒体间隙过小而使筒体产生缩颈。预解窑入窑物料分解率大于90%，烧成带长度占回转窑长度的50%左右。窑皮的长度为(5.5~6D)左右，窑皮之后的筒体因失去了窑皮的保护作用而表面温度增高，因增产而强化窑内煅烧造成窑皮后的筒体表面温度经常在400℃左右。按照等支撑反力原则分配跨距，第Ⅰ档、第Ⅱ档轮带和支撑装置都将处于高温区域，容易因为轮带与垫板两者的间隙不当或即使有合适的间隙但因操作不当，窑升温速度太快产生筒体“缩颈”，一旦产生“缩颈”，耐火砖很难砌牢，影响窑的运转率。l一轮带；2一托轮；3一托轮轴承，4一挡轮；5一底座二、支承装置轮带附近筒体变形最大，不应安装在筒体的接缝处。轮带在运转中受到接触应力和弯曲应力的作用，使表面呈片状剥落、龟裂，有时径向断面上还出现断裂，所以要求轮带要有足够抵抗接触应力和弯曲应力的能力。1.轮带的型式

A.矩形轮带断面是实心矩形，形状简单，由于断面是整体，铸造缺陷相对来说不显突出，裂缝少。矩形轮带加固筒体的作用较好，既可以铸造，也可以锻造，是目前国内外大型窑应用较多的一种。B.箱形轮带刚性大，有利于增强筒体的刚度，散热较好。与矩形轮带相比可节约钢材，但由于截面形状复杂，铸造时，在冷缩过程中易产生裂缝等缺陷，这些缺陷有时导致横截面断裂。2.轮带在筒体上的安装A.活套式轮带与筒体垫板之间要留有间隙，以弥补温差引起的热膨胀量，故把轮带活套于垫板上。为适应筒体的热膨胀，轮带内径与垫板外径留有间隙，合适的间隙应使窑在正常生产中，轮带正好箍住筒体垫板，既无过盈又无缝隙，这样使轮带下的筒体变形与轮带变形一样，既起到加强筒体径向刚度的作用，又不致产生大的热应力。垫板与挡圈一起铆接在筒体上。垫板被分成两段，可节约钢板，但这种安装方式限制了筒体的自由膨胀，轮带与筒体的热应力较大，目前很少使用。垫板形式垫板一端自由，一端与筒体焊接，轮带与垫板间留有的间隙，它既可以控制热应力又可以充分利用轮带的刚性，使之对筒体起到加固作用，应用较多。2.轮带与筒体一体化结构轮带既作为支撑部件，又是筒体的一部分；采用焊接方式与筒体固定连接，代替了现有的套装方式，提高了筒体的刚性。A.实心铸钢结构提高了轮带下筒体刚度，延长了耐火砖和轮带寿命，散热较好，温度应力小；但质量较大，消耗钢材较多。B.箱形轮带热应力小，筒体径向变形小，可以减轻窑体重量，节约钢材。但是制造比较困难焊接工作量大。3.槽齿轮带在轮带内面均等地设置齿台，两齿台之间有凹槽，对称的桥形板放在齿台内，两端有X形定位板。桥形板与齿台之间设置楔形块，使桥形板稳定。窑在运转时，作用力通过桥形板、楔形块传至轮带内的齿台，呈切线方向受力，这比常规使用的浮动式轮带直接受力要小得多。三、托轮与窑体窜动1.托轮安装2.托轮及其轴承托轮的直径一般为轮带直径的1/4，宽度一般比轮带宽50~100mm。自动调位托轮是在窑一侧的一对托轮下设置弹簧偏摆架。当窑在运转时出现架偏斜，托轮受力，则托轮下的偏摆架自动调位，使托轮面与轮带面始终保持良好的接触。由于托轮自动调位，减缓了窑的上下窜动，因而不需设置挡轮。同时使窑的两端偏摆量减小，有利于窑头窑尾的密封。传动托轮，在槽齿轮带和自动调位托轮的基础上，由于轮带和托轮保持良好的面接触，其接触均衡、磨损量小，因而可以用托轮直接和轮带接触，取消大小齿轮，直接用液压电动机、行星式减速机、万向联轴器带动托轮，使窑运转。3.回转窑筒体的窜动计算表明，合力Q仅为摩擦力的1/2~1/8，虽不能克服轮带与托轮之间的摩擦力而使筒体向下滑动，但由于轮带与托轮接触处产生弹性变形而造成弹性滑动，导致筒体向下窜动。改变摩擦因数法歪斜托轮轴线法四、挡轮回转窑筒体是以3％～5％的斜度支承在托轮支承装置上，当窑回转时，回转窑筒体是要上、下窜动的，但这个窜动必须限制在一定范围之内。为了及时观察或控制窑的窜动，在某道（一般靠近大齿轮的一道）轮带两侧设有挡轮。挡轮为我们指出筒体在托轮上的运转位置是否正确，并起到限制或控制筒体轴向窜动的作用。1.不吃力挡轮（信号挡轮）2.吃力挡轮3.液压挡轮8~12h，移动1~2个周期五、传动装置1.传动装置的作用和组成水泥回转窑是慢速转动的煅烧设备，窑型、安装斜度和煅烧要求的不同，回转窑的转速也有区别，窑速一般控制在0.5～3.0r/min之间，新型干法回转窑的窑速可达3.8r/min。传动装置的作用就是把原动力传递给筒体并减小到所要求的转速。回转窑的传动装置由电动机、减速机和大小齿轮所组成。2.大齿轮安装大齿轮的中心线必须与筒体中心线重合；大齿轮通常制成两半或数块，用螺栓将其连接在一起；大齿轮一般安装在靠近窑筒体中部，远离热端。A切向连接大齿轮固定在筒体切线方向的弹簧板上。弹簧板宽与齿轮相等，一端成切线与垫板及窑固定在一起，一端用螺栓与大齿轮接合在一起，接合处可以插入垫板，以调节大齿轮中心与窑体中心位置。具有较大的弹性，能减少因筒体弯曲或开、停车时的冲击对大、小齿轮的影响；缺点是安装较困难，中心不易找准，齿轮制造困难。制造简单、安装容易、大齿轮可以调面使用等优点，但在传递动力时，弹性程度较差。B轴向连接3.传动装置的特点传动比大；平滑无级调速，调节范围宽；（1:3~1:4）启动力矩大。4.传动方式A.减速机传动布局紧凑，占地面积小，传动效率高，结构简单，部件少，安装调整方便，故障少，部件使用寿命长，安全可靠。B.减速机与半敞式齿轮组合传动减速机外形尺寸小，同时减速机远离窑体，减少了受热辐射的影响，便于检修。占地面积大，效率低，耗油多，齿轮磨损快，安装修理、维护都比较麻烦。3.双传动零部件外形小，设备重量轻。齿的受力减少一半，可防止因齿宽过大、受力不均匀而造成齿轮的过早损坏。大齿轮同时与两个小齿轮接触，力点增多，运转平稳。安装与维修工作量增加。六、密封装置1.迷宫式密封装置其原理是让空气流经曲折的通道，产生流体阻力，使漏风量减少。迷宫式密封结构简单，没有接触面，不存在磨损问题，同时不受筒体窜动的影响。相邻迷宫圈间的间隙一般不小于40mm。间隙越大，迷宫数量越少，密封效果也就越差。迷宫式密封适用于气体压力小的地方或与其他密封结合使用。2.弹簧杠杆式密封弹簧杠杆式窑尾密封如图所示，端面摩擦密封主要由烟室上的固定环和若干块随窑回转的活动扇形板来实现。后者由铰链支撑于窑筒体末端延伸的部分，借助于拉力弹簧和杠杆机构，把扇形板压向烟室的固定环上，保持紧密接触。扇形板外圆与环形内表面之间的间隙可通过调整机构控制。由于扇形板是随窑转动的，不受筒体偏摆的影响，所以间隙可以调到小至0.5mm，既允许扇形板轴向浮动，又能实现较好的密封。优点是运动件比较轻巧灵活，便于调整，密封效果不错。但零件必须加工精确，安装调整仔细。3.石墨块密封石墨块在钢丝绳及钢带的压力下可以沿固定槽自由活动并紧贴筒体周围。紧贴筒外壁的石墨块相互配合可以阻止空气从缝隙处漏入窑内。石墨块之外套有一圈钢丝绳，此钢丝绳绕过滑轮后，两端各悬挂重锤，使石墨块始终受径向压力，由于筒体与石墨块之间的紧密接触，冷空气几乎完全被阻止漏入窑内，密封效果好。石墨有自润滑性，摩擦功率消耗少，筒体不易磨损；石墨能耐高温抗氧化、不变形，使用寿命长。缺点是下部石墨块有时会被小颗粒卡住，不能复位。用于窑头的密封弹簧易受热失效，石墨块磨损较快。4.移动滑环式密封由三道密封环节组成，主要一道由密封槽5和与它一起配合的密封环6组成，后者固定不动，前者通过导向键槽4随窑一起转动，活套在窑体上，当窑体窜动时，无阻碍。环向压圈2主要防止漏风，3为密封垫板，它们组成第二道密封。第三道由四块弧形不锈钢板8构成，主要防止粉料流向其他两道密封。这种密封装置用于预分解窑的窑尾，效果较好。序号9为12个相互衔接的耐热钢回料勺，随窑一起回转，能及时将窑口溢流出的物料舀起，撒在烟室斜坡上再流入窑内。5.新型复合柔性密封采用新型耐高温、耐磨损的半柔性材料，做成密闭的整体形锥体，能很好地适应回转窑端部的复杂运动，使用时其一端密闭地固定在窑尾烟室及窑头罩上，另一端用张紧装置柔性地张紧在回转窑的筒体上，有效地消除了回转窑轴向、径向和环向间隙，实现了无间隙密封，且内部辅助设置了自动回灰和反射板装置，密封效果好。七、喂料装置一、燃烧器发展简介20世纪70年代以前，回转窑广泛使用单通道煤粉燃烧器。70年代，出现了双通道燃烧器，性能得以改善。80年代相继出现三通道、四通道、五通道燃烧器，以适应燃料和窑况变化的需要。燃烧器的发展，强化了燃料的燃烧，充分发挥了燃料燃烧的热效率。二、单通道燃烧器

单通道喷煤管结构简单，是一根很长的前端有一小段较小直径通常被称为喷嘴的圆管。单通道喷煤管是利用一次空气直接将煤粉喷入窑内，因为煤粉和空气之间相对速度为零，使气、煤混合物的燃烧不良，在喷煤管前端保持一段“黑火头”。(1)一次风量大(20~40%)；(2)烧成温度不易提高；(3)煤粉的品质要求高；(4)容易发生结圈、结皮、结块等工艺事故；(5)火焰形状不易控制；(6)NO2有害气体多。三、多通道煤粉燃烧器1.多通道燃烧器的功能降低一次风用量，增加对高温二次风的利用，提高系统热效率。增加煤粉与燃烧空气的混合，提高燃烧速率。增强燃烧器推力，加强对二次风的捐卷，提高火焰温度。增加对各通道风量、风速的调节手段，使火焰形状和温度场容易按需要灵活控制。有利于低挥发分、低活性燃料的利用。提高窑系统生产效率，实现优质、高产、低耗和减少NOx生成量的目标。燃烧器的推力，系指一次风提供的动量和单位时间输送空气的流量。即：燃烧推力＝单位时间一次风量×一次风出口风速燃烧器推力增大时，火焰缩短，反之，延长。燃烧器推力应控制在合理范围。2.三通道煤粉燃烧器工作原理三通道喷煤管利用直流、旋流组成的射流方式来强化煤粉燃烧。其特点是将喷出的空气分为多股，即内风、外风和煤风，各有不同的风速和方向，从而形成多个通道。内风通道出口端装有旋流叶片，所以内风又称旋流风。采用旋流风可以在火焰中心形成断面近似呈柳叶形的低压或负压区，从而造成回流，以便卷吸高温烟气。其旋转射流在初期湍流强度大、混合强烈，动量和热量传递迅速。煤风采用高压输送，煤粉浓度高，流速较低，且风量较小，着火所需求的热量就比较少，所以有良好的着火性能。在保证不发生回火的条件下接近输送粉料的速度(20~40m/s)。外风采用直流风，直流射流早期湍流强度并不是很大，但具有很强的穿透能力，使得煤粉气流着火后的末端湍流强度增加，强化了固定碳的燃尽。外风风压很高，风速一般也较高，故可以增强外风卷吸炽热燃烧烟气的能力。内外净风出口速度可高达(75~210m/s)。内、外流风把煤风加在中间，利用其速度差、方向差和压力差使煤粉与一次风充分混合。内风、煤风和外风采用同轴套管方式制作，喷出后的混合过程是逐渐进行的。分级燃烧使三通道燃烧器的内、外风和整个燃烧过程更加合理，也使燃烧过程中的有害产物生成量减少。煤风三者的总风量，只相当于单通道喷煤管燃烧空气量的8~12%，故可大大减少煤粉气流着火所需的热能，并可充分利用熟料冷却机排出的热气流。3.三通道煤粉燃烧器的结构4.几种三通道燃烧器的结构其外风道为轴流并向外扩展，内风道为旋流亦向外扩散，煤风为轴流也向外扩散，中间通道为油管通道。各个通道出口截面均可调节。特点是：外风道为轴流向内收缩，内风道为旋流向外扩展，煤风道为轴流不扩展，各通道出口截面可以调节。特点是：外风道由均匀分布的小圆孔织成，超音速风速，内风道为旋流向外扩展，煤风道为轴流向外扩展，各通道出口截面可以调节。特点是：外风道为轴流，并没有锥角缩口。内风道为旋流向外扩散，煤风道为直通式轴流，中心管端部结合圆锥台型端盖，以利煤风混合和稳定火馅。5.几种多通道煤粉燃烧器介绍AKHD公司PYRO-Jet燃烧器超音速煤粉燃烧器高压煤粉燃烧器原理图PYRO-Jet喷嘴不像一般低压三通道喷嘴那样是从环形缝隙喷出，而是从沿喷嘴外园排成环状的8-18个独立风嘴喷出，其压力为1巴左右，由一个旋转活塞风机供风。喷射嘴的作用是为了将高温二次风卷向喷嘴，以加快煤粉燃烧。B法国皮拉德公司Rotaflam型煤粉燃烧器①油或气枪中心套管配有火焰稳定器，可使火焰根部产生一个较大回流区，以确保火焰燃烧稳定。②原来三通道燃烧器的旋流风设置在煤风之内，RotafIam燃烧器旋流风设置在轴流风与煤风之间，以延缓煤粉与空气的混合，从而适当降低火焰温度。③采用拢焰罩，可避免气流迅速扩张，产生“盆状效应”，使火焰形状更加合理，避免窑头高温，延长窑口护铁的使用寿命。④外净风由环形间隙喷射改为间断的小孔喷射，二次风能从相隔小孔的缝隙中进入火焰根部，使火焰集中有力，同时使CO2含量高的燃烧气体在火焰根部回流，降低O2含量，避免生成过多的NOx气体。⑤可以在操作状态下通过调整各个通道间的相对位置，改变出口端部截面积，以调整火焰。⑥由于火焰根部前几米具有良好的形状，可使火焰最高温度峰值降低，使火焰温度更趋均匀，有利于保护窑皮，防止结圈。

中心风的作用①防止煤粉回流堵塞燃烧器喷出口；②冷却燃烧器端部，保护喷头；③火焰更稳定；④减少有害气体NOx的生成.CDuoflex燃烧器保持一次风量（6%~8%）的前提下，优化一次风风压和喷出速度，大幅度提高燃烧器推动力，强化燃烧速度，同时维持风机较低单位电耗。为降低阻力，旋流风和轴流风在出口端较大空间预混合，之后由同一通道喷出。由于喷煤管前端的缩口，使轴流风相混时赋有趋向中心的流场，对旋流风具有较强的穿透力，以利一次风保持很高的旋流强度，有助于对燃烧烟气的卷吸回流作用。将煤风置于旋流风和轴流风包围中，借以提