拉法基窑工艺知识培训教程-煅烧工艺

拉法基窑工艺知识培训教程-煅烧工艺煅烧工艺简介基础：工艺简介：窑系统说明窑煅烧工艺带目的—增进理解：窑系统的益处与制约设备选择、熟料化学和工艺控制之间的交互作用

你能够成为水泥回转窑煅烧工艺专家回转窑类型湿法窑WSK,PLD,SEA,(RMDK1,K2)半干法窑法国Lafarge干法窑STC,BFD,KAM,ALP,SCK,EXSK4,JPAK1,BTH预热器窑WHL,(Demopolis),BTH,JPAK2预分解窑EXSK5,RMD,SCKII,(Balcones)1.52.53.54.55.5百万BTU/t湿法长窑干法长窑预热器窑预分解窑窑热耗回转窑长度干燥带预热带分解带烧成带冷却带窑类型湿法长窑预热器窑预分解窑55to60%干法长窑窑尾窑工艺窑头85to90%回转窑的演变降低每吨熟料的资金费用主要动力降低热耗间接利益最大的利益是从湿到干环境问题新窑设计中的动力

运行：在理解工艺制约的同时，充分利用其优势湿法工艺进料以泥浆状进入窑水分含量达到40%增加的干燥带要求窑比干法窑长需要更多的燃料优势进料混合均匀一致较低的粉尘损耗更适合潮湿气候地区使用湿法工艺运行说明小窑无规模经济固定成本高热耗高浪费燃料强大的工艺废弃燃料使用水分高的原料砖使用寿命限制烧成带中热载荷高半干法工艺回转炉篦子加热机工艺或立波尔窑窑出口气体通过粒状料层部分煅烧分解的生料进入窑调节窑非常困难。材料篦材料：结节进料=半湿工艺颗粒进料=半干工艺至窑120°C350°C900°C400°C辅助烟道

低温烟室=干燥

高温烟室=除碳至旋风器来自旋风器干法工艺窑尾温度高典型的，在进料端有链条带适合联合发电问题燃烧排放操作者控制习惯链条带链条带在短窑中提供大的表面面积

如果没有链带，热耗就会很高，但是可以回收利用(Alpena

厂)范例：12’x450’回转窑;750t/d (3.6x135m) 18,750ft2链条带： (1742m2)

等效窑的长度=500’ (150m)

即，等效窑长度(在相同的热交换下)=950’(285m)链带设计最适宜的：降低热耗vs粉尘的产生增加链带，热耗得到改善粉尘是重要的热交换机制带走粉尘S.A.

2x链带S.A.粉尘产生总是一种限制因数链条加快气体流速V粉尘增加=kV2湿法窑–有捕获粉尘的可能性塑性带中的泥浆流动问题干法窑–限制粉尘产生捕获能力差一致的链条密度干法长窑工艺

运行说明竞争性强如果整个工艺（工厂）得到优化标准常数–成本特别低合理的热耗不是预分解炉也不是湿法工艺不是“被迫”使用废燃料挥发循环必须得到验证与控制BTH,JPA有过烧的趋势煅烧带长，质量低预热器回转窑进料被加热并部分分解在旋风筒中由窑排出的气体加热并部分分解热交换机理在旋风器中，悬浮冷料与高温气体预热器阻塞窑出口气体中的碱金属、硫、氯的浓度高常常需要进行旁路逆流对顺流流动温度高温流体（气体）低温流体(粉尘)温度高温流体（气体）低温流体(粉尘)冷流体出口温度能超过高温流体的出口温度理想的是，要求长热交换器冷气与高温气流体在出口温度接近常常快一些在入口温度差大一些旋风器扬料板锁风阀燃烧空气进行的预分解经过回旋窑（AT）经过独立三次风管(AS)任一或任一或在预热器内(在线)在独立分解炉(离线)预分解系统带预分解炉的4级预热器煅烧预分解炉预分解炉的优点（加热器系统中）

回转窑尺寸更小窑筒体热负荷低耐火材料使用寿命延长生产能力高（每窑10000吨/天）独立的分解燃料控制窑运行更稳定预分解采用低等级燃料停机次数少（稳定性，耐火材料使用寿命）增加现有预热器窑的生产能力挥发问题更容易控制1) 燃料分布2) 停留时间3) 有优势的空气-烟气供应4) 生料/燃料/空气混合一致预分解炉燃烧性能问题干法窑湿法窑热分布图预热器窑预分解窑热分布图窑内带的划分1) 游离水蒸发2) 黏土化合水的脱水3) 分解4) 烧结5) 冷却蒸发带

(100-400°C)100-400°C:

H2O(l)+热量

H2O(g)

H=+44.2kJ/mol湿法窑脱水带

(350-650°C)350-650°C:黏土脱离结晶水

2SiO2•Al2O3•2H2O+加热

2SiO2•Al2O3+2H2O

H=+274kJ/mol400°C:碳酸镁分解 MgCO3+加热

MgO+CO2

H=+120kJ/mol有机物与硫化物的蒸发、氧化 FeS2+O2

Fe2O3+SO3550°C:碳酸钙分解900°C纯态由于不纯和酸性环境，出现较早分解带

(600-1200°C)600-900C黏土矿物分解为氧化物

Al2O3•SiO2

Al2O3+SiO2与黏土氧化物发生固溶反应 CaO,SiO2,Al2O3

CA,C12A7,CS,C2S.CC,C2S

850-900°C碳酸钙快速分解

CaCO3

CaO+CO2

H=+474kJ/mol游离石灰先与氧化硅反应

2CaO+SiO2

2CaO.SiO2

H=-143kJ/mol游离石灰然后与氧化铝和铁反应

2CaO+Al2O3,Fe2O3

2CaO.Al2O3,2CaO.Fe2O3

煅烧带碳酸盐分解速度

材料温度决定CaCO3至CO2分解的局部压力气体温度控制从脱碳材料向SiO2、Fe2O3、Al2O3晶体的热传送CO2局部压力CaCO3的分解压力和燃烧气体压力的总量分解带(600-1200°C)在850-900°C游离CaO与SO3化合生成无水石膏

CaO+SO3

CaSO4SO3影响化合物形成

CaO+Na2O,K2O

Na2SO4,K2SO4,3K2SO4.Na2SO4如果碱金属过剩

Na2O+C3A

NaC8A3 K2O+C2S

KC23S12

Sowhat?碱性硫酸盐的反应

(850-900°C)碱平衡的改变可能改变质量熟料取样中通常不被注意的反应循环不稳定凝固时间、强度、流动问题形成结皮、结圈3(K2SO4.Na2SO4)双盐:硫酸钾镁钙、钾石膏流动问题NaC8A3凝固时间短、水要求多强度发展低KC23S12表现如C2S;但是化合稳定，不会形成C3S更低的C3S(强度)、更高的f-CaO(凝固时间)

窑操作员观看烧成带开始

上过渡带(5-15min)烧成放热反应开始与燃烧相似反应开始，称为“燃点”燃点材料温度上升地非常快肉眼可见烧成带以及在火焰的下面材料在5-6英尺之内从黑变白随着烧成的进展出现熔化材料开始黏附在衬料和窑皮上然后，开始在~45度角翻滚熟料烧成带

(1200-1450°C)1200°CB-矿(C2S)彻底形成 2CaO+SiO2

2CaO.SiO2

H=-125kJ/molC12A7,CaO成为C3AC4AF的固溶体 4CaO+Al2O3+Fe2O3

C4AF

H=-50.4kJ/mol1250-1300°CC3A和C4AF熔解并组成熔剂。碱,SO3的挥发 R2SO4,CaSO4+加热

R2O,CaO+SO2

+1/2O2

如果是还原条件:Fe2O3

2FeO+1/2O21310-1450°C CaO+C2S

C3S

H=-125kJ/mol流体存在有促进作用;也是固体-固体反应。限度低：很难精确界定烧成带结束的位置大概在距离窑出料口从2-3英尺到15英尺处取决于材料在焙烧带中的温度燃烧器管道的位置很重要有一个通常的规定，窑皮的前端为烧成带终端。 窑操作员肉眼观察烧成带尾部

冷却带

(1400-1250°C)1400°Cto1250°C

-C2S结晶生成更容易脱水的ß-C2S如果缓慢冷却C3S会分解为C2S,CaO(双折射)碱性硫酸盐从熔体中沉淀C3A与C4AF结晶熔化的硫酸盐结晶相图

吸收热 (kJ/kg熟料)1) 生料从20加热到450°C 7142) 黏土脱水 1683) 材料从450°加热到900°C 8204) 900°C分解 19955) 分解的材料从900°C加热到1400°C 5256) 熔化加热 105 4327

释放热1) 脱水黏土结晶 422) 熟料相形成放热反应 4203) 熟料从1400°C冷却到20°C 15124) 气体从900°C冷却到20°C 588 2562生产1公斤熟料需要的热量 1765窑中的反应热量结论窑系统设计降低资金成本每个系统都有其优势和劣势热负荷为重要参数热输入分解-数量熟料化-质量复杂、不明显的热反应解释运行反应对质量的重要影响一次空气： 经燃烧器管道引入的燃烧空气。二次空气： 来自邻近工艺的燃烧空气。三次空气： 有代表性的是，来自熟料冷却机的气体。从不邻近燃烧器的工艺中某处引进的燃烧空气。其特点是高温熟料冷却机的气体在分解炉中使用,