硅酸盐水泥熟料的煅烧课件.ppt

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1、第五章第五章 硅酸盐水泥熟料的煅烧硅酸盐水泥熟料的煅烧本章主要内容：本章主要内容： 本章主要介绍新型干法水泥生产过程中的本章主要介绍新型干法水泥生产过程中的熟料煅烧技术以及煅烧过程中的物理化学变熟料煅烧技术以及煅烧过程中的物理化学变化，以旋风筒化，以旋风筒换热管道换热管道分解炉分解炉回转回转窑窑冷却机为主线，着重介绍当代水泥工业冷却机为主线，着重介绍当代水泥工业发展的主流和最先进的煅烧工艺及设备、生发展的主流和最先进的煅烧工艺及设备、生产过程的控制调节等。产过程的控制调节等。 研究方法：研究方法： 在实验室内进行在实验室内进行 在试验窑与生产窑上进行在试验窑与生产窑上进行 第第5次课：理论课次

2、课：理论课 主要教学内容主要教学内容： 5.1 生料在煅烧过程中的物理与化学变化生料在煅烧过程中的物理与化学变化 重点重点：生料在煅烧过程中的物理与化学变化：生料在煅烧过程中的物理与化学变化 教学目的要求教学目的要求 . 掌握碳酸盐的分解反应、掌握碳酸盐的分解反应、过程和特点过程和特点，了解影响因素；，了解影响因素； . 掌握固相反应过程和掌握固相反应过程和特点特点，了解影响固相反应的因素；，了解影响固相反应的因素； 3 . 了解熟料烧结的过程，了解熟料烧结的过程，掌握影响熟料烧结的因素掌握影响熟料烧结的因素； 4 . 掌握熟料冷却的目的、冷却方式、冷却的作用掌握熟料冷却的目的、冷却方式、冷却

3、的作用； 教学方法与手段：教学方法与手段： 讲授 板书与多媒体相结合作业题：作业题：1.1.简述碳酸盐的分解过程。简述碳酸盐的分解过程。2.2.固相反应有什么的特点？采取哪些措施可加速固固相反应有什么的特点？采取哪些措施可加速固相反应的进行相反应的进行? ?3.3.简述熟料的烧结过程。影响熟料烧结的因素有哪简述熟料的烧结过程。影响熟料烧结的因素有哪些？些？4.4.熟料冷却的目的是什么？硅酸盐水泥熟料采取哪熟料冷却的目的是什么？硅酸盐水泥熟料采取哪种冷却方式？为什么？种冷却方式？为什么？ 回转窑内回转窑内”带带”的划分及其作用的划分及其作用 1.干燥带 物料温度20150 气体温度200400

4、2.预热带 物料温度150750 气体温度4001000 3.碳酸盐分解带 物料温度7501000 气体温度10001400 4.放热反应带 物料温度10001300 气体温度14001600 5.烧成带 物料温度13001450-1300 气体温度16501700 6.冷却带5.1生料在煅烧过程中的物理化学变化生料在煅烧过程中的物理化学变化干燥（自由水蒸发）干燥（自由水蒸发）吸热 100150粘土质原料脱水粘土质原料脱水 吸热吸热 450碳酸盐分解碳酸盐分解 强吸热强吸热 900固相反应固相反应 放热放热 8001200熟料烧结熟料烧结 微吸热 130014501300熟料冷却熟料冷却 放热

5、 1300一、干燥与脱水一、干燥与脱水 1.干燥：干燥：生物料中自由水分的蒸发生物料中自由水分的蒸发 蒸发温度：蒸发温度：100 生料中自由水量因生产方法与窑型不同而异：生料中自由水量因生产方法与窑型不同而异：干法窑干法窑1 立窑、半干法立波尔窑：立窑、半干法立波尔窑：12 15 湿法窑：湿法窑：3040 半湿法立波尔窑：半湿法立波尔窑：18 22 2.2.脱脱 水水 脱水是指粘土矿物分解放出化合水脱水是指粘土矿物分解放出化合水 。 层间吸附水：以水分子状态层间吸附水：以水分子状态 水存在形式：水存在形式： 脱水温度：脱水温度：100100左右左右 晶体配位水：晶体配位水：OHOH- - 脱水

6、温度：脱水温度：400400600600以上以上脱水反应脱水反应（两种观点）：两种观点）： 产生无水铝硅酸盐（产生无水铝硅酸盐（偏高岭土）：偏高岭土）： AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 20 0 AlAl2 20 03 32SiO2SiO2 2 + 2H+ 2H2 2O O 高岭土高岭土 偏高岭土偏高岭土 分解为无定形氧化硅与氧化铝分解为无定形氧化硅与氧化铝 AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 20 0 AlAl2 20 03 3 + 2SiO+ 2SiO2 2 + 2H+ 2H2 2O O 二二. .碳酸盐分解碳酸盐分解1.1.分解反应分解

7、反应 MgC0MgC03 3 MgO MgO + CO + CO2 2(1047(10471214)J/g1214)J/g CaC0 CaC03 3 CaO CaO + CO + CO2 21645 J/g1645 J/g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出COCO2 2的过程称碳酸盐分解。的过程称碳酸盐分解。碳酸镁的分解温度始于碳酸镁的分解温度始于402402480480左右，最高分解温度左右，最高分解温度700700左右；左右；碳酸钙在碳酸钙在600600时就有微弱分解发生，但快速分解温度在时就有微弱分解发生，但快速分

8、解温度在812812928928之间变化之间变化 2.2.分解特点分解特点 可逆反应；可逆反应；强吸热反应；强吸热反应； 每每1 kg1 kg纯碳酸钙在纯碳酸钙在890890时分解吸收热量为时分解吸收热量为1645J/g1645J/g，是，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；热量约占预分解窑的二分之一；反应起始温度较低；反应起始温度较低；分解温度与分解温度与COCO2 2分压和矿物结晶程度有关分压和矿物结晶程度有关 。3. 3. 碳酸钙的分解过程碳酸钙的分解过程热气流向颗粒表面的传热过程；热气流向

9、颗粒表面的传热过程； 热量由表面以传导方式向分解面传递的过程；热量由表面以传导方式向分解面传递的过程；碳酸钙在一定温度下吸收热量，进行分解并放出碳酸钙在一定温度下吸收热量，进行分解并放出COCO2 2的化学过程；的化学过程；分解放出的分解放出的COCO2 2，穿过，穿过CaOCaO层向表面扩散的传质过程；层向表面扩散的传质过程；表面的表面的COCO2 2向周围介质气流扩散的过程。向周围介质气流扩散的过程。 即即: :两个传热过程、一个传质过程和两个化学反应过程。两个传热过程、一个传质过程和两个化学反应过程。4.4.影响碳酸钙分解速度的因素影响碳酸钙分解速度的因素温度温度系统中系统中COCO2

10、2分压分压生料细度和颗粒级配生料细度和颗粒级配 生料悬浮分散程度生料悬浮分散程度 石灰质原料的特性石灰质原料的特性 生料中粘土质组分的性质生料中粘土质组分的性质三三. .固相反应固相反应 通常在碳酸钙分解的同时，分解产物通常在碳酸钙分解的同时，分解产物CaOCaO与生与生料中的料中的SiOSiO2 2、FeFe2 2O O3 3、AlAl2 2O O3 3等通过质点的相互等通过质点的相互扩散而进行固相反应，形成熟料矿物。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：固相反应的过程比较复杂，其过程大致如下：1.1.反应过程反应过程800 800 CACA、 CFCF

11、、C C2 2S S开始形成开始形成800800900 900 开始形成开始形成 C C1212A A7 79009001100 1100 C C2 2ASAS 形成后又分解、形成后又分解、 开始形成开始形成C C3 3A A和和 C C4 4AFAF11001100l200 l200 大量形成大量形成C C3 3A A和和C C4 4AFAF，C C2 2S S含量达含量达 最最大值。大值。 l250 l250 液相出现，意味着烧结开始。液相出现，意味着烧结开始。2.2.反应特点反应特点放热反应，固相反应的放热量约为放热反应，固相反应的放热量约为420420500J/g500J/g；非均相反

12、应；非均相反应；固相反应通常需要在较高温度下进行；固相反应通常需要在较高温度下进行； 新生态的物质易于反应；新生态的物质易于反应；3.3.影响固相反应的影响固相反应的主要因素主要因素：生料细度及均匀性生料细度及均匀性 生产上宜使生料的颗粒分布控制在较窄的范生产上宜使生料的颗粒分布控制在较窄的范围内，特别要控制围内，特别要控制0.20.2以上的粗粒。以上的粗粒。原料性质原料性质 温度和时间温度和时间 固相间的压力固相间的压力矿化剂矿化剂四四. . 熟料烧结熟料烧结 1.1.熟料的烧结过程熟料的烧结过程 在高温液相作用下，固相硅酸二钙和氧化钙都在高温液相作用下，固相硅酸二钙和氧化钙都逐步溶解于液相

13、中，硅酸二钙吸收氧化钙形成硅酸逐步溶解于液相中，硅酸二钙吸收氧化钙形成硅酸盐水泥的主要矿物盐水泥的主要矿物硅酸三钙，其反应式如下：硅酸三钙，其反应式如下： C C2 2S + Ca0 CS + Ca0 C3 3S S 随着温度的升高和时间延长，液相量增加随着温度的升高和时间延长，液相量增加, ,液相液相粘度降低，氧化钙、硅酸二钙不断溶解、扩散，硅粘度降低，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，

14、物料逐渐由疏时，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。程为熟料的烧结过程，简称熟料烧结。 130014501300称为熟料的烧结温度。在此温度范围内大致需要1020min完成熟料烧结过程。 2.2.影响熟料烧结过程的因素影响熟料烧结过程的因素 最低共熔温度：最低共熔温度： 物料在加热过程中，两种或两种以上组分开始物料在加热过程中，两种或两种以上组分开始出现液相的温度称为最低共熔温度。最低共熔温度出现液相的温度称为最低共熔温度。最低共熔温度决定于系统组分的数目和性质。决定于

15、系统组分的数目和性质。 组分的数目和性质都影响系统的最低共熔温度组分的数目和性质都影响系统的最低共熔温度。硅酸盐。硅酸盐水泥熟料一般有氧化镁、氧化纳、氧化钾、硫矸、氧化钛、水泥熟料一般有氧化镁、氧化纳、氧化钾、硫矸、氧化钛、氧化磷等次要氧化物，氧化磷等次要氧化物，最低共熔温度约为最低共熔温度约为12501250左右左右。 适量的矿化剂与其他微量元素等可以降低最低共熔温度，适量的矿化剂与其他微量元素等可以降低最低共熔温度，使熟料烧结所需的液相提前出现（约使熟料烧结所需的液相提前出现（约12501250），但含量过多），但含量过多时，会对熟料质量造成影响，对其含量要有一定限制。时，会对熟料质量造成

16、影响，对其含量要有一定限制。液相量液相量 液相量与组分的性质、含量及熟料烧结温度液相量与组分的性质、含量及熟料烧结温度有关有关，所以不同的生料成分与煅烧温度等对液相，所以不同的生料成分与煅烧温度等对液相量有很大影响，一般量有很大影响，一般水泥熟料煅烧阶段的液相量水泥熟料煅烧阶段的液相量约为约为20%20%30%30%。烧结范围：烧结范围：P P66 通常硅酸盐水泥熟料的通常硅酸盐水泥熟料的烧结范围约为烧结范围约为150150液相粘度液相粘度 粘度对烧结的影响：粘度对烧结的影响： 液相粘度对硅酸三钙的形成影响较大。液相粘度对硅酸三钙的形成影响较大。粘度小，液相中粘度小，液相中质点的扩散速度增加，

17、有利于硅酸三钙的形成。质点的扩散速度增加，有利于硅酸三钙的形成。 影响粘度的因素：影响粘度的因素：温度、组成及其他微量元素氧化物温度、组成及其他微量元素氧化物 图5-1-2 液相粘度与温度关系1最低共融物；21450C2S与CaO所饱和的液相图5-1-1 液相粘度与铝率关系1440纯氧化物熟料液相的表面张力液相的表面张力 液相的表面张力越小，越易润湿固体物质或熟料颗液相的表面张力越小，越易润湿固体物质或熟料颗粒，有利于固相反应与固液反应，促进粒，有利于固相反应与固液反应，促进C C3 3S S的形成。的形成。 液相中有镁、碱、硫等物质存在时，可降低液相液相中有镁、碱、硫等物质存在时，可降低液相

18、表面张力，从而促进熟料烧结。表面张力，从而促进熟料烧结。 液相的表面张力与液相温度、组成和结构有关。液相的表面张力与液相温度、组成和结构有关。氧化钙溶于熟料液相的速率氧化钙溶于熟料液相的速率五五. 熟料冷却熟料冷却 熟料烧结过程完成之后，熟料烧结过程完成之后，C3S的生成反应结束，熟的生成反应结束，熟料料 从烧成温度开始下降至常温，熔体晶化、凝固，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。为熟料的冷却。 一般所说的冷却是指液相凝固以后（一般所说的冷却是指液相凝固以后（13001300），），

19、但严格讲，当熟料过了最高温度但严格讲，当熟料过了最高温度14501450后，就算进后，就算进入了冷却阶段。入了冷却阶段。 煅烧过程中的冷却包括煅烧过程中的冷却包括煅烧阶段后期煅烧阶段后期（ 1450 1450 13001300）的冷却）的冷却和和液相凝固以后液相凝固以后（13001300左右）的冷却两个阶段左右）的冷却两个阶段。一般所指的冷却。一般所指的冷却是是后冷却。后冷却。1.1.冷却的目的冷却的目的: : 回收熟料余热，回收熟料余热，预热二次空气，提高窑的预热二次空气，提高窑的热效率；热效率； 迅速冷却熟料以改善熟料质量与易磨性；迅速冷却熟料以改善熟料质量与易磨性； 降低熟料温度，便于熟

20、料的运输、储存和降低熟料温度，便于熟料的运输、储存和粉磨。粉磨。 2.2.冷却方式冷却方式 平衡结晶：平衡结晶：冷却速度非常缓慢，使固相中的离子扩冷却速度非常缓慢，使固相中的离子扩散足以保证固液相间的反应充分进行，称为平衡结散足以保证固液相间的反应充分进行，称为平衡结晶。晶。 独立结晶：独立结晶：如果冷却速度中等，使液相能够析出结如果冷却速度中等，使液相能够析出结晶，由于固相中质点扩散很慢，不能保证固液相间晶，由于固相中质点扩散很慢，不能保证固液相间反应充分进行，为独立结晶。反应充分进行，为独立结晶。 淬冷：淬冷：如果冷却很快，此时在高温下形成的如果冷却很快，此时在高温下形成的20203030

21、液相，来不及结晶而形成玻璃体，称为淬冷。液相，来不及结晶而形成玻璃体，称为淬冷。 冷却制度不同所得的矿物组成有很大差别，熟料冷却制度不同所得的矿物组成有很大差别，熟料铝率在铝率在0.64 0.64 3.53.5之间，对铝率较高或中等的熟之间，对铝率较高或中等的熟料，快冷所得料，快冷所得C C3 3S S含量较慢冷的高，对铝率较低的含量较慢冷的高，对铝率较低的熟料则相反。熟料则相反。 对硅酸盐水泥熟料（对硅酸盐水泥熟料（IM=0.8 IM=0.8 1.71.7），应采取），应采取急急冷措施。冷措施。3.急冷对改善熟料质量的作用急冷对改善熟料质量的作用 防止或减少防止或减少C C3S S的分解和的

22、分解和-C-C2S S 转化成转化成- C- C2S S改善水泥的安定性改善水泥的安定性减少熟料中减少熟料中C C3 3A A结晶体，提高水泥的结晶体，提高水泥的抗硫酸盐性能。抗硫酸盐性能。 急冷时急冷时C3A来不及结晶出来而存在玻璃体中，或结晶细来不及结晶出来而存在玻璃体中，或结晶细小，不易产生快凝，凝结时间容易控制，同时有利于提高小，不易产生快凝，凝结时间容易控制，同时有利于提高水泥的抗硫酸盐性能。水泥的抗硫酸盐性能。提高熟料易磨性提高熟料易磨性 急冷时熟料矿物结晶细小，玻璃体含量高，这种熟料的急冷时熟料矿物结晶细小，玻璃体含量高，这种熟料的粉磨比慢冷熟料用以的多。粉磨比慢冷熟料用以的多。

23、 第第6 6次课：理论课次课：理论课 主要教学内容主要教学内容： 5.25.2水泥在回转窑内的煅烧水泥在回转窑内的煅烧 5.35.3悬浮预热器窑和窑外分解窑内的悬浮预热器窑和窑外分解窑内的煅烧煅烧 重点重点：各窑型的煅烧工艺特点和工作原理各窑型的煅烧工艺特点和工作原理 教学目的要求教学目的要求 1.掌握掌握各窑型的煅烧工艺特点和工作原理。各窑型的煅烧工艺特点和工作原理。 2.了解各种煅烧技术的优缺点。了解各种煅烧技术的优缺点。 教学方法与手段：教学方法与手段： 讲授 板书与多媒体相结合 作业作业一、一、悬浮预热器悬浮预热器窑窑悬浮预热技术的优越性悬浮预热技术的优越性 物料悬浮在热气流中，与气流

24、的接触面积大物料悬浮在热气流中，与气流的接触面积大幅度增加，因此传热速度极快，传热效率很高。幅度增加，因此传热速度极快，传热效率很高。生料粉与燃料在悬浮态下均匀混合，燃料燃生料粉与燃料在悬浮态下均匀混合，燃料燃烧产生的热及时传给物料，使之迅速分解。烧产生的热及时传给物料，使之迅速分解。由于传热、传质迅速，大幅度提高了生产效由于传热、传质迅速，大幅度提高了生产效率和热效率。率和热效率。 悬浮预热器必须具备三个功能：悬浮预热器必须具备三个功能： 使气、固两相能充分分散均布使气、固两相能充分分散均布 迅速换热迅速换热 高效分离三个功能高效分离三个功能1.1.煅烧工艺特点和工作原理煅烧工艺特点和工作原

25、理煅烧煅烧工艺特点工艺特点: : 一台回转窑和一组一台回转窑和一组悬浮预热器悬浮预热器构成。构成。工作原理：工作原理： 将生料粉与从回转窑窑尾排出的热烟气混合，将生料粉与从回转窑窑尾排出的热烟气混合，并使生料悬浮在热烟气中进行热交换。并使生料悬浮在热烟气中进行热交换。它从根本它从根本上改变了气流和生料粉之间的传热方式，极大地上改变了气流和生料粉之间的传热方式，极大地提高了传热面积和传热系数。提高了传热面积和传热系数。 传热面积：传热面积：24002400倍倍 传热系数：传热系数：13132323倍倍 入窑入窑CaCOCaCO3分解率：分解率：40 5050 2、悬浮预热器的种类、悬浮预热器的种

26、类 旋风预热器（同流型）旋风预热器（同流型） 立筒预热器（逆流型）立筒预热器（逆流型） 混合型混合型旋风旋风预热器预热器 由上下排列的四级旋风筒串联组成由上下排列的四级旋风筒串联组成, ,自上而下自上而下而下称为一级、二级、三级、四级等，一般一级而下称为一级、二级、三级、四级等，一般一级做成双筒，其余做成单筒。旋风筒之间由气体管做成双筒，其余做成单筒。旋风筒之间由气体管道连接，旋风筒的卸料口用生料管道与下一级的道连接，旋风筒的卸料口用生料管道与下一级的气体管道连接。气体管道连接。 工作原理工作原理各种参数：各种参数： 窑尾废气：窑尾废气：1100 出预热器废气：出预热器废气：330入窑生料：入

27、窑生料：750750820820入窑入窑CaCOCaCO3 3分解率：分解率：40405050熟料热耗：熟料热耗：3140kj/kg3140kj/kg熟料熟料生料回转窑预热器窑气特点：特点： （1）热交换在顺流中发生，但从整体看则是）热交换在顺流中发生，但从整体看则是逆流的。逆流的。 （2）旋风预热器内气固相的传热主要在旋风预热器内气固相的传热主要在管道中进行。管道中进行。缺点：缺点： （1）流体阻力大。）流体阻力大。 （2）原料适应性差。）原料适应性差。构成和功能构成和功能旋风预热器是由旋风预热器是由旋风筒旋风筒和和连接管道连接管道组组成的热交换成的热交换器。器。 换热管道是旋风预热器系统中

28、的重要装备，它不换热管道是旋风预热器系统中的重要装备，它不但承担着上下两级旋风筒间的连接和气固流的输但承担着上下两级旋风筒间的连接和气固流的输送任务，同时承担着物料分散、均布、锁风和气送任务，同时承担着物料分散、均布、锁风和气固两相间的换热任务，所以，固两相间的换热任务，所以，换热管道除管道本换热管道除管道本身外还装设有下料管、撒料器、锁风阀身外还装设有下料管、撒料器、锁风阀等装备，等装备，它们同旋风筒一起组合成一个换热单元。它们同旋风筒一起组合成一个换热单元。主要是主要是气固分离气固分离，传热只占，传热只占6%6%12.5%12.5% 旋风筒旋风筒作作 用用性能评价性能评价原原 理理物料悬浮

29、于气流中从切线进入旋风筒，产生离物料悬浮于气流中从切线进入旋风筒，产生离心力，料气特性不同，料离心碰壁下行，气不心力，料气特性不同，料离心碰壁下行，气不受影响向上。受影响向上。分离效率分离效率阻力损失阻力损失分离效率愈高，生料在系统内、分离效率愈高，生料在系统内、外循环量就愈少，收尘负荷减外循环量就愈少，收尘负荷减小，热效率提高小，热效率提高阻力损失越小，阻力损失越小，电耗越低电耗越低？一级旋风筒一一级旋风筒一般为并联的双旋般为并联的双旋风筒风筒。旋风筒的分离效率旋风筒的分离效率旋风筒的分离效率的高低，对系统的传热速率和热旋风筒的分离效率的高低，对系统的传热速率和热效率有重要影响。效率有重要影

30、响。旋风筒的分离效率愈低，生料在系统内、外循环量旋风筒的分离效率愈低，生料在系统内、外循环量就愈高。就愈高。系统内生料循环量等于喂料量时，废气温度将升高系统内生料循环量等于喂料量时，废气温度将升高3838。外循环量增加，就会增加收尘设备的负荷，降低热外循环量增加，就会增加收尘设备的负荷，降低热效率。效率。最高一级旋风筒的分离效率决定着预热器系统的粉最高一级旋风筒的分离效率决定着预热器系统的粉尘排出量，提高它的分离效率是降低外部循环的有效尘排出量，提高它的分离效率是降低外部循环的有效措施，措施，因此一级旋风筒一般为并联的双旋风筒因此一级旋风筒一般为并联的双旋风筒。 作用：作用：进行热交换，占总传

31、热量的进行热交换，占总传热量的87.594。 热交换方式：热交换方式：对流传热对流传热 对对管道的设计十分重要管道的设计十分重要 管道风速太低，热交换时间延长，但影响传热效率，甚至管道风速太低，热交换时间延长，但影响传热效率，甚至会使生料难以悬浮而沉降积聚，并且使管道面积过大会使生料难以悬浮而沉降积聚，并且使管道面积过大 风速过高，则增大系统阻力，增加电耗，并影响旋风筒的风速过高，则增大系统阻力，增加电耗，并影响旋风筒的分离效率分离效率 正确确定换热管道尺寸，必须首先确定合适的管道风速正确确定换热管道尺寸，必须首先确定合适的管道风速：一般一般121218m/s18m/s连接管道连接管道管道风速

32、的确定管道风速的确定可根据生料粒径、悬浮速度以及工况等因素进行理论计算。可根据生料粒径、悬浮速度以及工况等因素进行理论计算。由于影响因素复杂，许多因素的考虑也不能完全符合实际，由于影响因素复杂，许多因素的考虑也不能完全符合实际，故计算后亦常需要以实验数据或经验数据予以修正，故各国故计算后亦常需要以实验数据或经验数据予以修正，故各国设计或制造单位，一般根据实践经验数据选定各部换热管道设计或制造单位，一般根据实践经验数据选定各部换热管道风速，作为管道尺寸设计的基础。风速，作为管道尺寸设计的基础。各种类型的旋风预热器的换热管道风速，一般选用各种类型的旋风预热器的换热管道风速，一般选用121218m/

33、s18m/s。提高旋风预热器热效率的措施：提高旋风预热器热效率的措施：1.1.在生料进入每级预热器的上升管道处，在生料进入每级预热器的上升管道处，装设板式撒装设板式撒料器和箱式撒料器。料器和箱式撒料器。2.2.选择生料进入管道的合适方位，使生料逆气流方向选择生料进入管道的合适方位，使生料逆气流方向进入管道，以提高气固相的相对速度和生料在管道内进入管道，以提高气固相的相对速度和生料在管道内停留时间。停留时间。3.3.两级旋风筒之间的管道必须有足够的长度，以保证两级旋风筒之间的管道必须有足够的长度，以保证生料悬浮起来，有足够的停留运行距离，生料悬浮起来，有足够的停留运行距离，充分发挥管充分发挥管道

34、传热的优势。道传热的优势。4.4.锁风翻板排灰阀，要求结构合理、轻便灵活不漏风，锁风翻板排灰阀，要求结构合理、轻便灵活不漏风，生料能连续卸出，有料封作用。生料能连续卸出，有料封作用。 撒料器撒料器板式撒料器箱式撒料器作用：作用：防止下料管下行物料进入换热管道时的向下冲料，并促使下冲物料冲至下料板后飞溅、分散。锁风翻板排灰阀锁风翻板排灰阀 锁风翻板排灰阀锁风翻板排灰阀( (简称锁风阀简称锁风阀) )是预热器系统的重要附属设备；是预热器系统的重要附属设备； 它装设于它装设于上级旋风筒下料管与下级旋风筒出口的换热管道入上级旋风筒下料管与下级旋风筒出口的换热管道入料口之间的适当部位料口之间的适当部位。

35、其。其作用作用在于在于保持下料管经常处于密封保持下料管经常处于密封状态状态，既，既保持下料均匀畅通保持下料均匀畅通，又能，又能密封物料不能填充的下料密封物料不能填充的下料管空间管空间，最大限度地防止由于上级旋风筒与下级旋风筒出口，最大限度地防止由于上级旋风筒与下级旋风筒出口换热管道间由于压差容易产生的气流短路、漏风，做到换热换热管道间由于压差容易产生的气流短路、漏风，做到换热管道中的气流及下料管中的物料管道中的气流及下料管中的物料“气走气路、料走料路气走气路、料走料路”，各行其路。各行其路。 既有利于防止换热管道中的热气流经下料管上窜至上级旋风既有利于防止换热管道中的热气流经下料管上窜至上级旋

36、风筒下料口，引起已经收集的物料再次飞扬，降低分离效率；筒下料口，引起已经收集的物料再次飞扬，降低分离效率；又能防止换热管道中的热气流未经同物料换热，而经由上级又能防止换热管道中的热气流未经同物料换热，而经由上级旋风筒底部窜入旋风筒内，造成不必要的热损失。旋风筒底部窜入旋风筒内，造成不必要的热损失。锁风阀锁风阀作用：作用：下料、锁风下料、锁风类型：类型： 单、双翻板阀单、双翻板阀 立筒预热器立筒预热器 立筒预热器的主体是一个圆形竖立的立筒预热器的主体是一个圆形竖立的筒体，以克虏伯型为例，内有三个缩口把筒体，以克虏伯型为例，内有三个缩口把立筒分为四个钵，窑尾排出的热气体和生立筒分为四个钵，窑尾排出

37、的热气体和生料按逆流进入同样规格、形状特殊的四个料按逆流进入同样规格、形状特殊的四个钵体内进行热交换。钵体内进行热交换。 工作原理工作原理:P:P9696 以克虏伯型为例以克虏伯型为例 各种参数：各种参数： 入窑生料：入窑生料：750750800800 熟料热耗：熟料热耗：335033503770kj/kg3770kj/kg熟料熟料优点：结构简单，运行可靠；优点：结构简单，运行可靠； 不易堵塞；气体阻力小。不易堵塞；气体阻力小。缺点：热效率低。缺点：热效率低。 ZABZAB型特点：型特点： 各立筒横断面为椭圆，他们在立筒的垂直各立筒横断面为椭圆，他们在立筒的垂直轴线上彼此错开。轴线上彼此错开。

38、 捷克型：气体以切线方式进入立筒。捷克型：气体以切线方式进入立筒。3.3.预热器的结皮和旁路系统预热器的结皮和旁路系统结皮原因：结皮原因： （1）原料、燃料所带入的碱、氯、硫化合物在）原料、燃料所带入的碱、氯、硫化合物在窑系统内循环富集。窑系统内循环富集。 （2）最低一级旋风筒内温度过高。）最低一级旋风筒内温度过高。 （3）燃料燃烧不完全。）燃料燃烧不完全。措施：旁路放风措施：旁路放风 第第7 7次课：理论课次课：理论课 主要教学内容主要教学内容： 5.5.3 3悬浮预热器窑悬浮预热器窑 和窑外分解窑内的和窑外分解窑内的煅烧煅烧 重点重点：1.1.窑外分解窑煅烧工艺特点；窑外分解窑煅烧工艺特点

39、； 2.2.分解炉的种类和型式；分解炉的种类和型式； 3.3.窑外分解窑的特点。窑外分解窑的特点。 教学目的要求教学目的要求 1.掌握掌握窑外分解窑煅烧工艺特点。窑外分解窑煅烧工艺特点。 2.了解各种煅烧技术的优缺点。了解各种煅烧技术的优缺点。 教学方法与手段：教学方法与手段： 讲授 板书与多媒体相结合预分解预分解( (或称窑外分解或称窑外分解) )技技术：术： 将已经过悬浮预热后将已经过悬浮预热后的水泥生料，在达到分解的水泥生料，在达到分解温度前，进入到分解炉内温度前，进入到分解炉内与进入炉内的燃料混合，与进入炉内的燃料混合，在悬浮状态下迅速吸收燃在悬浮状态下迅速吸收燃料燃烧热，使生料中的碳

40、料燃烧热，使生料中的碳酸钙迅速分解成氧化钙的酸钙迅速分解成氧化钙的技术。技术。三三. .窑外分解窑（又称预分解窑）窑外分解窑（又称预分解窑） 预分解窑的预分解窑的关键技术装备关键技术装备有有旋风筒旋风筒、换换热管道热管道、分解炉分解炉、回转窑回转窑、冷却机冷却机（简称（简称筒筒-管管-炉炉-窑窑-机）等。这五组关键技术装备机）等。这五组关键技术装备五位一体，彼此关联，互相制约，形成了五位一体，彼此关联，互相制约，形成了一个完整的熟料煅烧的热工体系，分别承一个完整的熟料煅烧的热工体系，分别承担着水泥熟料煅烧过程的预热、分解、烧担着水泥熟料煅烧过程的预热、分解、烧成、冷却任务。成、冷却任务。 预分

41、解窑工艺流程预分解窑工艺流程1.煅烧工艺特点煅烧工艺特点 在悬浮预热器与分解炉之间增加一个在悬浮预热器与分解炉之间增加一个分解炉，把大量吸热的碳酸钙分解反应从分解炉，把大量吸热的碳酸钙分解反应从窑内传热速率较低的区域移到悬浮预热器窑内传热速率较低的区域移到悬浮预热器与窑之间的特殊煅烧路中进行。与窑之间的特殊煅烧路中进行。 入窑生料分解率：入窑生料分解率：8595 生料预热温度：生料预热温度：820860 熟料热耗：比预热器窑低熟料热耗：比预热器窑低3 62.2.分解炉的种类和形式分解炉的种类和形式工作原理（略工作原理（略 P99）种类和形式种类和形式 悬浮式悬浮式 按作用原理按作用原理 沸腾式

42、沸腾式 分解炉内的气流运动基本型式：分解炉内的气流运动基本型式：即涡旋式、喷即涡旋式、喷腾式、悬浮式及流化床式。腾式、悬浮式及流化床式。 功能：功能：在这四种型式的分解炉内，生料及燃料在这四种型式的分解炉内，生料及燃料分别依靠分别依靠“涡旋效应涡旋效应”、“喷腾效应喷腾效应”、“悬悬浮效应浮效应”和和“流态化效应流态化效应”分散于气流之中。分散于气流之中。由于物料之间在炉内流场中产生相对运动，从由于物料之间在炉内流场中产生相对运动，从而达到高度分散、均匀混合和分布、迅速换热、而达到高度分散、均匀混合和分布、迅速换热、延长物料在炉内的滞留时间，达到提高燃烧效延长物料在炉内的滞留时间，达到提高燃烧

43、效率、换热效率和入窑物料碳酸盐分解率的目的。率、换热效率和入窑物料碳酸盐分解率的目的。 旋流式分解炉旋流式分解炉 以以SFSF型为代表：型为代表： SFSF型型 NSF NSF型型旋流旋流- -喷腾式分解炉喷腾式分解炉NSF型改进：改进：( (气流运动由气流运动由旋流旋流旋流旋流-喷腾型）喷腾型）燃料和来自冷却机新鲜热空气的燃料和来自冷却机新鲜热空气的 混合，使燃料充分燃烧；混合，使燃料充分燃烧；使预热后的生料分两路分别进入使预热后的生料分两路分别进入分解炉反应室和窑尾上升管道。分解炉反应室和窑尾上升管道。注意：注意：分解炉内应充分使生料和燃料分散、混合；分解炉内应充分使生料和燃料分散、混合；

44、有足够停留时间和燃烧时间。有足够停留时间和燃烧时间。涡流燃烧式分解炉涡流燃烧式分解炉 以以RSPRSP型型为代表：为代表： 有涡流预燃室、涡流分解室、有涡流预燃室、涡流分解室、 及混合室组成及混合室组成紊流式分解炉紊流式分解炉 派罗克隆型：没有专门的分解炉，而是派罗克隆型：没有专门的分解炉，而是在联结窑和预热器的管道（在联结窑和预热器的管道（窑尾竖管即竖窑尾竖管即竖式管道分解炉式管道分解炉）内进行燃料燃烧和生料的）内进行燃料燃烧和生料的分解。分解。 喷腾式分解炉喷腾式分解炉 以以FLS (FFLS (FL LSmidthSmidth) )型为例型为例 沸腾式分解炉沸腾式分解炉以以MFC(Mit

45、subish Fluidized CalcinerMFC(Mitsubish Fluidized Calciner) )型为代表，型为代表，MFCMFC型型分解炉分解炉(1)(1) 适当扩大炉容，延长气流在炉内的滞留时间；适当扩大炉容，延长气流在炉内的滞留时间；(2)(2) 改进炉的结构，延长物料在炉内滞留时间；改进炉的结构，延长物料在炉内滞留时间；(3) (3) 保证向炉内均匀喂料，且料入炉后，尽快地分散、均布；保证向炉内均匀喂料，且料入炉后，尽快地分散、均布；(4) (4) 改进燃烧器形式与结构，合理布置，使燃料尽快点燃；改进燃烧器形式与结构，合理布置，使燃料尽快点燃；(5) (5) 下料

46、、下煤点及三次风之间布局的合理匹配，以有利于燃下料、下煤点及三次风之间布局的合理匹配，以有利于燃料起火、燃烧和碳酸盐分解；料起火、燃烧和碳酸盐分解；(6) (6) 选择分解炉在预分解窑系统的最优部位、布置和流程，有选择分解炉在预分解窑系统的最优部位、布置和流程，有利于分解炉功能的充分发挥，提高全系统功效，降低利于分解炉功能的充分发挥，提高全系统功效，降低NOxNOx，SOSO3 3等有害成分排放量，确保环保达标。等有害成分排放量，确保环保达标。分解炉的发展方向分解炉的发展方向3.3.预分解窑的特点预分解窑的特点 在悬浮预热器与回转窑之间增设一个分解炉或利在悬浮预热器与回转窑之间增设一个分解炉或

47、利用窑尾上升烟道，用窑尾上升烟道， 装设燃料喷入装置，喷入煅烧所需的装设燃料喷入装置，喷入煅烧所需的60%左右的左右的燃料燃料 使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉中以悬浮态或流化态下极其迅热过程，在分解炉中以悬浮态或流化态下极其迅速地进行，速地进行， 使入窑生料的分解率达到使入窑生料的分解率达到85%95%。 减轻窑内煅烧带的热负荷，有利于缩小窑的规格减轻窑内煅烧带的热负荷，有利于缩小窑的规格及生产大型化，并且可以节约单位建设投资，延及生产大型化，并且可以节约单位建设投资，延长衬料寿命，大幅度提高了窑系统的生产效率，长衬料寿命，

48、大幅度提高了窑系统的生产效率，有利于减少大气污染。有利于减少大气污染。补充：补充：分解炉与窑连接方式分解炉与窑连接方式在线式（同线式）在线式（同线式）特点：特点：1、分解炉直接坐落在、分解炉直接坐落在窑尾烟室之上。窑尾烟室之上。2、窑气进炉、窑气进炉离线式离线式 分解炉自成体系， 窑尾设有两列预热器，一列通过窑气，一列通过炉气，窑气不进炉 一般设有两台主排风机，一台专门抽吸窑气，一台抽吸炉气。半离线式半离线式 分解炉设于窑的一侧分解炉设于窑的一侧 窑气不入炉窑气不入炉 炉气出炉后可以在窑炉气出炉后可以在窑尾上升烟道下部与窑尾上升烟道下部与窑气会合气会合( (如如RSPRSP、MFCMFC等等)

49、 )，亦可在上升烟，亦可在上升烟道 上 部 与 窑 气 会 合道 上 部 与 窑 气 会 合( (如如N-MFCN-MFC、SLCSLCS S等等) )， 分解炉直接坐落在窑尾烟室之上，分解炉直接坐落在窑尾烟室之上，称为称为同线型分同线型分解炉解炉。这种炉型实际是上升烟道的改良和扩展。这种炉型实际是上升烟道的改良和扩展。它具有布置简单的优点，窑气经窑尾烟室直接进它具有布置简单的优点，窑气经窑尾烟室直接进入分解炉，由于炉内气流量大，入分解炉，由于炉内气流量大，O O2 2含量低，要求含量低，要求分解炉具有较大的炉容或较大的分解炉具有较大的炉容或较大的K K值（固气滞留值（固气滞留时间比）。这种炉

50、型布置简单、整齐、紧凑，出时间比）。这种炉型布置简单、整齐、紧凑，出炉气体直接进入最下级旋风筒，因此它们可布置炉气体直接进入最下级旋风筒，因此它们可布置在同一平台，有利于降低建筑物高度。同时，采在同一平台，有利于降低建筑物高度。同时，采用用“鹅颈鹅颈”管结构增大炉区容积，亦有利于布置，管结构增大炉区容积，亦有利于布置，不增加建筑物高度。不增加建筑物高度。 分解炉自成体系分解炉自成体系，称为，称为离线型炉离线型炉。采用这种方。采用这种方式时，窑尾设有两列预热器，一列通过窑气，式时，窑尾设有两列预热器，一列通过窑气，一列通过炉气，窑系列物料流至最下级旋风筒一列通过炉气，窑系列物料流至最下级旋风筒后