拉法基窑工艺知识培训教程-煅烧工艺.ppt

,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, (RMD K1, K2) 半干法窑 法国 Lafarge 干法窑 STC, BFD, KAM, ALP, SCK, EXS K4, JPA K1, BTH 预热器窑 WHL, (Demopolis), BTH, JPA K2 预分解窑 EXS K5, RMD, SCK II, (Balcones),窑热耗,回转窑长度,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,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。,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),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 = kV 2 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,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 = + 44.2 kJ/mol,湿法窑,脱水带 (350 - 650 C),350-650 C: 黏土脱离结晶水 2SiO2Al2O32H2O + 加热 2SiO2Al2O3 + 2H2O H = +274 kJ/mol 400 C: 碳酸镁分解 MgCO3 + 加热 MgO + CO2 H = +120 kJ/mol 有机物与硫化物的蒸发、氧化 FeS2 + O2 Fe2O3 + SO3 550 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 Al2O3SiO2 Al2O3 + SiO2 与黏土氧化物发生固溶反应 CaO, SiO2, Al2O3 CA, C12A7, CS, C2S.CC, C2S 850-900C 碳酸钙快速分解 CaCO3 CaO + CO2 H = +474 kJ/mol 游离石灰先与氧化硅反应 2CaO + SiO2 2CaO.SiO2 H = -143 kJ/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 850-900C 游离CaO 与SO3化合生成无水石膏 CaO + SO3 CaSO4 SO3 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,So what?,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(5-15 min) 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),1200C B-矿 (C2S) 彻底形成 2CaO + SiO2 2CaO.SiO2 H = -125 kJ/mol C12A7, CaO 成为 C3A C4AF的固溶体 4CaO + Al2O3 + Fe2O3 C4AF H = -50.4 kJ/mol 1250- 1300C C3A和 C4AF熔解并组成熔剂。 碱, SO3 的挥发 R2SO4, CaSO4 + 加热 R2O, CaO + SO2 + 1/2 O2 如果是还原条件: Fe2O3 2FeO + 1/2O2 1310-1450 C CaO + C2S C3S H = -125 kJ/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),1400C to 1250C -C2S 结晶生成更容易脱水的 -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450C 714 2) 黏土脱水 168 3) 材料从 450 加热到900C 820 4) 900C分解 1995 5) 分解的材料从900 C加热到1400C 525 6) 熔化加热 105 4327 释放热 1) 脱水黏土结晶 42 2) 熟料相形成放热反应 420 3) 熟料从1400C冷却到 20C 1512 4) 气体从 900C 冷却到 20C 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, 窑尾： 窑的进料端-窑入口。 窑头： 窑熟料出口。