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第三章 原料煅烧设备,概述 竖窑 结构特点 工作原理 热工操作 回转窑 结构特点 工作原理 热工操作,1.原料煅烧设备的分类 竖窑、回转窑、隧道窑、倒焰窑等。硅酸盐工业主 要是竖窑和回转窑。 2. 原料煅烧设备特点 竖窑: 优点设备简单,投资省,热利用好,燃耗低。 缺点物料煅烧不均匀;易出现粘窑、结砣等现象;以焦碳为燃料时,污染原料;对原料的适应性较差,不能煅烧高纯原料。,概述,回转窑: 优点生产能力大,适应性强,煅烧质量均匀、稳定,机械化程度高,劳动强度小。 缺点基建投资大;飞灰损失大,成品率低;热效率低,燃耗大;只适用于煅烧粉状、粒状、浆状物料,不宜煅烧块状物料。,二. 竖窑,(一)竖窑的结构特点 筒状窑体,由预热、煅烧、冷却三带组成。属于逆流热工设备。 1.窑体的形状 直筒形:上下内径相同的圆筒形。 优点:结构简单、坚固,利于物料顺行和下沉。 缺点:物料煅烧不够均匀。 喇叭形: 哑铃形:煅烧带向预热带扩大应在较长距离内过渡,向冷却带扩大应在较短距离内过渡。 巨型截面:大容积需外设燃烧室的竖窑。,图3-3,2.竖窑的内径与高度 内径 内径大产量高(优点) 内径过大窑内燃烧不均匀、窑内煅烧不易掌握(缺点) 由煅烧物料的性质,煅烧温度,生产操作灵活程度等决定。 高度 过高流体阻力大,风机能力不足时,产量、质量低且 能耗大。 过短熟料冷却效果差、空气预热不够,产量、质量低 且能耗大。,窑体应有最佳的高径比。,竖窑的高径比KL为窑的有效高度H(从窑底出料口到加料口之间垂直距离)与内径D之比,即KL = H / D。 KL意义 KL过大气流透过料层的阻力加大 KL过小不能充分进行热交换。 不同竖窑的KL 水泥竖窑:3 4 耐火材料竖窑:5 7 白云石、镁石竖窑:6 7.6 石灰石、粘土竖窑:5,3.窑体砌筑 材质组成工作层+永久层+隔热层+钢壳 对材质的要求及选取: 工作层预热带承受机械磨损、温度波动及物料撞击; 煅烧带承受高温、化学侵蚀、机械磨损、 物料撞击等。 根据煅烧物料的种类,选取适宜的耐火材料。 永久层当工作层过度磨损或烧穿时,保护窑体。 选取一般耐火材料。 隔热层要求隔热性能好。 选取保温材料(耐火填料、耐火纤维等),4.布料装置 基本要求:尽可能消除或减少靠近窑壁处空隙率过大的现象,均衡窑内通风阻力。 合理的布料方法:大块料布于中心,中小块料布于四周,以使风量沿窑截面保持均匀。 常用的布料装置: 固定式布料钟结构简单,布料不均。 回转式分级布料器 布料器随着伞形齿轮的旋转,大块物料由布料斗的短腿撒向窑的中间,小块物料由 布料斗的长腿撒向窑的周边。,图3-4,升降式布料器 布料钟的行程可调。 通过伞形调节器活动板的张度变化调节布料状态。,图3-5,在窑罩内安装回转撒料溜子。撒料溜子通过铰链与加料斗下口相连,并一起转动。撒料溜子与窑中心线045的夹角。可以根据下料位置的需要随时调整角度的大小,以便能沿窑断面不料均匀。,水泥竖窑的机械加料装置,图3-6,常用的出料装置: 拖板出料机 四轮推板小车,安装于轨道上,通过传动装置使小车在轨道上往复运动,推动窑内物料落入窑下的受料斗。 结构简单,投资省,但出料均匀性差,只适用于卸松散状物料。,5.出料装置 基本要求:物料均匀下沉,窑内三带相对位置不被破坏,而且对大块物料能起到破碎作用,并易于解决密封问题。,图3-7,图3-8,图3-9,摆动齿辊出料机 结构:由并列的带有楞形齿的辊子组成。 工作过程: 液压传动滚齿摆动 破碎物料下料口出料 特点:对辊子的耐热、密封结构、材料强度要求高。 适用于高温下易结砣的物料。,图3-10,6.密封装置 为了防止空气自下部逸出,造成漏损和飞扬,必须安装有效的密封装置。,常用的密封装置: 机械密封装置三道闸门 第一道截流阀一块可绕固定轴心摆动的扇形铁板,作用是截流、控制卸料量和卸料时间。 第二道、第三道密封闸门由闸门和闸门框组成。闸门圈凸形,闸门框凹槽,使其闭合紧密。,三道闸门的开闭顺序: 打开第二道闸门, 打开截流阀, 关闭截流阀, 关闭第二道闸门, 打开第三道闸门(卸料), 关闭第三道闸门。,工作原理熟料卸入料封管内,形成一定高度的料柱,根据料柱高度的变化,通过电控线路自动控制电磁振动节流器。 当料柱高度HH0,出料, 当料柱高度HH0,停止出料。,料封管的密封装置,结构料封部分、自动控制部分、收尘部分组成。,图3-11,监视料柱高度的方法:-射线法,7.通风装置 通风方式: 根据风管插入窑体的位置底布鼓风、腰部鼓风。 根据窑内形成的压力状态压入通风、抽出通风、 均衡通风。 底部鼓风总风管引致窑体下面,从卸料篦子下部送 风入窑。进风口对准窑体中心,属于中心鼓风方式。 有利于均匀送风,降低燃耗,有利于卸料装置的 冷却。 腰部鼓风总风管环绕窑身中部,从风管上沿周围均匀 设置的风口鼓风入窑,风口正对竖窑截面中心, 属于周边鼓风方式。,压入通风窑底鼓入空气,窑内形成正压; 抽出通风窑顶抽出烟气,窑内形成负压; 均衡通风窑底鼓风,窑顶抽风同时进行,窑内既有 正压,又有负压,并在一定高度处形成零压。 通风装置鼓风机(最好是回转式鼓风机:罗茨、叶氏 两种) 排气装置自然排烟窑罩、烟囱 机械排烟窑罩、排烟机、烟囱,竖窑的工作原理,1.竖窑内物料的运动 引起物料运动的原因: 物料在煅烧过程中体积收缩而引起上层(预热带和烧成带)物料的运动; 下部物料的卸出而引起全窑物料的运动。 物料下降速度及对物料的影响:,u影响物料在窑内的停留时间,影响产量与物料的煅烧质量。,2.竖窑内气体的流动 气体流动的要求: 保证燃料燃烧所需的空气量; 气流在窑断面上合理分布; 降低气流流动过程中的阻力; 保证产品的产量与质量。 竖窑的产量与鼓风条件的关系 风量大,流速大,换热强度高,产量、质量高; 风量大,流速大,流体阻力大。,保证风机足够的风量、风压,并确定合理的 经济流速,窑内气体运动的阻力损失 属于气体通过散料层的阻力损失,物料堆积空隙率,V0颗粒堆积空隙体积,m3; Vs固体颗粒的真实体积, m3; V颗粒堆积的总体积, m3,u空窑速度,m/s; H窑的高度,m; dm窑的当量直径,m; 摩擦系数 颗粒平均密度,kg/m3,球形度 当颗粒为球形时,=1, 当颗粒为其它形状时,01。,影响阻力损失的因素: 窑的高度,Hhl; 空窑速度,u hl 窑内气流温度,温度气体实际流速大hl 物料块度,块度 hl 球形度、空隙率:在料块中,若夹杂有大量碎块, 且颗粒大小不等,小料块填充于大块料之间, , hl 竖窑中希望颗粒尽可能均匀。,竖窑断面上的气流分布窑壁效应 窑壁效应在窑的同一断面上,周边气流的分配较中心处为多,致使物料在窑的同一断面煅烧不均匀。,窑壁效应影响煅烧带物料在竖窑中的位置与形状。 “碗状”煅烧带 粘窑事故竖窑周边气体流动阻力过小,而燃料量又多,造成窑四周温度过高,使燃料中灰分与物料中低熔点物质粘结成砣,并粘附于窑壁上。,图3-12,竖窑的通风方式与窑内压力制度 P143 表3-3 竖窑各种压力制度特点及应用 燃料燃烧 固体燃料的燃烧 燃烧方式混料式、外设火箱式 混料式: a.对燃料的质量要求较严格,要求其灰分尽量低, 常以焦碳、无烟煤为燃料。 b.燃料的灰分夹杂与熟料中,降低熟料的质量。 c.高温下灰分易熔化,使窑内物料结砣,且腐蚀 窑内衬。 d.对燃料块度的要求:太大、太小都不利,生产中常 用焦碳的块度为2540mm。,外设火箱式: a.对燃料的质量要求较低,可以使用的燃料种类较广泛; b.需外设燃烧室,窑体结构复杂; c.物料煅烧不均匀,中间易出现欠烧现象; d.燃料消耗较大。 气体燃料的燃烧 液体燃料的燃烧 窑内的热交换,竖窑的热工操作,1.装出窑制度 混料式竖窑装窑方法:分层装窑、混合装窑 装出窑应采取勤装、勤出,装出窑的时间间隔与装出窑量应保持均衡与稳定。 入窑原料块度的要求: 物料在窑内所需停留时间与其块度的二次方成正比。 块度大物料在窑内停留时间长,产量低。 块度太小料层阻力大,风机功耗大,且难以保持料 层的稳定性。 所以,规定:耐火原料的竖窑入窑块度: 最小块度2530mm,最大块度80150mm。,入窑原料应有适宜的块度比 块度比指原料组成中最大块度与最小块度的尺寸比值。它表
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