第三章_原料煅烧窑-回转窑

,三. 回转窑,概述,窑体倾斜放置且不断旋转。由进料端集尘室、窑体、窑头小车、热烟室、冷却机组成。 各带划分：一般分为干燥、预热、煅烧、冷却四带。 水泥窑干燥、预热、分解、放热反应、烧成、冷却六带。,工艺流程图,烟气, 回转窑的结构,1.窑体 窑体形式： 直筒形窑体直径相同，结构简单，便于制作和维修； 热端扩大型扩大燃烧区域（煅烧带）的直径，加大煅烧带的容积，提高窑的发热能力，同时加大火焰气体辐射层的厚度，改善了窑内高温区域的传热。 冷端扩大型扩大干燥带和预热带，提高窑的预热能力，降低窑尾风速和废气温度。主要用于湿法长窑。 哑铃型冷端扩大是为了放置热交换装置而不致过多地提高气体的流速，热端扩大是为了提高窑的发热能力，中间收缩可节省钢材。,长径比,回转窑长径比KL的选择： 原料的煅烧温度温度高， KL大； 加热制度加热时间长， KL大； 窑尾是否设置余热装置有预热装置， KL小； 我国现有耐材回转窑：(有预热装置取下限） 粘土、高铝 KL取1520； 镁石、白云石 KL取3040； 水泥工业用回转窑：(有预热装置取下限） 干法长窑 KL3035；干法短窑 KL1520 ； 湿法长窑 KL3040 ；,筒体 钢制圆筒，用2040mm的钢板焊接。沿长度方向，每隔一定距离装设有加固圈。筒体通过若干滚圈支撑在拖轮上。大型窑，筒体内侧每隔一定距离设有一卡砖圈。 窑体内衬材质 材质选择根据工作条件的要求。 窑头化学侵蚀严重。要求耐高温性和较高的热震稳定性。 煅烧带承受高温冲击、化学侵蚀。要求材质有耐高温性，在高温下易于粘挂窑皮，保护衬料。,放热反应带温度变化频繁、温度高、化学侵蚀严重。 要求窑衬能承受高温冲击，有较高的热态抗折强度和 较小的弹性模量。 分解带与预热带相邻区热应力、化学应力小，可采 用各种质量的粘土砖、高铝砖。 分解带与放热反应带相邻区高温、机械磨损。选用 等高铝砖、普通镁铬砖。 预热带采用普通耐火砖，如粘土砖。 卸料口、冷却带机械磨损、化学侵蚀严重。要求良好的抗磨蚀性和较高的热震稳定性。,2.支撑与传动装置 滚圈 安装在筒体上，并在托轮上转动。滚圈通过垫板、座板与窑体连接。,图3-14,托轮,作用借滚圈支撑窑体，还在径 向和轴向对筒体起着定位作用。 数量取决于窑体长短，一般 29对。 位置与滚圈的位置相对应。 安装托轮中心线与窑的中心线平行。为保护托轮，在托轮底座上装有水槽，由冷水进行冷却。在窑体热端的托轮上安装易于拆卸的遮热板。,图3-15,挡轮 回转窑倾斜安装，斜率一般3%5%，绝大多数3.5%4% 之间。正常情况，窑体本身的重力在沿轴线方向向下滑动的分力等于滚圈与托轮间的摩擦力，窑体平衡。当失去平衡时，大小齿轮的轮齿会离开啮合范围，密封装置受到破坏，严重时出现掉窑或窑体下坑的重大事故。 作用检验窑体是否有纵向移动并控制窑体上下移动。回转窑正常运转时，滚圈处于两挡轮中间位置，滚圈两侧与挡轮的工作面间的间隙为3040mm。当滚圈与任何一侧挡轮接触，说明窑体发生了窜动。,挡轮的结构形式： 普通挡轮、推力挡轮、液压挡轮、自控式推力挡轮。 普通挡轮不能防止窑体上下窜动，只能起信号作用，又叫信号挡轮。调节窑体上下窜动，主要是靠歪斜托轮的方法。且有很多不良后果，如：轮带与托轮接触不良；活动摩擦增大；表面润滑不良；托轮调整过于频繁；增大了主电机功耗。,推力挡轮,液压挡轮,。,结构 图3-16。挡轮布置于滚圈的下侧，通过空心轴支撑在两根平行的支承轴（由上底座、下底座固定在基础上）上。空心轴可在活塞活塞杆的推动下，沿支承轴轴向滑移。,图3-16,工作原理设有这种挡轮的窑，托轮与滚圈可以平行安装，窑筒体在下滑力的作用下向下滑动，到达一定位置后触动限位开关而启动液压油泵，靠液压油的压力推动活塞活塞杆，从而推动挡轮，由挡轮强制推动滚圈即窑筒体上窜，上窜到一定位置后触动限位开关，油泵停止工作，滑阀换向，挡轮推动窑筒体的力消失，筒体向下滑动。如此往返，时滚圈在托轮表面上以每812小时有12次的上下滑行游动。,缺点,自控式推力挡轮,传动装置 作用通过大齿轮带动窑体旋转。,图3-16,安装大齿轮通过弹簧钢板与窑体相连，安装在窑体中部，中心线与窑体中心线重合。 工作原理电动机通过减速器带动小齿轮转动，小齿轮带动大齿轮转动，大齿轮带动窑体转动。,新的传动装置：液压传动装置,3.窑头及密封装置 窑头小车 回转窑的窑头的下部装有四个轮子，可以在轨道上移动。窑头正面留有安装烧嘴的圆孔和看火孔，下部有一大方孔与热烟室相连。 密封装置,围。 特点：,迷宫式轴向密封 径向密封,前者固定在不动的构筑物上（如窑头或窑尾），后者固定在筒体上。两组挡风圈相互啮合 密封效果与间隙大小及迷宫数量有关。相邻迷宫圈之间一般留有2040mm的间隙。 特点结构简单，没有接触面，因而不受磨损。密封效果差。,结构静止密封环和活动密封环构成。,图3-17,端面摩擦式 气缸式密封,图3-18,图3-19,径向摩擦式密封 石墨块密封,薄片式密封,特点,4.生料预热装置 为利用窑尾烟气余热，提高热效率，在回转窑窑尾安装有生料预热、预分解装置。 炉篦式预热机 结构：金属外壳罩着的活动炉篦，有可动炉床和炉篦子 等组成，炉篦子在上下支撑装置的支撑下，由主动轮 带动回转。炉篦子上部空间分为干燥室、预热室、 分解室三部分。炉篦子上有篦孔，总的有效通风 面积占加热机工作面积的20%30%。 特点：优点热效率高，热耗小； 缺点附属设备多，结构复杂；对原料的适应性 不强，难以适应块状原料的煅烧。,图3-18,炉篦子加热机的工作过程,高温气体 9001000,分解室,加热料球,室 600 700,斜烟道冷风烟囱,吸风口,1#排烟机,室 350 500,2#排烟机,烟气排出,烟气排出,加热料球,其它预热器 竖式预热器 悬浮预热器 优点 生料呈悬浮状态，能与气流充分接触，传热速度快，效率高；附属设备不多，结构简单，投资费用低。 缺点流体阻力大，电耗高；原料中有害成分氯、碱、硫含量高时，易使预热器粘结、堵塞。,5.熟料冷却装置 熟料出窑温度可达1000以上，经过冷却装置，可以回收熟料中的余热，提高二次空气的入窑温度。 筒式冷却机 单筒冷却机,冷却筒直径一般1.23.0m，长度1420m，长径比10左右；筒体转速比回转窑高， 210r/min； 斜度3%4%。,图3-19,工作过程：,优点：结构简单，坚固；热效率高，电耗低。 缺点：冷却效果差，扬尘大。,特点：,（靠窑尾排烟机在窑头处产生的负压吸进来）,多筒冷却机: 由围绕窑的卸料端的614个冷却筒构成。属于逆流工作方式。冷却空都是靠窑尾排烟机在窑头处产生的负压吸进来。 篦式冷却机：,回转窑的工作原理,1.物料的运动 理想状况不考虑物料颗粒在窑壁上和料层内的滑动，以及物料颗粒大小对物料运动的影响。图3-20。 实际状况物料间由于粉料的存在或加料量太少，粉料或中间一层物料不能与其它物料均匀混合，往往夹在中间滑动。 物料颗粒在回转窑内的运动呈周期性变化，只有在物料颗粒降落的过程中，才能沿窑长方向移动。,图3-20,图3-21,物料在窑内的运动速度：,经验公式,影响物料运动速度的因素： u与Di、n成正比，与1/2成反比； 当Di一定时，u与n成正比。若u一定，则越大， n越低； 实际生产中，Di、已定，u与n成正比； 窑内有结圈（煅烧带与冷却带交界处）、挡料圈（加在窑的出口处）时，u降低； 窑内的换热装置影响u。 物料运动速度影响窑的产量与产品质量。,料层厚度的选择： 料层厚带起高，在窑回转一周时，物料被带起的次数少，受热的均匀性和传热效果差； 料层太薄物料受热均匀性好，但窑的产量低，且物料易发生滑动。 因此，应根据物料煅烧的难易与粉料量的多少选择合理的物料厚度。 物料厚度用窑内物料填充系数来表示。 物料填充系数物料所占窑横断面积与窑净空横断面积之比。 窑内物料填充系数一般在6%15%。,气体的流速：影响传热速率、窑的产量、热耗及成品率。 流速过大产量高，出窑废气温度升高，热耗大； 流速太小产量低，传热速率低，热耗大。 所以，应选择合适的气体流速。直径为3m的窑，气体流速3m0/s左右。,2.气体的运动与窑内的热交换,窑内的热交换：,3.燃料燃烧 中低温回转窑多使用固体燃料煤灰等，高温窑多使用液体燃料重油或气体燃料天然气等。 使用固体燃料煤灰的要求： 热值21000kJ/kg，灰分小。 应控制的因素： 火焰温度根据物料所要求的煅烧温度来控制。 一次空气主要是用来输送煤粉以及供给燃料挥发分燃烧，一般情况：一次空气/二次空气=30/70或25/75。 二次空气的温度随冷却机的形式而异，一般在400800,火焰的长度 火焰长度指煤粉从开始燃烧到完全烧尽所经过的 距离。即煅烧带的长度。 火焰过短燃烧集中，局部温度过高， 影响该处窑衬寿命； 火焰过长火力不集中，火焰温度低， 出窑废气温度高，热量损失多。,影响火焰长度的因素： 主要是窑内气体的流速及燃料燃烧所需的时间。 即： Lu （m） u取决于一、二次空气的速度。一次空气速度增加，火焰变长，但当风速增加超过一定值后，火焰变短。二次空气速度增加，火焰变长。 与煤粉细度、挥发分含量、煤粉与空气混合情况有关。,火焰的形状与位置,位置：略靠近物料处。 2A或2B处,形状：C 能较短时间内放出 热量，且保持位置 的稳定, 操作控制,1.控制煅烧带的温度、位置和长度 主要通过调整加料量、窑转速、负压、燃料、助燃空气量等参数来达到控制煅烧带的目的。 2.控制生料的位置 3.观察熟料情况 4.观察窑衬砖及窑皮颜色 5.控制窑尾温度 6.防止和消除回转窑结圈。,（1)保护烧成带耐火砖，使耐火砖不直接受机械、高温和化学侵蚀； (2)储存热能，减少窑筒体向周围的热损失，提高窑的热效率； (3)作为传热介质； (4)由于窑皮的表面比较粗糙，它产生的阻力可以降低粉料的流动速度，延长物料在窑内的反应时间，使物料的物理化学反应充分进行，有利于熟料中各矿物的形成。,窑皮是由熟料或粉尘通过液相粘挂在窑衬上形成的具有一定厚度的物料层。它的作用主要有以下几方面：,影响窑皮形成的因素,窑皮的形成主要受物料的特性、窑衬的种类、窑内温度和窑内火焰形状等因素的影响。 21物料的特性 从熟料的三率值讲，KH值高，C3S的含量就增多，C2S的含量相对减少，物料不易煅烧，形成的液相量就少，不易挂窑皮，反之则易挂窑皮. 22窑衬的种类 不同的耐火砖其性能各不相同，挂窑皮的性能也有很大的差异。就窑内烧成带用砖及其窑皮易挂性来讲，目前国内普遍认可的是镁铬砖。,23窑内温度 窑皮的形成取决于窑内的液相量，而液相的出现既与熟料三率值有关，又与窑内温度有关。一般认为水泥回转窑内温度在1 3801 450较合适。 24窑内火焰形状 长火焰对窑皮较为有利，但会使窑内的热量分散，形成厚窑皮，对熟料的烧成不好。 太粗、太短、太急的火焰，温度较集中，对熟料的烧成有利，但对窑皮的侵蚀损坏比较厉害,防止和消除回转窑结圈 结圈的形成煤中的灰分或原料中的铁矿石在一定的温度下，形成低熔点化合物，粘附于窑壁上，形成结圈。 结圈的危害工艺制度失常、失控，影响产量、质量，增加能耗，严重时不得不熄火停窑。 发生结圈的判断火焰急促，热力集中，窑尾废气温度下降，负压升高等。,防止和消除结圈的措施 选用还原煤的灰熔点1200； 保证入窑矿的强度（入窑矿在窑内滚动、磨损中不能产生过多的破碎