第6章 水泥熟料的烧成7-8

1、干法水泥生产工艺 李豪lihao_ 第六章 水泥熟料的烧成 主要内容及要求主要内容及要求 7 回转窑煤粉燃烧器 8 预分解窑用耐火材料 掌握掌握煤粉燃烧器的煤粉燃烧器的作用、作用、结构结构、设计、设计； 熟悉熟悉预分解窑对耐火材料的选择。预分解窑对耐火材料的选择。 回转窑煤粉燃烧器的作用：回转窑煤粉燃烧器的作用： (1) 向窑内输送燃料和空气；向窑内输送燃料和空气； (2) 组织燃料和空气及时、充分的混合；组织燃料和空气及时、充分的混合； (3) 保证燃料进入回转窑后尽快、稳定的着火，迅速、完保证燃料进入回转窑后尽快、稳定的着火，迅速、完 全的燃尽。全的燃尽。 因此，

2、回转窑煤粉燃烧器的性能对烧成系统的可靠性和因此，回转窑煤粉燃烧器的性能对烧成系统的可靠性和 经济性起着主要作用。经济性起着主要作用。 回转窑煤粉燃烧器回转窑煤粉燃烧器 回转窑煤粉燃烧器的发展：回转窑煤粉燃烧器的发展： 单风道单风道 三风道三风道 四风道四风道 五风道。五风道。 风道越多，性能越好，但结构越复杂，重量越重，造价越风道越多，性能越好，但结构越复杂，重量越重，造价越 高，使用时容易弯曲变形。高，使用时容易弯曲变形。 从煤风与空气混合的效果看，燃烧器可分为从煤风与空气混合的效果看，燃烧器可分为 分割式四风道燃烧器分割式四风道燃烧器其通道分为外轴流风、煤风、内轴流其通道分为外轴流风、煤风

3、、内轴流 风、内旋流风，其中外轴流风是轴向喷射的，风道为连续风、内旋流风，其中外轴流风是轴向喷射的，风道为连续 成形，由于分割式燃烧器成形，由于分割式燃烧器将煤风分割成四股喷射将煤风分割成四股喷射，煤粉喷煤粉喷 出后在圆周方向不均匀出后在圆周方向不均匀，在形成火焰完整性方面与旋流式，在形成火焰完整性方面与旋流式 有一定差距，而且有一定差距，而且增加了煤风通道的磨损增加了煤风通道的磨损。 回转窑煤粉燃烧器回转窑煤粉燃烧器 旋流式旋流式 分割式分割式 旋流式煤粉燃烧器旋流式煤粉燃烧器是利用直流风与旋流风形成组合射流及是利用直流风与旋流风形成组合射流及 中心风形成的平衡流的方式来强化煤粉燃烧，由于燃

4、烧器中心风形成的平衡流的方式来强化煤粉燃烧，由于燃烧器 的结构特殊，煤粉被送入燃烧区域内，的结构特殊，煤粉被送入燃烧区域内，通过涡流、回流等通过涡流、回流等 方式和喷射效能，使煤粉与燃烧空气充分混合方式和喷射效能，使煤粉与燃烧空气充分混合、迅速点燃、迅速点燃 并充分燃烧。并充分燃烧。 当前性能优良的当前性能优良的旋流式旋流式四风道煤粉燃烧器一次风用量可降四风道煤粉燃烧器一次风用量可降 到到5%7%，甚至，甚至3%4%，既可以烧优质烟煤，也可以烧，既可以烧优质烟煤，也可以烧 劣质煤、低挥发分煤、无烟煤、石油焦、煤页岩、废轮胎劣质煤、低挥发分煤、无烟煤、石油焦、煤页岩、废轮胎 和生活垃圾等。和生活

5、垃圾等。 回转窑煤粉燃烧器回转窑煤粉燃烧器 衡量燃烧器性能优劣的重要指标是一次风用量。衡量燃烧器性能优劣的重要指标是一次风用量。 因一次风温度较低（室温），其用量越少则煤粉空气混合因一次风温度较低（室温），其用量越少则煤粉空气混合 体达到燃点温度所需的热量越少，越容易着火燃烧。一次体达到燃点温度所需的热量越少，越容易着火燃烧。一次 风用量少，意味着煤粉燃烧时所用的二次风多。风用量少，意味着煤粉燃烧时所用的二次风多。 经验表明每减少经验表明每减少1.0%一次风量将节省熟料热耗一次风量将节省熟料热耗4.8kJ/kg。 回转窑煤粉燃烧器回转窑煤粉燃烧器 回转窑对煤粉燃烧器的要求回转窑对煤粉燃烧器的要

6、求： 对燃料具有较强的对燃料具有较强的适应性适应性 火焰形状能使整个烧成带具有强而火焰形状能使整个烧成带具有强而均匀的热辐射均匀的热辐射，有利有利 于熟料结粒、矿物晶相正常发育，防止烧成带扬尘，形成于熟料结粒、矿物晶相正常发育，防止烧成带扬尘，形成 稳定的窑皮，延长耐火砖使用寿命；稳定的窑皮，延长耐火砖使用寿命； 保证保证煤粉燃烧后煤粉燃烧后热态不变形，射流均匀稳定，形成热态不变形，射流均匀稳定，形成良好良好 的火焰形状的火焰形状； 避免产生峰值温度，使窑内避免产生峰值温度，使窑内温度分布合理温度分布合理； 受喂煤量、煤质和窑情变化波动的受喂煤量、煤质和窑情变化波动的影响小影响小，火焰稳定；，

7、火焰稳定； 结构简单结构简单，调节灵敏、方便，适应不同窑情的变化，满，调节灵敏、方便，适应不同窑情的变化，满 足烧不同煤质和形成不同火焰的要求。足烧不同煤质和形成不同火焰的要求。 回转窑煤粉燃烧器回转窑煤粉燃烧器 回转窑回转窑煤粉燃烧器的煤粉燃烧器的设计：设计： 受限射流受限射流 特点：静压随着远离喷口而逐渐增加；形成一种回旋特点：静压随着远离喷口而逐渐增加；形成一种回旋 漩涡，它可以将热量从燃烧室内温度较高的区域传输到温漩涡，它可以将热量从燃烧室内温度较高的区域传输到温 度低的预热区，并把火焰尾部的燃烧产物反向送到前面喷度低的预热区，并把火焰尾部的燃烧产物反向送到前面喷 口附近的入口区域内。

8、口附近的入口区域内。 回转窑煤粉燃烧器回转窑煤粉燃烧器 回转窑回转窑煤粉燃烧器的煤粉燃烧器的设计：设计： 旋转射流旋转射流 内涵：射流从喷口喷出时不仅有轴向和径向速度，而且还内涵：射流从喷口喷出时不仅有轴向和径向速度，而且还 伴随有绕纵轴旋转的速度。伴随有绕纵轴旋转的速度。 回转窑四风道煤粉燃烧器均设有螺旋体，可借此产生具有回转窑四风道煤粉燃烧器均设有螺旋体，可借此产生具有 内部回流区的环形旋转射流。内部回流区的存在可以增加内部回流区的环形旋转射流。内部回流区的存在可以增加 火焰的稳定性和燃烧强度，形成一种短二阔的火焰。在燃火焰的稳定性和燃烧强度，形成一种短二阔的火焰。在燃 烧器出口处，这个回

9、流涡流越大，火焰就越稳定，燃烧强烧器出口处，这个回流涡流越大，火焰就越稳定，燃烧强 度越高。内部回流区还可以使下游炽热的燃烧产物回流到度越高。内部回流区还可以使下游炽热的燃烧产物回流到 火焰根部以提高该处一次风和煤粉的温度，促进低挥发分火焰根部以提高该处一次风和煤粉的温度，促进低挥发分 燃料的燃烧。燃料的燃烧。 回转窑煤粉燃烧器回转窑煤粉燃烧器 四风道四风道煤粉燃烧器的煤粉燃烧器的特点：特点： 一次风用量小，节能显著一次风用量小，节能显著 一次风降低还有三个好处：一次风降低还有三个好处： 窑内的废气生成量减少，因而窑尾预热器出口的废气热窑内的废气生成量减少，因而窑尾预热器出口的废气热 损失降低

10、，这部分节能也相对明显。对损失降低，这部分节能也相对明显。对NSP窑这部分热损窑这部分热损 失约占熟料热耗的失约占熟料热耗的2229，不可小觑。，不可小觑。 多用高温二次风，对加速煤粉燃烧更加有利。多用高温二次风，对加速煤粉燃烧更加有利。 因一次风量小，煤风和净风风机的电动机功率可减小，因一次风量小，煤风和净风风机的电动机功率可减小， TJB型四风道为三风道的型四风道为三风道的5060，因此节电。，因此节电。 回转窑煤粉燃烧器回转窑煤粉燃烧器 四风道四风道煤粉燃烧器的煤粉燃烧器的特点：特点： 风速高，推力大风速高，推力大 煤粉燃烧的过程基本上可分为四个阶段，即风煤混合、挥煤粉燃烧的过程基本上可

11、分为四个阶段，即风煤混合、挥 发分析出、化学反应和残碳燃尽并放出燃烧产物。发分析出、化学反应和残碳燃尽并放出燃烧产物。 风煤混合所用的时间比后面三个阶段的总和还要长，可见风煤混合所用的时间比后面三个阶段的总和还要长，可见 风煤混合充分均匀是燃烧的先决条件。风煤混合充分均匀是燃烧的先决条件。 四风道的煤和风是在管外混合，既有速度差，更有方向差四风道的煤和风是在管外混合，既有速度差，更有方向差 ，还有压力差，所以风煤混合既充分又均匀，为低涪眭煤，还有压力差，所以风煤混合既充分又均匀，为低涪眭煤 的燃烧创造了更为有利的条件。的燃烧创造了更为有利的条件。 回转窑煤粉燃烧器回转窑煤粉燃烧器 四风道四风道

12、煤粉燃烧器的煤粉燃烧器的特点：特点： 调节灵活，火焰形状可以多变调节灵活，火焰形状可以多变 可以适应任何窑情的变化，特别是可以顶烧。因为除由外可以适应任何窑情的变化，特别是可以顶烧。因为除由外 风和旋流风阀门通过调节开度来改变喷出速度外，有的还风和旋流风阀门通过调节开度来改变喷出速度外，有的还 可以在操作中改变喷出面积，从而改变风速，进而改变火可以在操作中改变喷出面积，从而改变风速，进而改变火 焰形状。但是，操作就比较复杂，不易掌握好。焰形状。但是，操作就比较复杂，不易掌握好。 回转窑煤粉燃烧器回转窑煤粉燃烧器 四风道四风道煤粉燃烧器的煤粉燃烧器的特点：特点： 火焰形状好，没有峰值温度火焰形状

13、好，没有峰值温度 火焰形状好，包括热力强度高，窑内温度分布才会合理，火焰形状好，包括热力强度高，窑内温度分布才会合理， 进而热工制度才能稳定。三风道存在气体过早扩散，导致进而热工制度才能稳定。三风道存在气体过早扩散，导致 峰值温度产生。峰值温度产生。 为解决这个问题，法国皮拉得公司发明了拢焰罩，避免气为解决这个问题，法国皮拉得公司发明了拢焰罩，避免气 流过早扩散，使火焰在根部形成一个流过早扩散，使火焰在根部形成一个“缩颈缩颈”。这样就可避。这样就可避 免峰值温度产生，从而可延长窑口筒体、窑口护板和窑口免峰值温度产生，从而可延长窑口筒体、窑口护板和窑口 耐火衬料的使用寿命，对提高窑的运转率有重要

14、意义。耐火衬料的使用寿命，对提高窑的运转率有重要意义。 回转窑煤粉燃烧器回转窑煤粉燃烧器 四风道四风道煤粉燃烧器的煤粉燃烧器的特点：特点： 外风通过间断出口喷出，永不变形外风通过间断出口喷出，永不变形 许多许多三风道三风道，原来外风都是通过环形间隙喷出。因其在半，原来外风都是通过环形间隙喷出。因其在半 径最大处，一般情况下喷出速度又最高，所以间隙很小，径最大处，一般情况下喷出速度又最高，所以间隙很小， 一般为一般为36mm之间。之间。制造和安装误差已不可避免制造和安装误差已不可避免，尤其在，尤其在 使用时处在高温下就会发生变形，使间隙变得过大而不均使用时处在高温下就会发生变形，使间隙变得过大而

15、不均 匀，进而造成火焰偏火，严重时扫窑皮烧砖。匀，进而造成火焰偏火，严重时扫窑皮烧砖。 近代的四风道基本上都采用环形间断间隙出口喷射。由于近代的四风道基本上都采用环形间断间隙出口喷射。由于 支撑点多，基体坚固，因此不易变形。支撑点多，基体坚固，因此不易变形。 回转窑煤粉燃烧器回转窑煤粉燃烧器 几种回转窑煤粉燃烧器的结构性能（自学）几种回转窑煤粉燃烧器的结构性能（自学） 皮拉得公司皮拉得公司Rotaflam燃烧器燃烧器 KHD公司公司PYRO-Jet燃烧器燃烧器 F.L.Smidth公司公司Duoflex燃烧器燃烧器 TC型旋流式四风道煤粉燃烧器型旋流式四风道煤粉燃烧器 NC型燃烧器型燃烧器 回

16、转窑煤粉燃烧器回转窑煤粉燃烧器 预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 窑衬窑衬：是指砌筑在窑筒体内表面的耐火材料层。：是指砌筑在窑筒体内表面的耐火材料层。 耐火材料的选用耐火材料的选用适当与否，以及镶砌的质量好坏适当与否，以及镶砌的质量好坏 ，直接影响到窑的长期安全运转，同时也影响到窑的，直接影响到窑的长期安全运转，同时也影响到窑的 产量和热能的消耗。产量和热能的消耗。 一般窑筒体一般窑筒体( (金属钢材制成金属钢材制成) )能承受温度能承受温度400400左左 右，窑衬能承受右，窑衬能承受16001600左右，如果窑出现掉砖，则会左右，如果窑出现掉砖，则会 使窑筒体温度过高，在晚上观查时会有

17、暗红色，如果使窑筒体温度过高，在晚上观查时会有暗红色，如果 不及时处理，窑筒体会发生变形。在以后的初砌窑衬不及时处理，窑筒体会发生变形。在以后的初砌窑衬 时，会因窑筒体变形而很难使窑衬密实，容易发生脱时，会因窑筒体变形而很难使窑衬密实，容易发生脱 落。落。 一、窑衬的主要作用一、窑衬的主要作用 1 1减少高温气体与物料对筒体化学侵蚀与机械减少高温气体与物料对筒体化学侵蚀与机械 磨损，保护窑筒体。磨损，保护窑筒体。 2 2充当传热介质，窑砖可从气体中吸收一部分充当传热介质，窑砖可从气体中吸收一部分 热量，以不同的传导及辐射方式传给物料。热量，以不同的传导及辐射方式传给物料。 3 3窑衬可以隔热保

18、温，减少窑体热损失等。窑衬可以隔热保温，减少窑体热损失等。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 二、回转窑对窑衬的要求二、回转窑对窑衬的要求 1 1耐高温性强耐高温性强 窑内不管烧成状况的好坏，窑内温度都在窑内不管烧成状况的好坏，窑内温度都在 10001000以上，这就要求耐火砖在高温下不能熔化，以上，这就要求耐火砖在高温下不能熔化， 在熔点之下还要保持有一定的强度。同时还要有长在熔点之下还要保持有一定的强度。同时还要有长 时间暴露在高温下不变形的特性。时间暴露在高温下不变形的特性。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 二、回转窑对窑衬的要求

19、二、回转窑对窑衬的要求 1 1耐高温性强耐高温性强 2 2热振稳定性好热振稳定性好 即抵抗窑温剧烈变化而不被破坏的能力好。在即抵抗窑温剧烈变化而不被破坏的能力好。在 停窑、开窑以及运转状不稳定的情况下，窑内的温停窑、开窑以及运转状不稳定的情况下，窑内的温 度变化都比较大，这就要求窑砖在温度剧烈变化的度变化都比较大，这就要求窑砖在温度剧烈变化的 情况下，不能有龟裂或者是剥落的情况。情况下，不能有龟裂或者是剥落的情况。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 二、回转窑对窑衬的要求二、回转窑对窑衬的要求 1 1耐高温性强耐高温性强 2 2热振稳定性好热振稳定性好 3 3抗化学

20、侵蚀性强抗化学侵蚀性强 物料在窑内煅烧时，所形成的灰分、熔渣、蒸物料在窑内煅烧时，所形成的灰分、熔渣、蒸 气均会对窑衬产生很大的侵蚀，窑衬应能抵抗各种气均会对窑衬产生很大的侵蚀，窑衬应能抵抗各种 侵蚀。侵蚀。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 二、回转窑对窑衬的要求二、回转窑对窑衬的要求 1 1耐高温性强耐高温性强 2 2热振稳定性好热振稳定性好 3 3抗化学侵蚀性强抗化学侵蚀性强 4 4耐磨性及机械强度好耐磨性及机械强度好 窑内物料的滑动及气流中粉尘的摩擦，均会对窑内物料的滑动及气流中粉尘的摩擦，均会对 窑衬造成很大的磨损，尤其是开窑的初期，窑内还窑衬造成很大的磨

21、损，尤其是开窑的初期，窑内还 没有窑皮保护时更是。窑衬还要承受高温时的膨胀没有窑皮保护时更是。窑衬还要承受高温时的膨胀 应力及窑筒体变形所造成的应力，因此窑衬要有一应力及窑筒体变形所造成的应力，因此窑衬要有一 定的机械强度。定的机械强度。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 二、回转窑对窑衬的要求二、回转窑对窑衬的要求 1 1耐高温性强耐高温性强 2 2热振稳定性好热振稳定性好 3 3抗化学侵蚀性强抗化学侵蚀性强4 4耐磨性及机械强度好耐磨性及机械强度好 5 5窑衬具有良好的挂窑皮性能窑衬具有良好的挂窑皮性能 窑皮挂在窑衬上，对窑衬有很大的保护作用，窑皮挂在窑衬上，对

22、窑衬有很大的保护作用， 如果窑衬具有良好的挂窑皮性能，并且窑皮能够维如果窑衬具有良好的挂窑皮性能，并且窑皮能够维 持较长的时间，可以使窑衬不受侵蚀与磨损。持较长的时间，可以使窑衬不受侵蚀与磨损。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 二、回转窑对窑衬的要求二、回转窑对窑衬的要求 1 1耐高温性强耐高温性强 2 2热振稳定性好热振稳定性好 3 3抗化学侵蚀性强抗化学侵蚀性强4 4耐磨性及机械强度好耐磨性及机械强度好 5 5窑衬具有良好的挂窑皮性能窑衬具有良好的挂窑皮性能 6 6孔隙率要低孔隙率要低 窑衬如果气孔率高会造成腐蚀性的窑气渗入，窑衬如果气孔率高会造成腐蚀性的窑气

23、渗入， 从而造成窑衬腐蚀损坏，特别是碱性气体更是如此从而造成窑衬腐蚀损坏，特别是碱性气体更是如此 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 二、回转窑对窑衬的要求二、回转窑对窑衬的要求 1 1耐高温性强耐高温性强 2 2热振稳定性好热振稳定性好 3 3抗化学侵蚀性强抗化学侵蚀性强4 4耐磨性及机械强度好耐磨性及机械强度好 5 5窑衬具有良好的挂窑皮性能窑衬具有良好的挂窑皮性能 6 6孔隙率要低孔隙率要低 7 7热膨胀安定性要好热膨胀安定性要好 窑筒体的热膨胀系数虽大于窑衬的热膨胀系数，窑筒体的热膨胀系数虽大于窑衬的热膨胀系数， 但是窑筒体温度一般都在但是窑筒体温度一般都在2

24、80-450280-450左右，而窑衬的左右，而窑衬的 温度一般都在温度一般都在800800以上，在烧成带的地方其温度超以上，在烧成带的地方其温度超 过过13001300。因此窑衬的热膨胀比窑筒体要大，窑衬容。因此窑衬的热膨胀比窑筒体要大，窑衬容 易受热膨胀应力造成剥落。易受热膨胀应力造成剥落。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 二、回转窑对窑衬的要求二、回转窑对窑衬的要求 1 1耐高温性强耐高温性强 2 2热振稳定性好热振稳定性好 3 3抗化学侵蚀性强抗化学侵蚀性强4 4耐磨性及机械强度好耐磨性及机械强度好 5 5窑衬具有良好的挂窑皮性能窑衬具有良好的挂窑皮性能

25、6 6孔隙率要低孔隙率要低 7 7热膨胀安定性要好热膨胀安定性要好 8. 8. 抗水化性能要好抗水化性能要好 白云石砖和含方镁石的砖容易在空气中吸收水分白云石砖和含方镁石的砖容易在空气中吸收水分 而发生膨胀开裂，因此必须采取适当措施。而发生膨胀开裂，因此必须采取适当措施。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 二、回转窑对窑衬的要求二、回转窑对窑衬的要求 1 1耐高温性强耐高温性强 2 2热振稳定性好热振稳定性好 3 3抗化学侵蚀性强抗化学侵蚀性强4 4耐磨性及机械强度好耐磨性及机械强度好 5 5窑衬具有良好的挂窑皮性能窑衬具有良好的挂窑皮性能 6 6孔隙率要低孔隙率要

26、低 7 7热膨胀安定性要好热膨胀安定性要好 8 8抗水化性能要好抗水化性能要好 9 9绿色环保绿色环保 低铬或无铬，减小铬公害。低铬或无铬，减小铬公害。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 三三、回转窑、回转窑内耐火材料损坏的原因内耐火材料损坏的原因 水泥生产过程中，回转窑窑衬的损坏可分为物理水泥生产过程中，回转窑窑衬的损坏可分为物理 应力损坏和化学侵蚀损坏两大类。应力损坏和化学侵蚀损坏两大类。 1 1热应力热应力 2 2机械应力机械应力 3 3窑料和窑气中一些化合物的窑料和窑气中一些化合物的化学侵蚀化学侵蚀 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材

27、料 1 1热应力热应力 定义：定义：热应力是指温度改变时，物体由于外在约热应力是指温度改变时，物体由于外在约 束以及内部各部分之间的相互约束，使其不能完全自束以及内部各部分之间的相互约束，使其不能完全自 由胀缩而产生的应力。又称变温应力。由胀缩而产生的应力。又称变温应力。 窑工作时窑工作时：窑衬表面温度因窑的回转，裸露面：窑衬表面温度因窑的回转，裸露面 和被物料覆盖面存在温差，和被物料覆盖面存在温差，内部产生温差热应力内部产生温差热应力； 窑衬窑衬内外面温差热应力内外面温差热应力。 停窑时停窑时：窑衬表面温度变化较大，窑衬内部产生：窑衬表面温度变化较大，窑衬内部产生 热应力。热应力。 窑用耐火

28、材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 窑产量、窑径和窑速对窑衬热应力的影响窑产量、窑径和窑速对窑衬热应力的影响 窑产量窑产量 窑衬所承受的热负荷随产量增加而增加。窑衬所承受的热负荷随产量增加而增加。 窑径窑径 窑衬所承受的压应力随窑径增大而下降，但窑径增大易窑衬所承受的压应力随窑径增大而下降，但窑径增大易 造成筒体变形，增大了椭圆度，造成窑衬压应力增加。造成筒体变形，增大了椭圆度，造成窑衬压应力增加。 窑速窑速 窑衬所受的热震应力随窑速增加而增多，受窑料和熟料窑衬所受的热震应力随窑速增加而增多，受窑料和熟料 的磨蚀也随窑速增加而增大，窑衬所受向下推力增加，砖块的磨蚀也随窑速增加

29、而增大，窑衬所受向下推力增加，砖块 之间在相对运动过程中产生的应力也增加。之间在相对运动过程中产生的应力也增加。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 2 2机械应力机械应力 定义：定义：物体由于外因物体由于外因(受力、湿度变化等受力、湿度变化等)而而变形时变形时，在，在 物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的 作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。 窑衬受到煅烧物料的摩擦及气流中尘粒的冲刷、剥蚀，窑的窑衬受到煅烧物料的摩擦及气流中尘粒的冲

30、刷、剥蚀，窑的 金属筒体，特别是烧成带筒体，由于温度较高，失去刚性，金属筒体，特别是烧成带筒体，由于温度较高，失去刚性， 发生变形，从而在衬料内产生压应力、拉应力和剪切应力，发生变形，从而在衬料内产生压应力、拉应力和剪切应力， 致使衬砖间发生相对运动，出现应力高峰，造成衬料裂缝剥致使衬砖间发生相对运动，出现应力高峰，造成衬料裂缝剥 落和脱开掉下。落和脱开掉下。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 3 3窑料和窑气中一些化合物的窑料和窑气中一些化合物的化学侵蚀化学侵蚀 窑用耐火材料窑用耐火材料 煅烧物料煅烧物料燃烧气流燃烧气流 以熔融状态扩散或渗入以熔融状态扩散或渗入

31、衬料内部，引起耐火材衬料内部，引起耐火材 料化学变化，降低其使料化学变化，降低其使 用寿命。用寿命。 气流中的碱、氯、硫等气流中的碱、氯、硫等 挥发物在窑内富集，形挥发物在窑内富集，形 成硫化碱、氯化碱等熔成硫化碱、氯化碱等熔 体，渗入耐火材料内部，体，渗入耐火材料内部， 引起引起“碱裂碱裂”破坏。破坏。 预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 四四、回转窑、回转窑常用耐火材料种类及性能常用耐火材料种类及性能 1耐碱砖耐碱砖 作用作用：防止耐火材料：防止耐火材料“碱裂碱裂”。 防止防止“碱裂碱裂”机制机制：窑气中的碱在砖面上凝集后迅速与砖：窑气中的碱在砖面上凝集后迅速与砖 面发生化学反应，形成一

32、层高黏度的釉面层，封闭了碱向砖面发生化学反应，形成一层高黏度的釉面层，封闭了碱向砖 体内继续侵蚀的孔道，从而防止体内继续侵蚀的孔道，从而防止“碱裂碱裂”。 性能性能（普通耐碱黏土砖）：（普通耐碱黏土砖）：SiO265%，Al2O31.9g/cm3，显气孔率，显气孔率20MPa， 热导率为热导率为1.163W/（mK），线膨胀系数为），线膨胀系数为610-6/，荷重软，荷重软 化点化点1320。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 2高铝砖高铝砖 定义定义：三氧化二铝：三氧化二铝(Al2O3)含量高于含量高于48%的硅酸铝质耐火材的硅酸铝质耐火材 料制品。由矾土或其他氧

33、化铝含量较高的原料经成型和煅料制品。由矾土或其他氧化铝含量较高的原料经成型和煅 烧而成。烧而成。 矿物组成矿物组成：刚玉：刚玉(- Al2O3 )、莫来石、莫来石(3Al2O3 2SiO2)和玻璃和玻璃 相。相。 分类分类：在中国，按高铝砖中：在中国，按高铝砖中Al2O3含量分为三级：含量分为三级：LZ-65 Al2O3含量含量65%70%； LZ-55 Al2O3含量含量55%65%； LZ-48 Al2O3含量含量48%55%。 性能性能：热稳定性高，耐火度：热稳定性高，耐火度1750以上，抗渣性较好。以上，抗渣性较好。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 3 3

34、磷酸盐结合高铝质磷酸盐结合高铝质衬砖衬砖 包括两种产品：包括两种产品：磷酸盐结合高铝质磷酸盐结合高铝质砖（简称砖（简称磷酸盐砖磷酸盐砖）；）； 磷酸盐结合高铝质磷酸盐结合高铝质耐磨砖（简称耐磨砖（简称耐磨砖耐磨砖）。）。 磷酸盐砖磷酸盐砖是以浓度是以浓度42.5%50%的磷酸溶液作为结合剂，集的磷酸溶液作为结合剂，集 料是采用经回转窑料是采用经回转窑1600以上煅烧的矾土熟料。在砖的使用以上煅烧的矾土熟料。在砖的使用 过程中，磷酸与砖面烧矾土细料和耐火黏土相反应，最终形过程中，磷酸与砖面烧矾土细料和耐火黏土相反应，最终形 成以方石英型正磷酸铝为主的结合剂。成以方石英型正磷酸铝为主的结合剂。 耐

35、磨砖耐磨砖是以工业磷酸、工业氢氧化铝配成磷酸铝溶液作结是以工业磷酸、工业氢氧化铝配成磷酸铝溶液作结 合剂，其摩尔比为合剂，其摩尔比为Al2O3 ：P2O5 =1:3.2。采用的集料与磷酸。采用的集料与磷酸 盐砖相同。使用过程中，形成以方石英型正磷酸铝为主的结盐砖相同。使用过程中，形成以方石英型正磷酸铝为主的结 合剂。合剂。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 4 4镁砖镁砖 定义定义：镁砖是氧化镁含量在：镁砖是氧化镁含量在90%以上、氧化钙含量不大于以上、氧化钙含量不大于 3%，以方镁石为主要矿物的碱性耐火材料。，以方镁石为主要矿物的碱性耐火材料。 性能性能：热导率好

36、，热膨胀率大，抵抗碱性熔渣性能好，抵：热导率好，热膨胀率大，抵抗碱性熔渣性能好，抵 抗酸性熔渣性能差，耐火度高于抗酸性熔渣性能差，耐火度高于2000，热震稳定性差，运，热震稳定性差，运 输储存过程需要防潮。输储存过程需要防潮。 独立使用率不高，向镁橄榄石和镁铝砖方向发展使用。独立使用率不高，向镁橄榄石和镁铝砖方向发展使用。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 5 5白云石砖白云石砖 白云石由煅烧过的白云石砂制成的耐火材料制品。通常含白云石由煅烧过的白云石砂制成的耐火材料制品。通常含 氧化钙氧化钙40以上，氧化镁以上，氧化镁35以上以上,还含有少量的氧化硅、还含有少量的

37、氧化硅、 氧化铝、三氧化二铁等杂质。氧化铝、三氧化二铁等杂质。 镁钙系耐火材料具有良好的耐高温性、优异的挂窑皮性和镁钙系耐火材料具有良好的耐高温性、优异的挂窑皮性和 抵抗水泥熟料化学侵蚀的能力抵抗水泥熟料化学侵蚀的能力。 但其易水化、抗热震性较差，特别是不耐但其易水化、抗热震性较差，特别是不耐CO2、SO3等酸性等酸性 气体的侵蚀。使用中，窑内的气体的侵蚀。使用中，窑内的CO2、SO3会沿气孔进入砖内会沿气孔进入砖内 ，在砖的中低温部位形成，在砖的中低温部位形成CaCO3、CaSO4等矿物，使砖膨胀等矿物，使砖膨胀 开裂。开裂。 白云石砖用于窑皮稳定的区域才能获得满意的寿命。白云石砖用于窑皮稳

38、定的区域才能获得满意的寿命。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 6 6镁镁锆锆砖砖 镁镁锆锆砖砖耐火度较高，在耐火度较高，在1660以上可被熟料侵蚀；同时氧化以上可被熟料侵蚀；同时氧化 锆颗粒四周形成微裂纹，可吸收外力，具有较大的抗断裂强锆颗粒四周形成微裂纹，可吸收外力，具有较大的抗断裂强 度；抗度；抗SO3、CO2、R2O、Cl-蒸气侵蚀和熟料的侵蚀；具有较蒸气侵蚀和熟料的侵蚀；具有较 高的抗压强度和抗氧化还原作用。高的抗压强度和抗氧化还原作用。 但热导率较尖晶石砖高，成本也高但热导率较尖晶石砖高，成本也高。 一般用在烧成带部位。一般用在烧成带部位。 窑用耐火材料

39、窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 7 7直接结合镁铬砖直接结合镁铬砖 镁铬砖是一种传统耐火材料。镁铬砖是一种传统耐火材料。 镁质耐火材料中，镁质耐火材料中，Cr2O3能够促进直接结合和形成镁铬尖晶石能够促进直接结合和形成镁铬尖晶石 ，对提高耐火材料的高温性能、抗热震性、抗侵蚀性和挂窑，对提高耐火材料的高温性能、抗热震性、抗侵蚀性和挂窑 皮性具有重要作用。皮性具有重要作用。 但是，在高温、氧化性气氛和碱性环境下，但是，在高温、氧化性气氛和碱性环境下，Cr3+会转变为剧会转变为剧 毒、致癌的毒、致癌的Cr6+，对生态环境造成极大危害。，对生态环境造成极大危害。 为了减少镁铬砖中为了

40、减少镁铬砖中Cr6+产生的公害，首先是使用低产生的公害，首先是使用低Cr2O3含量含量 的镁铬砖，其次是减少镁铬砖的使用。的镁铬砖，其次是减少镁铬砖的使用。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 8 8镁铝尖晶石砖镁铝尖晶石砖 镁铝尖晶石镁铝尖晶石(也称尖晶石也称尖晶石)的化学式为的化学式为MgO-Al2O3，含，含MgO为为 28.3%，Al2O3为为71.7%。 镁铁尖晶石镁铁尖晶石 (MgOAl2O3 )具有较高的熔点、热膨胀小、热应具有较高的熔点、热膨胀小、热应 力低、热振稳定性好，同时它具有较稳定的化学性质，对碱力低、热振稳定性好，同时它具有较稳定的化学性质，

41、对碱 性熔渣具有较强的抵抗能力，是铝镁不烧砖得以使用的核心性熔渣具有较强的抵抗能力，是铝镁不烧砖得以使用的核心 点，是提高寿命的关键物质之一。点，是提高寿命的关键物质之一。 在水泥熟料烧成回转窑系统中有广泛应用。在水泥熟料烧成回转窑系统中有广泛应用。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 9 9镁镁铁铁尖晶石砖尖晶石砖 镁铁尖晶石砖由镁铝尖晶石替代低铬镁铬砖中的铬铁矿制成镁铁尖晶石砖由镁铝尖晶石替代低铬镁铬砖中的铬铁矿制成 ，并通过调整氧化铁或镁铁尖晶石的掺加量和分布来进一步，并通过调整氧化铁或镁铁尖晶石的掺加量和分布来进一步 提高挂窑皮性。提高挂窑皮性。 由于砖的表面

42、生成一层黏性很高的铁钙和铁铝钙化合物，所由于砖的表面生成一层黏性很高的铁钙和铁铝钙化合物，所 以易于窑皮的粘挂，且耐火度高，抗氧化还原能力强。以易于窑皮的粘挂，且耐火度高，抗氧化还原能力强。 镁铁砖需要窑皮的保护才能获得较长寿命。镁铁砖需要窑皮的保护才能获得较长寿命。 多用于回转窑烧成带。多用于回转窑烧成带。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 1010隔热材料隔热材料 隔热材料组成隔热材料组成：以轻质耐火物料制成。：以轻质耐火物料制成。 品种：品种：以高温硅钙板为主，还有轻质煅烧砖、耐火隔热以高温硅钙板为主，还有轻质煅烧砖、耐火隔热 混凝土、隔热板及陶瓷耐火纤维制品

43、等。混凝土、隔热板及陶瓷耐火纤维制品等。 特点特点：多孔、质轻、热导率小、保温性能好。：多孔、质轻、热导率小、保温性能好。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 1111耐火浇注料耐火浇注料 浇注料浇注料是一种由耐火物质制成的粒状和粉状材料，并加入是一种由耐火物质制成的粒状和粉状材料，并加入 一定量结合剂和水分共同组成。它具有较高的流动性，适宜一定量结合剂和水分共同组成。它具有较高的流动性，适宜 用浇注方法施工，并无需加热即可硬化的不定形耐火材料。用浇注方法施工，并无需加热即可硬化的不定形耐火材料。 由耐火骨料、粉料、结合剂、外加剂、水或其他液体材料组由耐火骨料、粉料、

44、结合剂、外加剂、水或其他液体材料组 成。一般在使用现场以浇注、震动或捣固的方法浇筑成型，成。一般在使用现场以浇注、震动或捣固的方法浇筑成型， 也可以制成预制件使用。也可以制成预制件使用。 预分解窑系统各处不动设备的异形部位、顶盖、直墙和下预分解窑系统各处不动设备的异形部位、顶盖、直墙和下 料管等处，预热器系统使用量达料管等处，预热器系统使用量达50%以上。另外，窑口、分以上。另外，窑口、分 解炉、上升烟道、窑尾椎体、燃烧器、篦冷机前端等部位也解炉、上升烟道、窑尾椎体、燃烧器、篦冷机前端等部位也 需大量使用耐火浇注料。需大量使用耐火浇注料。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐

45、火材料 五五、预分解窑系统耐火材料的配置预分解窑系统耐火材料的配置 1 1回转窑用耐火材料回转窑用耐火材料 使用部位使用部位：两端窑口、冷却带、烧成带、过渡带、分解带：两端窑口、冷却带、烧成带、过渡带、分解带 出熟料窑口：出熟料窑口： 环境温度高、温度变化大、熟料磨损与含尘气流冲刷严重。环境温度高、温度变化大、熟料磨损与含尘气流冲刷严重。 对耐火材料要求：高强度、抗热震、耐磨、耐侵蚀。对耐火材料要求：高强度、抗热震、耐磨、耐侵蚀。 常用耐火材料：高纯镁铝尖晶石浇注料、莫来石质浇注料、常用耐火材料：高纯镁铝尖晶石浇注料、莫来石质浇注料、 刚玉质浇注料。刚玉质浇注料。 窑用耐火材料窑用耐火材料预分解预分解窑用耐火材料窑用耐火材料 五五、预分解窑系统耐火材料的配置预分解窑系统耐火材料的配置 1 1回转窑用耐火材料回转窑用耐火材料 使用部位使用部位：两端窑口、冷却带、烧成带、过渡带、分解带：两端窑口、冷却带、烧成带、过渡带、分解带 冷却带：冷却带： 环境温度高、温度变化频繁、窑皮不稳定、耐火材料受到的环境温度高、