新型干法水泥生产技术与装备实施预案

176/186第二代节能环保新型干法水泥生产技术与装备实施方案目录概述 i1先进可靠的节能环保的工艺生产及操纵技术与装备 11.1原料的前置处理 11.1.1水泥原料性能及对能效的阻碍 11.1.2优化原料配料的差不多条件 11.1.3阻碍因素及技术措施 31.2节能环保的粉磨技术与装备 41.2.1粉磨装备技术的进步 41.2.2原料粉磨问题 61.2.3燃料制备问题 91.2.4水泥粉磨问题 91.2.5配制水泥问题 151.3节能环保的熟料煅烧技术与装备 161.3.1国内外烧成系统技术与装备现状 171.3.2第二代烧成系统技术方案 351.3.3小结 461.4生产线的设计优化及新技术 471.4.1工艺设计优化及新技术 471.4.2电气及自动化优化及新技术 521.4.3土建设计优化及新技术 591.4.4总图、矿山、公用工程设计优化及新技术 602环保技术与装备 702.1水泥窑协同处置废弃物技术 702.1.1水泥窑协同处置废弃物的差不多原则 702.1.2水泥窑协同处置废弃物的要紧特点 712.1.3废弃物处理种类 712.1.4水泥窑协同处置污泥技术 722.1.5一般工业废弃物及危险废弃物的预处理技术 752.1.6重要污染物的监测 752.1.7利用水泥窑协同处置废弃物的职业健康与安全 762.2低品位原、燃料的利用技术 762.3环境治理 772.3.1粉尘治理 782.3.2噪音治理 802.3.3大气污染物排放治理（包括NOx、SOx等） 823推举的示范线 89概述水泥行业是我国经济建设的重要基础材料产业，也是要紧的能源、资源消耗和污染物排放行业之一。2009年全国水泥总产量16.5亿吨，能源消耗总量约占全国能源消耗总量的5%，颗粒物排放量约占工业排放总量的30%左右。2010年全国水泥总产量更是达到创纪录的18.68亿吨，占全世界水泥总产量的55%左右。进一步推进节能减排、进展低碳经济、循环经济已成为我国水泥工业当前的重要课题。国家“十二五”规划纲要明确提出“积极应对全球气候变化”，“大幅度降低能源消耗强度和二氧化碳排放强度，有效操纵温室气体排放”，“加强资源节约和治理”，“大力推进节能降耗”，“大力进展循环经济”，“按照减量化、再利用、资源化的原则，减量化优先，以提高资源产出效率为目标，推进生产、流通、消费各环节循环经济进展，加快构建覆盖全社会的资源循环利用体系”，“加大环境爱护力度”，“强化污染物减排和治理”，“推进火电、钢铁、有色、化工、建材等行业二氧化硫和氮氧化物治理，强化脱硫脱硝设施稳定运行”，“深化颗粒物污染防治”。应对气候、环境变化和能源资源安全差不多成为全球共同关注的问题，发达国家纷纷把进展低碳经济和新能源等新兴战略性产业作为推动经济增长的新的突破口，以后低碳经济专门可能是国家竞争力的重要体现，这也给予了水泥行业新的历史性进展机遇。就我国水泥工业而言，进展低碳经济必须进一步贯彻落实科学进展观，坚持资源开发与节约并重，大力推进节能减排，实现经济增长的全然性转变，促使水泥行业成为与经济、社会、环境协调进展的资源节约型和生态友好型产业。能够通过水泥工业结构调整，采纳新型节能技术及装备来降低能源消耗，减少阻碍环境的废弃物排放（包括CO2、SO2、NOx等）。天津水泥工业设计研究院有限公司（以下简称“天津院有限公司”）几十年来一直站在水泥工业改革开放和自主创新进展的前沿，引领着中国水泥工业技术进步，制造了中国新型干法水泥技术进展的许多第一。通过多年的技术研发及大量的工程实践，天津院有限公司长期致力于水泥工业节能减排技术与装备的研发工作，先后在大量的水泥生产线上开发应用大量的节能降耗的技术与装备。在现有新型干法生产技术的不断优化提升的基础上，提出了集成生产可靠、技术先进的技术装备于一线的开发设计思路，目的是最大化地实现水泥生产的节能减排和低碳环保。天津院有限公司在长期的研发过程中，不断跟踪同行的技术装备的研发进展，对国内相关生产线的实际运行状况也做了长期的跟踪测试调查，对目前国内主体新型干法生产线的要紧技术指标也做了统计分析，国内部分大型有代表性的水泥制造企业的典型生产线的要紧技术统计情况见表1。表1国内部分大型有代表性的水泥制造企业的典型生产线的要紧技术统计情况序号生产线名称投产日期生产规模t/d实际产量t/d回转窑规格m熟料烧成热耗kcal/kg熟料熟料烧成电耗kWh/kg熟料熟料综合电耗kWh/kg熟料1江西亚东二线2003年9月42005000φ4.8×5274525.756.742荻港海螺一线2000年10月25002821φ4.0×6075628.88a60.903池州海螺一线2002年7月50005546φ4.8×72737.07-56.384枞阳海螺四线2004年6月1000010600φ6.0×96746.6224.5658.155亚泰明城一线2003年6月50005753φ4.8×72724.8624.55-6华润南宁一线2007年12月50005743φ4.8×72741.4423.6166.247江苏京阳一线1997年12月50006748φ5.2×61738.9525-8华盛天涯一线2005年6月50005451φ4.8×72748.3324.4663.939豫龙同力一线2005年8月50005309φ4.8×72738.92-67.0310珠江水泥厂一线1989年2月40004800φ4.75×75760--11冀东滦县一线2003年11月50005346φ4.8×72798.20--12冀东水泥厂一线1985年1月40004896φ4.7×74789.47--13河北燕赵2009年4月55006210φ5.0×606952150.7结合目前国内相关产业政策和水泥工业进展方向，在设定的生产条件下确定相应的开发目标，具体如下：（1）设定的生产条件生产线海拔高度：~600m；生产的水泥品种：一般硅酸盐水泥；原料易磨性：中等；生料易烧性：中等；煤质：Qnet,ad≥4500kcal/kg。（2）本项目的开发目标烧成系统熟料产量：设计5500t/d；熟料烧成热耗：680kcal/kg熟料；熟料电耗：≤52kWh/t熟料；水泥电耗：≤82kWh/t水泥；NOx排放：≤400mg/Nm3（NO2@10%O2）。通过对国内外新型干法生产线技术及装备的调研情况，结合天津院有限公司长期实践的结果，提出第二代低碳经济型的新型干法水泥生产线的具体实施方案，现具体报告如下。1先进可靠的节能环保的工艺生产及操纵技术与装备1.1原料的前置处理水泥原料矿山开采、均化技术决定了资源综合利用程度，原料配料品种及其品质直接阻碍到水泥生产的能耗，要提高资源综合利用率，降低水泥生产的能耗、提高能效水平，应首先从矿山和优化配料抓起。1.1.1水泥原料性能及对能效的阻碍我国水泥原料分布广泛，且赋存年代、形态差异专门大，因此其加工性能相差悬殊。依照天津院有限公司多年测试，国内要紧水泥原料的工艺加工性能情况见表1-1。表1-1国内要紧水泥原料的工艺加工性能名称Ai（g）Wi（kWh/t）HGI样本数（N）波动范围平均值波动范围平均值波动范围平均值石灰石0.0006～0.23080.02185.9～17.510.6－－686大理岩0.0000～0.11670.02305.9～11.38.9－－24砂岩0.0052～1.19180.36934.2～29.516.3－－－烟煤－－－－31～17775270无烟煤－－－－33～14973106注：Ai为金属磨蚀性指数，Wi为粉磨功指数，HGI为哈氏指数。上表结果表明，石灰石的Ai值变化范围为0.0006～0.2308g，其数值大小对锤式破裂机锤头磨损阻碍专门大。同一型号、材质的锤式破裂机，一付锤头破裂石灰石量可相差近10倍。一般而言，石灰石的Ai值大，Wi值也大，但有些石灰石的Wi值较大，但Ai值并不大，这时如采纳球磨机粉磨生料，能效就较差。由于不同生料的原料品种不一，配料比例差异，因此生料的易烧性也有所不同。一般规律是，石灰石和硅质（硅铝质）原料易磨性相差不大（或易或难）时，生料的易烧性较好；如石灰石易磨性好而硅质原料专门难磨时，生料的易烧性较差。1.1.2优化原料配料的差不多条件（1）必须重视和做好原料资源地质工作只有地质勘探部门对石灰石等要紧资源进行必要的地质工作，才能取得足够深度的地质工作资料，才能将石灰石资源等地质体由地表到深部的结构、构造和赋存状态搞清，才能对各层位的物理化学性能加以了解。只有系统地掌握了矿体矿石及围岩、夹层的产状、化学成分、物理性能、空间状态及分布规律，才能为石灰石等资源的优化选择和搭配利用提供差不多保证。因此优化原料配料的最差不多条件是首先必须重视和做好原料资源地质工作。（2）必须进行必要的原料工业性能试验当有足够深度的野外资源地质工作结束时，应由地质勘探部门采取有代表性的试样，并托付设计部门进行原料工业性能试验。通过试验研究，可差不多掌握原料资源的工艺加工性能，这些性能要紧包括原料的易磨性、磨蚀性和生料的易磨性、易烧性，如采纳辊式磨，还要进行辊式磨试验。在工程设计中，应优先选择那些距厂址较近、物化性能优异且工艺加工性能良好的原料配料，从而提高企业的能效。天津院有限公司曾对数百家水泥企业进行了原料工艺性能试验，大致的规律是：实验室所做原料的磨蚀性、易磨性及其生料易磨性试验结果，与实际生产相关对应性较强；生料易烧性的一般规律是，实验室易烧性好的生料在实际生产中也易烧（窑的产量较高，f-CaO含量较低），但少数工厂生料易烧性试验结果与实际生产对应性较差，即实验室生料难烧但在实际生产中并不难烧，缘故可能与操作水平、设备性能及运行状态等有关。（3）充分综合利用石灰石资源与国外先进国家相比，目前我国石灰石矿山开采是“粗放型”的，即对资源地质工作重视程度不足，矿山开采中对生产勘探重视不够，重视产量而轻视矿产资源搭配综合利用，对石灰岩矿体的围岩、夹层和覆盖物不加以研究就剥离剔除、堆放，造成某些差不多符合水泥生产硅铝质原料条件者被抛弃白费。针对目前我国石灰岩矿山开采现状，要实现矿产资源的合理及综合利用这一目标，需从地质勘探到矿山设计再到后续生产的整个系统工程进行工作，其中矿山设计这一环节工作起到了一个规划并引导的重要作用。目前我国大型水泥矿山普遍采纳钻机钻孔、挖掘机铲装、汽车装运、矿山台段式下降的开采方式，随着国家加强对矿山资源有偿使用的监管，矿山资源的搭配和综合利用，既可降低采矿成本、减少资源白费，也有利于矿山的环境爱护，差不多成为各个水泥企业节能降耗的关键之一。对矿山资源综合利用而言，如何在开采环节中在满足进厂石灰石指标操纵要求前提下，解决好矿岩的合理搭配，并保持进厂矿石品位的稳定与均衡，至关重要。传统的矿山设计方法是定性设计，因为无法靠手工计算来精确实现对小尺寸采矿单元的规划，所出的地质及采矿设计图纸，关于采矿生产来讲仅具有指导性意义，而不具备精确指导生产的作用，关于矿山生产的进度打算也只能按年来进行大致的编排。现在利用矿块模型系统软件，能够在矿岩搭配问题上提供较强的关心。矿块模型软件以其强大的数据库计算功能与三维图形设计功能，将矿山分层开采的平面细化成若干小的开采单元，同时详细计算出每个开采单元的平均品位及矿岩属性，同时利用其丰富的数据库功能，更方便进行采剥进度打算表的准确编制，做到对采矿生产的精确指导。比起传统的设计方法，这些软件所输出的图纸信息量大，数据精确，除了能完成传统手工图纸中的水平地质分层平面图之外，还能输出水平分层岩性图、水平分层品位图、任意块段的储量及平均品位、矿岩量报告及矿岩搭配后的相关数据等，对采矿生产具有直接的指导作用。但关于矿山资源综合利用这一系统性课题来讲，设计技术上的进步仅仅只是其中的一个环节问题的解决，目前设计工作中遇到的最大问题来自于地质工作资料本身。近些年专门多矿山的地质工作资料深度不够，或尽管深度已达到要求但其内部错误许多，地形图上各种首曲线与计曲线的多维数据不全或不准确，同一份地质报告在不同图纸上对同一地层赋存形态的解释互不对应，直接造成了采矿软件在建立地质模型时数据混乱。1.1.3阻碍因素及技术措施实际生产中阻碍能效水平的缘故专门多，阻碍因素广泛，除原料配料（原料性能）方面缘故外，与职员操作、设备状态、燃料优劣等多方面因素有关，因此水泥企业能效高低问题是一个系统工程问题。（1）原材料选择和开采优化操纵我国水泥企业普遍对CaO含量≤45%的水泥灰岩弃之不用，缘故是低品位矿石含杂质多，质量难以操纵。充分利用这类低品位原料资源，可大大扩充我国水泥灰岩资源储量。应以现代质量操纵技术为基础，在资源源头实施质量操纵，采纳三维矿山模型、在线分析仪等操纵技术，对不同品位石灰石进行搭配开采，既可保证进厂石灰石成分稳定，也可提高矿山资源综合利用率，延长矿山使用年限。对此，应做好矿山地质勘查、质量检测、打算开采、搭配使用等各项工作，并配套采纳原料预均化和生料均化设施。水泥行业的硅铝质原料过去要紧采纳粘土，从生态和技术角度考虑并非最佳选择。自然界赋存有较多的硅铝质原料，如页岩、油页岩、凝灰岩、泥岩、铅锌尾矿、铜尾矿等，易于发生热解反应并与CaO进行固相反应。成岩的硅铝质原料虽要进行破裂增加粉碎电耗，但其水分含量低，可降低烘干煤耗。有些原料，尤其是采矿尾矿，则具有比粘土更好的固相反应活性，其中的微量元素对水泥熟料烧成还有矿化作用。（2）提高产品性能和使用寿命“以质代量”是通过提高水泥熟料质量来满足水泥市场要求。水泥熟料质量提高了，生产同样强度的水泥可多掺加混合材，也可减少混凝土中水泥掺加量，就能做到在不增加熟料产量的情况下满足水泥市场增长的需求。“以质代量”不但起到节能减排的功效，还能大量节约原料资源，并能减少水泥生产工艺过程中排出的CO2。1.2节能环保的粉磨技术与装备1.2.1粉磨装备技术的进步1.2.1.1料床粉磨节能新技术的推广应用球磨机占据粉磨领域的主导地位达百年之久，其要紧特点是技术成熟可靠，操作简单，运转率高，缺点是粉磨效率较低，能耗高。水泥生产采纳球磨机系统粉磨原料、燃料和水泥时综合电耗为100kWh/t～110kWh/t，物料粉磨电耗占2/3左右，因此提高粉磨效率、降低粉磨电耗一直是粉磨装备技术研究的重点课题。上世纪六、七十年代进展的辊磨、八十年代出现的辊压机和九十年代问世的筒辊磨是粉磨装备技术进步的重要体现，这些以“受限料床高压粉碎”为原理的粉磨设备的粉磨效率相当于球磨机的2倍左右，使粉磨电耗大幅度降低。假如水泥生产采纳料床粉磨系统粉磨原料、燃料和水泥，即实现“水泥生产无球磨化”时，综合电耗能够降低到80kWh/t～85kWh/t，投入商业运行或在建的无球磨生产线越来越多。1.2.1.2粉磨装备大型化进展日产5000t/d～10000t/d的大型水泥生产线越来越多，对粉磨设备的配套能力也提出了更高要求，国际知名供货商在粉磨装备大型化方面也显示了各自的实力。德国莱歇公司提供的最大生料辊磨LM69.6生产能力可达800t/h以上，可满足10000t/d生产线的配套要求；其提供的LM63.3+3C水泥辊磨产量为300t/h以上。洪堡公司开发的最大辊压机规格为RPS25-250/180，通过能力为1800t/h。1.2.1.3高可靠性和长使用寿命现代水泥企业要求工艺系统具有高可靠性，系统设备故障率要求达到2%以下，主机设备的可靠性是关键，减速机、轴承、液压系统、耐磨性能都要有保证。目前，辊磨磨盘和磨辊的使用寿命大都可保证10000h以上，有的可达20000h。为了保证系统的运转率，莱歇公司设计的超大型辊磨采纳6辊结构形式，4辊运行，2辊备用。洪堡公司的辊压机采纳镶嵌柱钉结构的辊面，其使用寿命为堆焊辊面寿命的2倍，可达15000h以上。还有一些知名的专业耐磨材料供货商正在研制更加耐磨的复合材料。1.2.1.4对物料的适应强水泥行业所用物料品种繁多、性能差异专门大，即使同类物料，性能波动范围也专门宽，其中包括易磨性、含水量、磨蚀性（含铁量）等。难磨物料有矿渣、高硅砂岩配料的原料、石油焦、无烟煤等，难烘干的物料有褐煤、白垩配料的原料等，磨蚀性高的物料有钢渣、矿渣、高硅原料、铁矿石等。针对这些物料，现代粉磨技术均有相应的对策。通过引入高温热风，辊磨能够烘干25%水分的原煤和15%水分的原料。关于高磨蚀性物料，通过采纳先进的耐磨材料及处理工艺亦可达到理想的使用寿命。1.2.1.5采纳分不粉磨处理固体废渣降低水泥中的熟料用量2010年粗钢产量达到6.27亿吨，每吨钢铁约产生300kg矿渣和150kg钢渣，目前矿渣有效利用率较高，然而钢渣利用率只有50%左右，长期堆存的钢渣有2亿多吨，年均增加3000万吨以上；2010年原煤产量32.4亿吨，火电厂粉煤灰排放量4亿多吨，炉渣3000多万吨，历年堆存的粉煤灰约15亿吨，煤矸石30多亿吨。废渣的堆存占用大量的土地，污染环境，白费资源。按一般水泥熟料用量75%计算吨水泥CO2的综合排放量约为1吨。对工业废渣进行高细粉磨处理再配制水泥，则能够大幅度提高掺合料用量，降低熟料配比，实现节约资源、爱护环境的目的。1.2.2原料粉磨问题生料细度是原料粉磨工艺需要考虑的首要问题。生料越细越均匀，各组分接触越充分，熟料煅烧反应则越充分和迅速，物料在窑内停留的时刻短，产量高，熟料质量好。假如生料粗粒较多，则化合反应不完全，造成熟料游离氧化钙增多，质量降低。据研究，≥45μm的石英颗粒和≥125μm的方解石颗粒在正常烧成条件下反应不完全，这部分的颗粒是阻碍生料易烧性的关键因素。然而生料磨得太细，如R80μm＜10%，对熟料烧成的阻碍并不显著，反而会增加粉磨电耗，降低磨机产量。国外公司提出的依照生料易烧性等级操纵生料细度的经验见表1-2，部分工厂生料细度见表1-3，能够参考。表1-2生料细度操纵指标易烧程度生料细度Rμm%生料细度Rμm%相当于Rμm%易1.01215.2正常/稍难1.51518.5难2.01821.8白水泥原料粉磨工艺：为了减少硅质粉尘对环境的染，操纵硅质成分的细度，硅质原料叶腊石通过颚破、辊压机、湿法磨单独粉磨制成料浆，再喂入原料辊磨进行烘干粉磨，入辊磨的叶腊石细度为R45μm≤3%。表1-3部分工厂生料细度名称大连秦皇岛华新冀东京阳大宇细度Rμm=15%Rμm=15%Rμm=12%Rμm=12%Rμm=12%Rμm=15%名称ULM28.4ULM40.4LM69.6中材亨达CLF180-120印度RP15-140/140GesekeRP15-140/160细度Rμm=16～20%Rμm=14%Rμm=17～21%Rμm=20%Rμm=15%Rμm=14%观点1：原料性能试验应侧重对生料易烧性阻碍因素的分析研究，检测生料中各粒级部分难烧组分的含量，关于生料均质性专门差的原料能够考虑采纳分不粉磨工艺。节约生料粉磨电耗也是选择原料粉磨系统重点考虑的问题，毋庸置疑，立式辊磨或高压辊压机终粉磨系统差不多成为原料粉磨系统的重要选择。依照粉磨机理分析，因为辊压机属于“受限高压”粉碎，粉磨效率要略高于辊磨，然而幅度有限。辊压机终粉磨系统比辊磨系统节电的要紧缘故在于：辊压机系统中的“选粉－烘干－风扫”用风量和阻力比辊磨中的低，反映到通风电耗降低，然而辊压机系统中提升物料的斗提电耗比较高。系统电耗应该存在2～3kWh/t的差值。假设原料易磨性中等，统一生料细度，能够估算出辊压机系统和辊磨系统的电耗情况。生料辊压机与辊磨系统电耗比较见表1-4。表1-4生料辊压机与辊磨系统电耗比较项目辊压机系统辊磨系统磨机,kWh/t7.27.5风机,kWh/t4.06.8选粉机,kWh/t0.20.3提升机,kWh/t0.80.1其他辅机,kWh/t0.81.3合计,kWh/t13.016.0多年往常宇部公司提供的生料系统采纳外置选粉的辊磨系统，其设计电耗比其他公司采纳正常部格外循环辊磨系统的电耗低3kWh/t左右，其缘故也在于出磨物料靠提升机喂入选粉机进行分选，以降低通风电耗，但系统要求选粉机可烘干的原料水分为3％。调研的辊压机终粉磨系统生的运行数据见表1-5。表1-5生料辊压机终粉磨系统调查数据工厂规模t/d辊压机产量t/h细度%辊压机kWh/t系统kWh/t龙岩三德2000RP15-140/1602×900设计180实际140~150R901212.0江西亚东24000RP20-170/1802×1500设计350实际360R7516实际R7514.87.613.3江西亚东34000RP20-170/1802×1800设计400实际370R7515实际R15157.515四川亚东4000RP20-170/1802×1800设计400R751510.7山西智海2500CLF180-1002×900设计220实际200~220R80157.213.2中材常德2500CLF180-1202×1250设计220实际242R80108.515.8中材亨达5000CLF180-1202×12502×200实际2×240R80205.9山西中意5000CLF200-1602×1800400实际400印度2500RP15-140/1402×900215R90158.412.8Geseke2000RP15-140/1602×900165R901413.0平均R80μm14%7.513.3生料辊压机与辊磨两种系统的综合比较见表1-6。表1-6生料辊压机与辊磨系统综合比较系统辊压机系统辊磨系统备注系统电耗kWh/t12~1415~17中等易磨性％80～100100总投资％10095~100磨耗,g/t0.5~3(堆焊表面)2~6(磨辊＋磨盘)使用寿命,h70007000中等磨蚀可烘干的水分,%5~77利用五级预热器废气入磨粒度,%D90=50mmD90=80mm生料质量好好工艺流程相对复杂相对简单规模大型化较困难易实现运转率一般略高磨损后的运行状况稳定性较差好产量阻碍大阻碍小观点2：水分太高或磨蚀性特差的原料以辊磨为主，辊磨系统也可设计成选粉机外置式系统。选用辊压机系统时重点解决辊面的耐磨问题，最好提供备用辊。运转率是阻碍水泥企业效益的一个重要因素。原料粉磨系统必须提供足够的生料给烧成系统，确保烧成系统的长期稳定运行。在电力、钢铁、化工行业关于关键系统往往设置备用系统，以确保生产主线的安全运转。在水泥行业，为了节约投资，除空压机等少数附属设备外都不考虑备用系统，只是设计时留有一定的产量富裕。莱歇公司的大型辊磨（见图1-1）则采纳了冗余设计理念，如LM69.6辊磨配置6个磨辊，正常生产时4辊运行，2辊备用，当运行磨辊发生故障时备用辊可随时投入运行。图1-1Loesche公司大型6辊生料磨洪堡公司推出的COMFLEX辊压机系统（见图1-2）也具有这一功能。我们的TRM辊磨运行经验表明，4辊磨机2辊运行时能够达到正常产量的75%左右。图1-2洪堡公司COMFLEX辊压机系统观点3：生料辊磨能够按需要产量的1.4倍进行配置，正常运行时采纳部分磨辊工作。1.2.3燃料制备问题系统选择我们差不多积存了辊磨粉磨烟煤、无烟煤、褐煤和石油焦等各种燃料的使用经验，辊磨无疑成为燃料制备的首选方案。辊磨制备燃料的最大好处是能够通入大量的热风，烘干能力强，适应高水分燃煤的烘干要求，保持较低的煤粉水分，降低烧成系统热耗。另外，与风扫球磨系统相比，能够节电10kWh/t左右，同意的入磨粒度能够放宽到50mm。煤粉用于分解炉和窑头的比例约为6:4，窑头能够适应较粗的煤粉细度，分解炉希望煤粉磨得更细一些，特不是在采纳劣质煤或无烟煤的情况下，这讲明烧成系统窑头和窑尾对煤粉的要求存在区不。观点4：关于日产5000吨级以上的大型水泥生产线配置双套煤磨系统，分不提供窑头和窑尾用煤。1.2.4水泥粉磨问题众所周知，水泥粉磨的目的是得到具有一定比表面积和颗粒级配的水泥产品。比表面积越高，水泥的强度越高，并希望3～32μm之间的颗粒越多越好，＜3μm的颗粒只对1天强度起作用，3～32μm的颗粒对28天强度起作用。有人通过试验和统计提出3000～4500cm2/g的水泥28天强度和比表面积、3～32μm含量、分布斜率之间的关系式如下：S=0.0047Sb+0.14(3～32μm,%)+23.78S=0.0053Sb+15.16n+16.12其中S为水泥28天强度，单位为MPa；Sb为水泥的比表面积，单位为cm2/g。专门显然，提高比表面积，提高3～32μm的颗粒含量，提高粒度分布的斜率n值都有利于提高水泥的强度。然而水泥强度并不是评判水泥性能的唯一标准，水泥标准稠度需水量、流淌度、外加剂适应性等也是水泥性能的重要指标，而水泥的颗粒级配、颗粒形貌和混合材的品种及掺量等对这些性能均有显著阻碍。因此，选用合适的粉磨工艺制备高品质的水泥产品是水泥粉磨系统考虑的首要问题。各种混合材活性、易磨性不尽相同，在水泥中所起的作用也不同，有的活性较好，对强度有贡献，有的易磨性较好，起到填充作用，优化颗粒级配。不同粉磨工艺水泥产品中各组分含量见表1-7。表1-7不同粉磨工艺水泥产品中各组分含量粒级＜μm6～12μm12～32μm＞32μm混磨矿渣23%0%2%9%12%熟料77%22%14%31%10%分不粉磨矿渣24%5%4%9%6%熟料76%19%12%32%13%混磨石灰石18%8%5%3%2%熟料82%22%18%25%17%观点5：对大宗混合材如矿渣、钢渣、粉煤灰、石灰石、火山灰等进行分不粉磨，与纯硅水泥进行配制，生产一般水泥、复合水泥和特型水泥，充分发挥各种混合材的潜在活性，提高混合材的有效利用率，改善水泥品质。水泥粉磨过程消耗水泥综合电耗的40%左右，提高粉磨效率，降低粉磨电耗在专门大程度上体现在水泥粉磨工段。水泥粉磨电耗的阻碍因素专门多，要紧包括产品的比表面积、熟料的易磨性和混合材的品种及掺量。依照水泥标准，水泥粉磨时能够掺入一定量的混合材，包括高炉矿渣、石灰石和粉煤灰等，混合材的掺入对粉磨电耗阻碍较大，我们通过试验研究得出了混合粉磨时这些混合材对粉磨电耗的阻碍函数，对粉磨系统的计算专门有关心。日本川崎公司提出的水泥粉磨电耗的计算公式如下，供参考。其中W为水泥粉磨电耗；W0是球磨机的输入功率；Wi是熟料的邦德易磨性指数，表示熟料粗磨的难易程度；T3000是指在规定的试验球磨机上按照规定的方法将熟料粉磨到3000cm2/g时所需要的时刻，表示熟料细磨的难易程度；x和y分不表示石膏和石灰石的掺量；z表示研磨体的规格系数。最近几年，水泥辊磨终粉磨技术在国外日臻成熟，并得到了越来越广泛的应用，尤其是在印度、越南等新兴水泥市场，有多条新建水泥生产线采纳了水泥辊磨终粉磨技术。在国内，由于担心辊磨系统磨制的水泥与带球磨机系统磨制的水泥性能存在差异，故一直以来使用水泥辊磨的积极性不高，仅有湖北亚东、云南东骏、四川星船城等部分水泥公司采纳了进口水泥辊磨。不同水泥辊磨的成品颗粒分布见图1-3，不同系统水泥标准稠度需水量见图1-4。图1-3不同水泥辊磨的成品颗粒分布图1-4不同系统水泥标准稠度需水量,%实践证明辊磨磨制的水泥完全能够达到球磨磨制的水泥质量标准，而且水泥辊磨在节能减排上的优势是有目共睹的，水泥粉磨采纳终粉磨系统已成趋势。开发国产化大型水泥辊磨是水泥粉磨装备技术领域的一项紧迫任务，也是实现水泥生产无球化的最后一个堡垒。多年来天津院有限公司致力于这一目标的实现，在TRM型原料辊磨和矿渣辊磨得到广泛应用的基础上，从2006年开始水泥辊磨的研发工作，并于2009年实现了两台TRMS3131矿渣辊磨粉磨水泥的工业化应用，磨机产量和主机电耗达到了预期指标，2010年5月首台国产大型水泥辊磨TRMK4541在越南福山水泥公司成功投产，通过采纳新的措施保证形成稳定的料床，配用新型高效笼形转子选粉机，使成品比表面积能够在3000~4000cm2/g范围内灵活调节，水泥成品的颗粒分布在合理的范围内。水泥辊磨中粉磨系统流程见图1-5。中国水泥进展中心物化检测所对TRMK4541水泥辊磨的成品进行了性能检测，结果表明该系统生产的水泥成品性能优良，成品颗粒分布专门宽，n值小于1，水泥的标准稠度需水量较低，只有26.4%，与圈流球磨系统产品相当。总的来讲，首台国产大型水泥辊磨TRMK4541正式投入工业生产，磨机运行平稳，各项技术指标达到或超过合同要求，水泥成品的颗粒分布、标准稠度需水量与圈流球磨系统的产品相当，用其配制的混凝土具有良好的工作性能。图1-5水泥辊磨终粉磨系统观点6：大力推广应用立式辊磨终粉磨系统粉磨水泥，要紧优点包括降低粉磨电耗、对入磨物料水分没有严格要求、同意入料粒度大、切换产品品种方便等。辊压机与球磨机组成的各种联合粉磨系统在近10年来得到普遍采纳，这些系统即体现了理想的节能效果，又能保证稳定的产品性能，差不多成为水泥粉磨系统的首选方案。从最大程度地节约粉磨电耗和确保产品性能的角度动身，辊压机系统能够向“大型辊压机圈流+小型球磨机开流”的方向进展，其流程见图1-6。图1-6大型辊压机圈流+小型球磨机开流系统原料配料由提升机直接喂入稳流仓（要紧目的是减轻选粉机的负荷），经辊压机挤压后提升至动静态组合选粉机分选，先经静态选粉机分选，粗料直接落入稳流仓，细料再经动态选粉机分选，粗粉也返回至稳流仓，细粉由旋风收尘器收集喂入球磨机粉磨。为了便于调节辊压机和球磨机的粉磨能力的平衡，动态选粉机的粗料出口设置电动分料阀，可依照需要将少部分粗粉分入球磨机。辊压机系统风机设计放风为选粉机风量的30%，该放风与球磨机合用一台收尘器，收集的粉尘可返回球磨机，也能够直接进入成品。球磨机开流操作，有利于降低水泥的标准稠度需水量，确保水泥的工作性能。如采纳粉煤灰作为混合材，则直接喂入球磨机。系统配置要求辊压机单位产品功率消耗达到10kWh/t以上，入球磨机的半成品比表面积2500cm2/g以上。主机配置举例：年产规模 150万吨配套生产线 3500t/d水泥熟料生产线水泥品种 P.O42.5（+P.C32.5）水泥配比 熟料78%，石膏5%，石灰石5%，其他混合材12%系统产量 ≥200t/h（P.C32.5水泥230t/h）水泥比表面积 3500±150cm2/g辊压机 规格TRP180/160(φ1800×1600) 挤压力5500kN/m2(电机配用7000kN/m2) 线速度1.8m/s 通过量 ①Q=1.8×1.6×1.8×200=1037t/h ②Q=1.6×0.038×2.4×1.8×3600=946t/h 取两种计算结果的平均值1000t/h 需用功率P0=2×0.042×1.8×1.6×5500×1.8=2395kW 配用电机2×1600kW球磨机（基于P.O42.5水泥的计算）： 圈流球磨系统电耗（(3500-250)/3200）1.3×34=34.7kWh/t 开流球磨机功率（200×34.7-2395×2.0）/0.85=2529kW 球磨规格φ4.0×13米、2800kW(双仓)辊压机单位汲取功率 2395/200=12kWh/t半成品比表面积 ≥2500cm2/g球磨机电耗 12.6kWh/t最终产品比表面积 3500cm2/g系统电耗(与辊磨相当) 30kWh/t(P.O42.5)27kWh/t(P.C42.5)观点7：对希望降低水泥标准稠度需水量的用户能够考虑采纳“大型辊压机圈流+小型球磨机开流”的系统方案。在一定条件下，水泥的颗粒级配与粉磨效率、选粉效率存在相关性，一般的，粉磨效率和选粉效率越高，往往水泥的颗粒级配越窄，从而导致水泥的标准稠度需水量越高，开流磨系统粉磨效率最低，没有选粉机，颗粒级配最宽，需水量最低，如此，要获得低需水量水泥往往以牺牲粉磨系统的效率为代价。满足市场需要是粉磨装备系统技术开发设计必须考虑的现实问题，近年来我们广泛采纳的辊压机半终粉磨系统体现了高产高运转率的特点，但也有部分企业反映存在需水量偏高的问题，特不是粉磨高标号水泥。通过分析研究，我们对该系统流程进行了进一步优化，使球磨机既能够圈流生产，又能够开流生产，如图1-7所示。球磨机圈流生产为主导方案，开流生产时只要将大收尘器的物料切换入球磨机、出磨物料切换到成品输送系统即可，高效选粉机停运或低速运行。为了降低辊压机系统的厂房高度，辊压机和V型选粉机均布置在低层楼面或地面上，出辊压机物料靠另设提升机喂入V型选粉机。AAB图1-7优化的辊压机半终粉磨系统观点8：辊压机半终粉磨系统球磨机能够满足圈流和开流生产的需要，依照产品要求进行切换，圈流生产时产量高、电耗低，开流生产时产品颗粒级配较宽、需水量低。1.2.5配制水泥问题降低水泥中的熟料用量就能够节约石灰石资源，降低CO2的排放量，多消耗工业固体废渣，爱护环境，实现可持续进展。采纳配置水泥生产工艺生产添加混合材的水泥流程见图1-8，其好处在于：首先，将水泥各组分粉磨至不同的细度，用调配各水泥组分细度的方法，不仅能够充分利用各原材料的性能，而且能够拓宽和优化水泥的颗粒分布而改善水泥的工作性能；其次，能够依照不同水泥物料的特性，选择适合的粉磨设备和工艺以节约粉磨能耗，比如，可选择立磨来粉磨矿渣，再和用球磨机磨制的水泥组分配合，在保证水泥具有良好性能的基础上降低水泥的粉磨能耗，即使利用立磨粉磨熟料，采纳单独磨细的其它混合材料来调配水泥的颗粒分布，也有使其工作性能恢复到球磨水泥的可能，对推广立磨终粉磨水泥系统也有专门大的关心；再次，关于水泥生产企业来讲，能够依照水泥用户的不同需求，确定选用混合材的种类和掺量，高度灵活、快速地切换产品方案和实现“量体裁衣”式的生产，增加其适应市场对产品品种需求变化的能力，提供各种具有不同专门性能和用途的水泥产品，实现水泥产品性能的个性化进展，更好地满足客户的不同使用要求，和下游混凝土企业保持紧密的联系；最后，在保持原有水泥质量时，能够显著增加混合材的掺量，从而降低企业的生产成本，直接增加企业的经济效益。图1-8配制水泥生产工艺观点9：大力提倡配制水泥技术，降低水泥中的熟料用量，多掺混合材，充分发挥各组分的胶凝特性，节约资源，爱护环境。1.3节能环保的熟料煅烧技术与装备新型干法预分解窑水泥制造技术差不多历了近40年的进展历史，目前至今后2050年仍将是水泥熟料制造的主导进展方向。最大限度地实现水泥熟料烧成系统的节能减排是国内外预分解窑技术研发不断努力的方向，也是天津院有限公司提升行业竞争力的必经之路。目前国内外要紧的水泥制造商为国外的KHD、FLS、Polysius；篦冷机则多加IKN及CP两家主体公司；国内的在Sinoma旗下的有TCDRI、NCDRI及CDI，另外确实是凯盛、合肥院等。不同公司也有各自不同的特点特色，其技术水平也有相应的特点。现结合国内外要紧水泥制造研究的几大公司的烧成系统技术研究进展对烧成系统国内外技术现状作一小结，并结合我公司研发应用实践提出第二代节能环保的水泥熟料烧成系统技术与装备方案。1.3.1国内外烧成系统技术与装备现状1.3.1.1回转窑在现代烧成系统中，回转窑所取的作用比重逐渐降低，原先作为水泥厂核心装备的概念已逐步改变，目前从工艺技术的角度来讲只要回转窑能保证烧成系统的产量就行，因此尽可能减少回转窑的热损失确实是当代回转窑研究的努力的方向之一。降低回转窑表面散热的途径一是采纳两档支撑的短回转窑，另一方案是提高回转窑转速，减小回转窑规格，两者的目的均是减少回转窑表面积从而降低表面散热；还有一措施是采纳隔热性能较好的特种复合耐火砖以达到降低表面散热的目的。目前国际上KHD、FLS及Polysius均有自己的回转窑，各自的特点如下：（1）KHD公司在中国境内投产的差不多是PYRORAPID两档窑，长径比为一般在11~12之间，因此，KHD公司也有三档窑，其型谱见图1-9：图1-9KHD公司回转窑从我们查询到的资料表明，回转窑的设备结构上特点不多，即便是两档窑也没有采纳先进摩擦传动、槽齿轮带、弹性支撑及自调心托轮，在我们最近的一次印度的调查得知，KHD公司开发设计的三档窑其窑速达到了5.5r/min，3200t/d规模的回转窑其规格仅为φ3.8×56m，实际运行窑速5.1r/min，大大高于国内各公司的窑速。总体情况表明，KHD公司不管是两档窑或是三档窑事实上际的表面积均较小，相应其散热较小，这为整个烧成系统的热耗降低十分有利。（2）FLS公司FLS的回转窑采纳两档或三档支撑的均已差不多定型，图1-10是该公司的回转窑型谱，从我们调研的情况看，该公司目前设计的回转窑的特点是采纳弹性支撑和自调心托轮，有点生产线该公司采取的提高窑速（最大为5.5r/min），在印度一厂2400t/d的生产线该公司回转窑的规格仅为φ3×47.4m，远远小于常规实际的回转窑规格，较小规格的回转窑其表面散热自然降低，从而也可实现烧成系统的总体节能。图1-10FLS公司回转窑（3）Polysius公司Polysius的回转窑从工艺角度来讲与常规三档窑相当（即不管是两档窑依旧三档窑其长径比均为13～15），该公司设计的两档支撑的回转窑一个显著的特点是采纳弹性支撑、自调心托轮、磨擦传动及槽齿轮带，能够讲在两档窑的装备设计水平上，该公司达到目前世界的顶级水平，在越南腾龙6500t/d生产线上该公司两档回转窑的规格为φ5.2×78m（L/D=15）确实是采纳了上述四项先进技术。但从节能减排角度来讲，该公司回转窑属于一般水平。（4）国内公司中国境内的各大水泥制造商南京院、成都院等所开发的回转窑差不多差不多上长径比L/D=14～16的三档窑，南京院仅有一条仿制KHD公司的φ5.2×61m两档窑在江苏联合投产运行。1.3.1.2燃烧器燃烧器国外公司的品牌较多，比较有知名度的有：Pillard公司、KHD公司、FLS公司等，Polysius公司也有自己的燃烧器，但差不多未见有单独供货的，该公司的燃烧器仅见用于自己所提供的回转窑系统上。三大要紧国外公司的燃烧器比较见表1-8。表1-8国外三大公司要紧燃烧器性能比较燃烧器型式PYRO-JETPILLARDFLS通道数量三个四个四个通道名称及排列顺序中心空气中心空气旋流空气煤风煤风煤风旋流空气旋流空气轴流空气轴流空气轴流空气喷射方式中心空气无圆孔形喷口平行射流圆孔形喷口平行射流煤风环形射流环形射流环形射流旋流空气环形旋转射流环形旋转射流环形旋转射流轴流空气圆孔喷口平行射流环形射流环形射流气流回路内、外回流内、外回流内、外回流射流风速旋流空气~160m/s120~160m/s130~160m/s煤风24~28m/s22~26m/s22~28m/s轴流空气300~400m/s~170m/s160~200m/s一次风量6%~8%8%~10%8%~10%喷射压力260~800mbar250mbar250mbar火焰调节方式气流量气流量和环形截面变化气流量和环形截面变化喷射口倾斜方向向外倾斜向外倾斜+拢焰罩向外倾斜+拢焰罩NOx排放量低低低火焰峰值情况平稳平稳平稳窑皮情况良好良好良好冲量~1560m/s%~1280m/s%~1280m/s%国内的燃烧器种类繁多，生产厂家也专门多，有个体户的，也有学校及设计院所的，但总体来讲差不多上是仿制或局部改进国外上述三大公司的产品，技术上并无大的突破。目前燃烧器进展的一个要紧特点是提高风速，减少一次风用量，同时考虑燃烧废气物的通道，从而达到节能的目的。1.3.1.3冷却机往复推动篦式冷却机是水泥厂熟料烧成系统配套的关键设备，承担热熟料冷却、热回收和输送等功能。由于使用环境恶劣，工况变化大，机构复杂，操作难度大，因此篦冷机是窑系统中重大关键设备。自二十世纪30年代中期第一台篦冷机投入使用以来，随着熟料烧成技术的进步，篦冷机技术也在不断进展，先后已登上三个台阶，即第一、第二、第三代篦冷机。第一代篦冷机几经改进差不多上满足了湿法、半干法及一般干法窑生产配套的需要；70年代初预分解窑技术的出现和逐渐推广应用，使熟料烧成技术发生了巨大的飞跃，它要求篦冷机相应地大幅度提高单位有效面积产量，并提高热回收率以降低热耗，因此第二代篦冷机应运而生；80年代中期，新型干法生产技术进一步完善，生产规模进一步扩大，使窑系统主机设备向大型化、高效率、低能耗方向进展，因此，80年代末，各国有关水泥装备设计、制造公司开始开发第三代篦冷机，至90年代中期各国生产的第三代篦冷机开始推广使用。然而随着水泥生产对烧成系统的节能降耗的要求，对篦冷机工艺及设备运转性能提出了更高的要求，第三代充气梁型篦冷机已专门难适应技术进步的需求，例如，通过活动篦板与固定篦板之间缝隙的漏料、篦板的磨损、通风阻力高、结构复杂、冷却风难于操纵、冷却效率低等等。因此,新一代的第四代篦冷机应运而生，1997年世界上第一台2000t/d级新型篦冷机SF－crossbar在意大利投入使用，并取得预期效果，标志着冷却机的一次“技术革命”。第四代篦冷机的突出特点是主体无漏料、模块化结构，高热回收效率、高输送效率、装备高度低和节能等。目前，国际上要紧有四种品牌的第四代篦冷机：FLS公司的SF-crossbar篦冷机、Polysius公司的Polytrack篦冷机、CP公司的η－冷却机以及KHD公司的Pyrofloor篦冷机。就其输送功能分类，要紧分为两个类型：第一类为固定充气篦床加推料装置（如crossbar、Polytrack）；第二类为活动充气篦床（料槽式）不设推料装置。第四代的篦床大多装有冷却风流量操纵阀，篦床传动均为液压传动。在这几种第四代篦冷机中，SF-crossbar在世界上推广使用范围较大，其最大规模为5000t/d级。近年来，第二类的两种机型也开始在全世界推广使用，最大规模也为5000t/d级。IKN公司一直沿用第三代的理念，尚未有第四代冷却机面世。（1）FLS公司的SF-crossbar篦冷机上世纪90年代末出现的第一台第四代篦式冷却机——SF-crossbar篦冷机（图1-11），改变了传统的推动篦板推料的概念，利用篦上往复运动的交叉棒(crossbar)来输送熟料，使篦冷机的机械结构简化、固定的篦板便于密封，熟料对篦板的磨蚀量小，没有漏料，篦下不需设置拉链机，降低了篦冷机的高度，SF交叉棒式篦冷机的另一特点是每块篦板下设置机械气流调节器(MFR)(图1-12)，该调节器的原理是依照料层上不同部位的颗粒大小不均和料层厚度不均造成气体透过料层不均时，机械气流调节器依照阻力大小来调节，自动调节阀板的角度，从而确保气流透过料层，使料层上的熟料得以冷却。由于每一块篦板下面均设置机械气流调节器，其操纵范围能够准确到每一块篦板的面积，使冷风能够均匀地透过每一块篦板上的料层，从而确保整个篦床面上熟料冷却均匀。总的讲来SF交叉棒式篦冷机的通风面积已缩小到每块篦板，而且熟料通过交叉棒向前运行，其翻动次数多，冷风易于冷却，其工艺性能较优，结构简单，由于取消了篦下风室和拉链机．在相同生产能力时，设备重量较轻，占用高度低。节约土建投资等一系列优点，该机在投产初期时．存在的要紧缺点是交叉棒在输送熟料时直接与高温熟料接触，磨蚀严峻，增加了维修，阻碍运转率。通过材质及机械方面的修改，目前磨蚀问题已得到缓解。图1-11SF-crossbar篦冷机图1-12机械气流调节器(MFR)（2）Polysius公司的PolyTRACK篦冷机2001年Polysius开发了无漏料篦床的板式输送PolyTRACK冷却机，该机底部为一厚板，上面设置若干输入装置，物料随输送装置向前运行(图1-13)。冷却空气透过料层使熟料冷却。PolyTRACK篦冷机的纵向各单元均由液压操纵。运行速度能够调节．边部细颗粒熟料区的运行速度能够降低。确保细颗粒熟料得到充分时刻的冷却．消除了红河事故。图1-13PolyTRACK冷却机POLYTRACK®设计成气室供风冷却机。热回收区的风室与后面的冷却区风室的尺寸不同。在热回收区，通风元件下的篦床装有ADS（空气分配器）系统（图1-14）。一旦风室与熟料层上空间的差压降至某一个具体值时ADS系统立即隔断气流。这意味着机械系统防止任何可能的破坏（气流短路），气流短路可能会对熟料层带来有害的阻碍。冷却风通过专门的供风元件（图1-15）在熟料层中分配。迷宫防止熟料进入冷却风室。冷却风出口和通风元件的基础受固定熟料层爱护而防止被磨损。为了输送熟料，整个条板系统在输送方向上向前带动熟料移动一个冲程的距离，然后各条板分步向后运动，首先是条板1和4向后移动一个冲程的距离，然后是条板2和5，最后是条板3，如此完成一个运动周期，依此循环。物料在条板前进的冲程中被运输，在条板各自向后运动的冲程中由于条板与物料之间的摩擦力不是足够大，物料可不能向后运动。图1-14POLYTRACK®ADS系统图1-15供风元件条板由液压驱动（图1-16），带动各条板运动的液压缸安装在各条板的末端。液压缸的往复运行由轴向旋转的活塞泵操纵。由于每个输送条板由单个独立的轴向活塞泵操纵，因此能够独立的运动。熟料输送速度的调节范围较宽。输送速度取决于输送条板前后运动的周期及可调的冲程长度。每个输送条板的冲程长度差不多上能够单独调节的，因此可依照输送物料的特性任意调整输送方式。例如，外部的输送条板（图1-16）能够设置和其它输送条板不同的冲程长度。图1-16液压传动此种冷却机还具有如下优点：·进料部位采纳空气梁阻力不动篦板．确保熟料得以冷却。·水平布置不动的无漏料篦板篦床,下层不需设置拉链机,占地高度小。·输送效率高，装备事故小，运转率高。·模块设计，安装快，维修简单。·操作灵活有利于细颗粒熟料冷却，冷却效率高。（3）CP公司的η冷却机2004年，CP公司推出了一种全新概念的η型冷却机．该机由进料部位和无漏料篦床的槽型熟料输送通道单元组合而成(图1-17)，完全改变了冷却机熟料运行方式。进料段保持可控气流篦冷机固定倾斜篦板（图1-18），此结构能够消除堆“雪人”的危害，篦板面上存留一层熟料，以减缓篦板受高温红热熟料的磨蚀，进料口段熟料通风面积小，且由手动阀板调节风量，能使冷风均匀透过每块篦板上的料层，采纳雷达测示料层厚度，便于操纵使熟料在篦床上均匀布料与冷却，从而保证入窑和人炉的空气温度均匀。熟料冷却输送篦床由若干条平行的熟料槽型输送单元组合而成，其运行方式（图1-19）首先由熟料篦床同时向熟料输送方向移动(冲程向前)。然后各单元单独地或交替地进行反向移动(冲程向后)。每条通道单元的移动速度能够调节且单独通冷风，保证了熟料得以冷却，尤其在冷却机一侧熟料颗粒细且阻力大的时候，此部位的通道单元增加停留时刻和风量，使熟料得以冷却，消除了红热熟料产生的红河事故。通道单元面上设置长孔，每条输送通道单元采纳迷宫式密封装置密封，不需清除粉尘装置，熟料可不能从输送通道面上漏下，不需在冷却机内设置细颗粒熟料输送装置。图1-17CP公司的η冷却机图1-18η冷却机的固定端图1-19η冷却机的运行原理η冷却机仍然采纳分室通风原理，和其它型式的冷却机不同之处在于，η冷却机不仅在横向，而且在纵向段节均可分室，通过室侧通风．使冷却机二侧不易通风的部位．得以足够的冷风来冷却熟料,保障了此部位熟料冷却，幸免了“红河”。（4）KHD公司的Pyrofloor冷却机2005年5月，在美国Kansa市的一次IEEE/PCA会议上，KHD公司将其第四代行进式冷却机的设计思想作了一个演示，该篦冷机活动篦床采纳Walkingfloor行进式原理输送熟料，其差不多原理与CP的η冷却机类似，只是篦冷机的供风及风室上与CP不同，CP公司的η冷却机没有采纳流量调节阀，而KHD公司的Pyrofloor冷却机在固定端及要紧热回收区都设置有衡定流量的供风阀。Pyrofloor冷却机（图1-20，1-21）采纳模块化设计，活动篦床上的篦板规格为600×660mm，采纳气室供风，要紧热回收区的每块篦板下设衡定流量调节阀，试验表明该阀在一定差压范围内（0～4000Pa）能保证供风量的衡定，从而确保篦冷机上熟料的冷却效果。图1-20Pyrofloor冷却机及其充气单元图1-21Pyrofloor冷却机模块及调节阀国内除我公司已开发投产第四代TCFC冷却机外，成都院也有2500t/d的第四代冷却机投产，其新型S篦式冷却机结构原理类似FLS公司的Cross冷却机，只是其输送熟料的装置他们称之为摆扫式输送装置（图1-22，图1-23）。

图1-22摆扫式输送装置的动作循环

图1-23SCD摆扫式输送装置南京院的第四代冷却机正在研发过程中，尚未投产，据我们的调查了解其原理结构类似KHD，但篦板的大小与我公司TCFC型一致为400×400mm，而不是KHD公司的600×660mm。1.3.1.4窑尾预分解系统窑尾预分解系统国内外各大公司均有相应的产品投入使用，其特点各异，性能差不也专门大，国外的预分解系统提供的公司典型的有FLS公司、KHD公司及Polysius公司，国内的则要紧有天津院、南京院及成都院。下面将这几个要紧的公司产品做一介绍。（1）FLS公司丹麦FLS公司为全球较大水泥装备研发制造及供应商，多年来一直致力于预热器系统的研究开发，并形成了具有其特色的三心大蜗壳型旋风筒，为寻求低压损旋风筒，曾对50多种不同几何形状的旋风筒进行试验，依照试验结果设计出大大降低压力损失的旋风筒。同时设计新旋风筒直径降低了25％，使得单个旋风筒及整个预热器系统投资费用降低。低压损可节约窑尾排风机电耗，高分离效率，能够节约单位热耗。FLS设计的低压损、高分离效率的旋风筒，如图1-24所示。其上升风管进旋风筒的过渡区作了专门大改进，在其内部消除了任何水平面，如此防止了旋风筒内部积灰，也消除物料对其内壁的冲刷，保证了气流均匀运动。对预热器下部C4及C5旋风筒提出了高的分离效率要求，否则C4旋风筒飞灰损失专门高时，会在该旋风筒内产生CO2过饱和，会增加热耗和在该旋风筒中产生物料堵塞。图1-24FLS低压损和高分离效率旋风筒FLS公司的分解炉种类较多，有ILC、ILC-E、SLC、SLC-D、SLC-I等，早期投产的生产线以离线型分解炉为其特色，但因离线型分解炉操作难度较大，最近差不多是（In-linecalciner）在线分解炉了。在国内早期的柳州3200t/d、安徽铜陵的5000t/d、华新的2000t/d及5000t/d窑尾预分解系统均是FLS公司的产品，从预热器运行情况看，其阻力较低但预热器系统换热效果总体较差，五级预热器出口温度差不多在360℃以上。（2）KHD公司德国KHD公司于1856年成立，历经150余年的进展已成为目前闻名的跨国水泥装备制造公司。到目前为止已向世界各国提供400多条水泥生产线在线生产，其中供应我国已有10多条生产线．均有卓越的生产实绩。德国洪堡公司设计的低压损旋风筒，其顶部C1旋风筒的简体是细而高双旋风筒，是为了提高其收尘效率。而C2～C5是矮胖旋风筒，该型式旋风筒分离效率较高但同时其阻力也专门高，关于正常的五级旋风预热器系统阻力差不多在6000Pa以上。图1-25KHD新旋风筒的设计为了达到较低压力损失。KHD公司对旋风筒（见图1-25）作了如下改进：1）进口风管螺旋角加大至270o，使载尘气体平稳地导入旋风筒，使气体沿筒壁高速旋转，提高收尘效率。2）加大进口风管的截面积，同时处于内筒外侧，使气体可不能冲向内筒造成较大压损。3）由于旋风筒壁是螺壳布置，是逐渐向内筒靠近，因此气流可不能受到阻碍。4）内筒的高度是进口风管高度的l/2，同时进风螺旋下部设计成锥形，正好在内筒下端开始的地点，使带尘气流可不能直接进入内筒，对分离效率可不能产生副作用。5）旋风筒的锥体部分没计成为内简直径的2倍，斜度为70o。增大了旋风筒出口尺寸，使生料连续地进入卸料管，防止了堵塞而中断生产。KHD公司在比较自己旋风筒与伯力鸠斯公司旋风筒时，认为倾斜的筒顶降低了内筒有效高度，生料容易进人内筒，会降低分离效率。KHD公司分解炉为Pyroclon系列管道式分解炉，Pyroclon是Pyro和Cyclon合成，即供燃料燃烧旋风装置。大型Pyroclon分解窑和洪堡旋风预热器窑一样，以窑尾烟室即分成2个上升烟道、2个系列旋风筒预热器及2个排风机，各成系统，可使用1个系列减半产量下生产。Pyroclon系列管道式分解炉见图1-26。图1-26KHD公司的Pyroclon系列管道式分解炉下面要紧介绍PYROCLON®-RLowNOx系列分解炉。针对不同种类的燃料能够选择不同型式的PYROCLON®-RLowNOx分解炉，见图1-27。图1-27不同种类燃料采纳的的PYROCLON®-RLowNOx分解炉型式PYROCLON®-RLowNOx分解炉示意图见图1-28，其特点如下：图1-28PYROCLON®-RLowNOx分解炉图1-29带TopAirDuct的LowNOx分解炉1）在线分解炉；2）分级燃烧；3）低成本脱NOx；4）不加入催化剂；5）效率高，适应性强；6）排放浓度<500mgNO2/Nm3(10%O2)。带TopAirDuct的PYROCLON®-RLowNOx分解炉示意图见图1-29，其特点如下：1）使用粉状或蓬松状高氮含量的燃料；2）分级燃烧进一步优化；3）还原区扩大；4）适合新建和改建项目；5）效率高，适应性强；6）排放浓度400mgNO2/Nm3(10%O2)。带TopAirDuct和点火模块的PYROCLON®-RLowNOx分解炉示意图见图3-22，其特点如下：1）使用着火和燃烧特性差的燃料；2）高温区域温度1100～1200℃；3）分解炉加长；4）停留时刻>5s；5）适合新建和改建项目；6）效率高，适应性强；7）排放浓度<500mgNO2/Nm3(10%O2)。图1-30（左）带TopAirDuct和点火模块的PYROCLON®-RLowNOx分解炉图1-31（右）带TopAirDuct和燃烧室的PYROCLON®-RLowNOx分解炉带TopAirDuct和燃烧室的PYROCLON®-RLowNOx分解炉示意图见图1-31，其特点如下：1）使用着火和燃烧特性差的蓬松燃料；2）初始燃烧温度>1200℃；3）停留时刻>6s；4）效率高，适应性强，但操纵复杂。总体来讲，KHD公司的预热器换热效果普遍较好，五级预热器出口温度一般能小于300℃，但预热器压损较大，一般在6000Pa以上。（3）Polysius公司德国Polysius公司研发的低压损旋风筒(图1-32)，具有倾斜的进口及旋风筒上盖，同时偏心布置内筒，适当缩短了内筒的插入深度，能使气流平缓地进入旋风筒内，回流能够大大减少，也就减少了同进口气流相撞形成的局部涡流。该型式的旋风筒没有蜗壳（顶级除外），进风方式为直插方式，为了有效实现旋风筒的低压损与其它公司相比其规格相对较大。图1-32Polysius低压损旋风筒为了满足不同原燃料煅烧要求，Polysius公司开发了PREPOL®-AS、PREPOL®-CC、PREPOL®-MSC、和PREPOL®-MSC-CC等多种分解炉。1）PREPOL®-AS分解炉AS型是AirSepatate的简写，即冷却机来三次风由单独三次风管供分解炉。当原燃料中含有害的碱、氯、硫成分较多并采纳旁路放风时，由于PREPOL®-AS分解炉系统窑尾废气中有害成分浓度高，放风量较小，比较适合用该型式分解炉。此外当采纳高灰分的劣质煤时也适合用该型式分解炉。2）PREPOL®-CC分解炉这种分解炉的CC意思是Combustionchamber（燃料燃烧室）的缩写，是在PREPOL®-AS型分解炉的基础上改进而成，要紧适合于烧劣质煤，特不是易烧性差难以燃烧的燃料，如无烟煤、石油焦等。它有1个单独燃料燃烧室（CC室），该燃烧室固定在烟道分解炉进口的炉壁一侧。三次风分两处进入燃烧室，一处是在燃料室上部切线方向进入，预热器的倒数第二级旋风筒收下生料喂入这三次风切线入口处一同进入燃烧室；一处是从燃烧室顶部中心同燃料一齐吹入。燃烧气体及携带的生料经燃烧室下部与分解炉进口侧壁接口进入分解炉，而燃烧室收集下来生料经下料管进入窑烟室上的上升烟道。燃料由燃烧室顶部燃烧器喷人室内后，在纯三次空气中着火燃烧，并形成热核火焰，而在室的周围，切线吹人生料粉对耐火砖形成爱护层，由于燃烧室容积有限，燃料来不及完全燃烧，以及生料分解率也不高，故其作用如RSP的SC室一样。而燃料完全燃烧及生料接着分解是在烟道分解炉中进行，即起着RSP的MC炉作用。3）PREPOL®-MSC分解炉MSC的意思是MultiStageCombustion（多级燃烧）的缩写。该分解炉是在PREPOL®-AS型分解炉基础上，为降低窑系统NOx排放而研究出来的。依照研究结果，高温NOx在窑内高温烧成带，燃烧空气中氮分子被氧化成NO，故形成NOx量与温度、过剩氧含量以及停留时刻有关。而在分解炉低温燃烧形成NOx则是氮元素被氧化，要紧受燃料中挥发物和氮含量、温度和过剩氧的阻碍。要降低NOx生成，先在第—级要采取措施减少窑内NOx生成，方法是采纳低NOx燃料喷嘴，产生更均匀的火焰，使其最高点温度更低。另外在第3级的分解炉中，采纳含氮量低的燃料来降低N0x产生。以及在上述两个地点采纳成分均匀的易于煅烧的生料降低烧成和分解温度。采纳PREPOL®-MSC分解炉多级燃烧系统NOx排放比PREPOL®-AS型分解炉系统减少50%以上。4）PREPOL®-MSC-CC分解炉PREPOL®-MSC-CC分解炉系统集合了PREPOL®-MSC分解炉和PREPOL®-CC分解炉的优点。既能满足劣质燃料的煅烧，又能降低NOx排放。5）几种分解炉性能比较Polysius公司几种分解炉的性能比较见表1-9：.总体来讲，Polysius公司的预分解系统出口温度及压力均属于中等水平，五级预热器温度在330～350℃，压力在5500Pa左右。表1-9Polysius公司几种分解炉的性能比较（4）南京院最近几年来，南京院新开发出了低阻高效偏锥防堵旋风预热器，并在此基础上不断优化。在旋风筒结构设计上采纳了多心大蜗壳、短柱体、等角变高过渡连接和偏锥防堵结构，内加挂片式内筒(C3～C5)、导流板、整流器、尾涡隔离等技术，见图1-33。使开发设计的旋风筒单体具有低阻耗（550Pa～650Pa）、高分离效率（C2～C5：86％～92％；C1：95％以上）、低返混度、良好的防结拱堵塞性能和空间布置性能。在撒料板结构设计上采纳扩散式箱体、内加凸弧型多孔导料分布板技术，见图1-34。该种结构既具有防堵功能又确保了系统内物料分散的均匀性，有利于提高系统的换热效率。图1-33旋风筒结构示意图图1-34扩散式撒料箱南京院分解炉（见图1-35）具有旋风式分解炉和喷腾式分解炉的双重特点，在分解炉内部，三次风和煤粉由分解炉底部向下切向进入分解炉，使炉内的气体和物料形成旋流运动，因而具有旋风式分解炉的特点；同时，窑尾烟气从分解炉的底部沿轴向喷入分解炉，使炉内形成喷腾运动，因而具有喷腾式分解炉的特点。该分解炉的另一个特点确实是加长了气流管道，使物料在分解炉中具有充