水泥工艺课件

新型幹法水泥生產技術

世界：第一次產業革命——土窯1877年——回轉窯1910年——機械化立窯1928年——立波爾窯50年代初——懸浮預熱器窯1971年——日本開發出預分解窯，至70年代中期，電腦控制。中國1989年——啟新水泥廠（之後有大連、上海、中國、廣州）50年代中期——試製濕法回轉窯和半幹法立波爾窯50年代到60年代——研究預熱器窯70年代——建成預熱器窯，研製預分解窯1978年後——引進2000~4000噸預分解窯，同時自行設計700噸和2000噸預分解窯。第一章緒論

第一節我國新型幹法水泥生產現狀和發展方向1.1水泥產量2009年水泥產能達到16.3億噸，占世界水泥近50％，新型幹法水泥比例達到76.88%，全國現有新型幹法水泥生產線1113條。年度產量（億噸）增速％20005.974.1920016.6411.2220027.259.1920038.6218.9020049.7012.53200510.649.69200612.3516.07200713.6010.12200813.882.06200916.5017.861.2水泥產量分佈

中國水泥產量主要分佈在華東和中南地區，占全部水泥產量66%的份額；其次為華北和西南地區，分別占12%和11%；東北和西北地區的水泥產量偏小，兩地區合計為水泥總產量的11%。1.3新型幹法水泥熟料生產線

截止2009年底全國已有1113條新型幹法水泥生產線在運行。日產700噸～900噸生產線41條；日產1000噸生產線151條；日產1100～1400噸生產線99條；日產1500～1800噸生產線53條；日產2000噸生產線76條；日產2500噸生產線324條；日產3000～3500噸生產線53條；日產4000～4200噸生產線46條；日產5000噸及以上生產線270條。日產5000噸及以上生產線設計水泥熟料產能占總新型幹法水泥熟料產能的比重為45.27%。1.4企業集團快速成長

2009年，熟料設計產能超過1000萬噸的企業集團達到16家，熟料設計生產能力達到47298萬噸。2009年度中國水泥企業熟料產能十強

第一位：中國海螺8510萬噸，第二位：南方水泥6457萬噸，第三位：中聯水泥4303萬噸，第四位：臺灣水泥3748萬噸，第五位：冀東水泥3664萬噸，第六位：中材集團2979萬噸，第七位：山水集團2651萬噸，第八位：華新水泥2418萬噸，第九位：河南天瑞2279萬噸，第十位：紅獅集團2263萬噸。1.5水泥出口情況2007年中國水泥和熟料出口3301萬噸，比上年下降8.6%，出口金額11.5億美金，比上年下降2.6%。其中水泥出口1519萬噸，下降21.7%，熟料出口1781萬噸，增長6.5%。2008年我國水泥和熟料合計出口約2700萬噸，比上年下降18％。2009年水泥及水泥熟料出口1561萬噸，同比下降40%，出口金額6.9億美元，同比下降37.5%。

1.6水泥技術與裝備水準提高

我國水泥工業技術與裝備已形成系列化、大型化並向生態化邁進。水泥工業技術是伴隨著新型幹法水泥的快速發展而迅速進步。新型幹法已形成1000t/d～12000t/d系列生產線的技術與裝備，其中6000t/d及以下生產線技術裝備已實現了國產化，10000t/d生產線技術裝備已基本實現了國產化，技術經濟指標大幅度提高。標誌著我國新型幹法水泥成套技術裝備主要技術指標已達到世界一流水準，並參與了全球水泥裝備市場競爭。1.7單位產品能源消耗

2007年建材工業能源消耗總量1.93億噸標準煤，占全國能源消耗總量的8.5%；水泥工業能源消耗總量1.43億噸標準煤，占建材工業能源消耗總量73.59%，因此抓好水泥工業節能就等於抓住了建材工業節能。單位產品能耗進一步下降，據建材聯合會資訊部初步統計，2007年噸水泥熟料綜合能耗138千克標準煤，同比下降2.0%；噸水泥綜合能耗115千克標準煤，同比下降4.0%。全年關停落後生產線企業520家，淘汰水泥熟料產量5700萬噸。折合水泥產量8000萬噸左右。1.8水泥餘熱發電及CDM（清潔發展機制）專案到2008年底，共有263條新型幹法線建成投產了193臺廢氣餘熱發電機組，總裝機容量1661.7兆瓦，每年節約標準煤454萬噸，減少二氧化碳排放1095萬噸。僅海螺集團在2008年就消納粉煤灰、檸檬酸渣、磷石膏、脫硫石膏、金屬礦尾渣等十幾種各類工業廢渣1000多萬噸，海螺承建的銅陵利用水泥窯處理不分檢生活垃圾專案將於今年9月投運。2.水泥工業發展中出現的問題水泥生產中，每噸水泥需熟料0.7噸，按照此比例估算，生產1噸水泥約需要：

1噸石灰石110kg標準煤（能耗）產出：

CO20.89t（石灰石分解+煤的燃燒）

SO20.60kg水泥生產消耗及廢氣產出年2000200120022003200420052006水泥/億噸5.976.617.258.639.6710.6912.40標煤/億噸0.770.850.931.101.241.381.60石灰石/億噸4.54.95.46.57.58.29.3CO2/億噸4.04.34.85.76.67.28.2SO2/萬噸36394452586474問題一石灰石資源總量短缺

2002年底公佈石灰石基礎儲量352.01億噸(近期可供使用240.71億噸)，到2010年還剩餘298.60億噸，即使之後維持2010年的規模，還能維持18年，即到2028年左右，水泥用石灰石資源將消耗完。若考慮2010年後水泥產量的繼續增長以及建築和其他工業（鋼鐵、冶金）使用的石灰消耗部分的石灰石，這個年限還將縮短。石灰石分佈不均石灰石資源短缺地區：天津、北京、江蘇、浙江、福建石灰石儲量集中地區：陝西、安徽、四川、河北、山東、河南預測儲量較大的地區：西部地區問題：今後如何解決石灰石短缺問題？問題二污染物排放標準日趨嚴格粉塵排放（30mg/m3）SO2排放已在熱電廠執行，今後必將在水泥企業執行（煤耗占年產煤量的10％以下）溫室氣體排放

CO2排放量占建材行業的75％以上，已有限制排放的呼籲，尚無具體的解決措施。問題：如何解決水泥工業的高環境負荷問題？3.今後水泥工業發展主要趨勢⑴水泥產量增速下降⑵水泥固定資產投資增速下降⑶大企業集團發展速度加快⑷落後生產能力退出市場速度加快⑸餘熱發電專案增長速度加快。目前餘熱發電在建擬建的專案數量已超過2007年底總和，電價的上漲和CDM專案的實施，有條件的企業都將實施餘熱發電專案作為首選。

⑹節能減排技改專案發展速度加快，管理水準不斷提高。企業為了生存，實施以節能、降耗、環保、資源綜合利用為目的的技術改造，是大多數企業謀求生存的必由之路。除餘熱發電外，安裝變頻調速裝置，實施分別粉磨技術，磨機改造，安裝熟料細碎機，安裝窯尾高溫氣體分析儀，篦冷機改造，使用助磨劑，加大混合材摻量等措施將成為時尚。⑺以節能、降耗、環保、資源綜合利用為目的的技術裝備開發速度加快。國家《“十一五”重大技術裝備研製和重大產業技術開發專項規劃》指出：“重點開發：高耗能產業節能技術和新工藝；工業爐窯高效燃燒節能新技術；工業廢水處理；二氧化硫排放控制技術；城市垃圾，危險廢物安全處置技術；礦山生態修復等固體廢棄物處置技術；清潔生產技術；工業廢棄物綜合利用技術。”水泥工業的科研、設計、生產企業必將以此為契機，在以上方面的技術裝備研究開發上會有新的突破，在政策法規、標準規範的制定上將加快步伐。今後的研究方向低鈣石灰石的應用水泥用石灰石CaO>42%，此外探明石灰石儲量中有280億噸的低鈣石灰石（CaO＝38～40%），試驗證實可用於水泥生產，但是設計KH只能在0.77～0.88，大規模應用需解決問題較多。大型化生產設備的開發和高效餘熱發電技術節能新技術的研究高效粉磨技術熟料煆燒節能技術固體廢棄物啟動技術環保技術的研究和附屬新產業發展河南水泥新型幹法生產線2007年：50條2008年：新投產11條，新增熟料產能1800萬噸2009年：已投產或在建10條左右河南神話：連續的“高產量＋高利潤”河南水泥產量從2004年開始以兩位數增長，至2007年產量達到9271.24萬噸（全國第6），同比增長31.61％（全國第3），利潤總額達到27.19億元（全國第2），銷售利潤率11.04％（全國第3）。水泥投資大規模增長2003年投資增幅達136％，200年達192％，2005年水泥投資額躍居全國首位。得益於“中部崛起”戰略、河南水泥落後產能淘汰等政策。導致的問題：產能擴張過快，超過市場消化能力；企業佈局無序，思謀並購重組“做大”；水泥價格讓利不讓市。2008年水泥銷售利潤率首現回調，下降到9.10％；2009年4月，河南P.O42.5水泥價格僅為285元/噸。第二節新型幹法水泥生產工藝流程一、主要原料1.石灰質原料石灰石、泥灰岩、白堊、貝殼等;工業廢渣如電石渣、糖濾泥、堿渣、白泥2.粘土質原料黏土、黃土、葉岩、泥岩。3.校正原料(1)矽質校正原料：常用的有砂岩、河砂、粉砂等。(2)鐵質校正原料：常用的有硫酸渣（硫酸廠的工業廢渣）、銅礦渣（工業廢渣）、低品位的鐵礦石。(3)鋁質校正原料：一般有粉煤灰、煤渣、煤矸石、鋁礬土等。第二節水泥生產燃料一、水泥廠用燃料

煤1.熱值熱值高，可提高發熱能力和煆燒溫度；熱值低，熟料單位熱耗增加，窯產量降低。一般要求大於21000kg/kg。2.揮發分高——著火快，火焰長；低——不易著火，熱力集中。一般要求22∽32%。無煙煤（Vdaf<10%）

3.灰分高，熱值低，降低窯發熱能力和熟料產、品質。一般要求Aad＜27%。4.水分高，燃速慢、降低溫度，起拱。一般入窯煤粉水分＜1.0％。5.細度：取決於燃煤種類和品質。揮發分高，灰分低，細度細，易燃燒。一般80μm8∽15%；經驗公式（略）四、回轉窯燃無煙煤技術我國煤炭資源分佈很不均勻，在南方地區，煙煤資源很少，需從北方高價購買和長途運輸。與煙煤比，元煙煤具有如下燃燒特性：

1.著火溫度和燃燼溫度高。

2.燃燒速度慢，燃燼時間長。

3.細度要術高，且細度的變兒對燃燒性能的影響比煙煤更敏感。口轉窯燃“無煙煤技術”煤粉製備系統、燒成系統、降低無煙煤粉的細度開採過程水泥廠的原料是用露天開採剝離：覆蓋層的剝離開採：有用礦的開採滿足6個月鑽孔爆破采運礦石的運輸，根據採石場距工廠的距離及採石場與工廠間的地形可以利用不同的運輸工具。

皮帶輸送機

鋼索絞車

自動卸料汽車

小型內燃機車

火車裝運

架空索道第二節粉碎第三節預均化技術一、均化的基本概念及其意義礦石或原料經過破碎後有一個儲存、堆放的過程，如果在這個過程中採用不同的儲存方法，使儲入時成分波動較大的原料，至取出時成為比較均勻的原料——預均化。在原料存取過程中，運用科學的堆取料技術，實現原料的初步均化，使原料堆場同時具備儲存和均化的功能粉磨後的生料——均化。意義：二、均化工藝系統

1.採掘時搭配開採。

2.破碎後預均化

3.生料粉磨過程的配料與調整

4.岀磨生料的均化。第2和第4個環節占全部均化工作的80%。三、均化過程基本參數及其計算

水泥企業一般用CaCO3滴定值合格率來衡量樣品品質及其均勻性。合格率：例如：要求生料中碳酸鈣滴定值為(78±0.3)%，即77.7%~78.3%之間均合格。若10個樣品中有7個在此範圍，則合格率為70%。但合格率並不能保證生料品質合乎要求。因該10個樣品的平均值不一定是78%。因此需用其他方法衡量均化程度。1.標準偏差樣品編號12345678910第一組99.593.894.090.093.586.294.090.398.985.4第二組94.193.992.593.590.294.890.589.591.589.9假如90%~94%之間為合格，則以上兩組合格率均為60%。第一組平均值92.58%第二組平均值92.03%第一組極差為14.1，波動幅度為平均值的7.6%左右；第二組極差為5.3，波動幅度為平均值的2.9%；第一組標準偏差S1=4.68第一組標準偏差S2=1.96所以標準偏差反映了物料成分波動情況。2.變異係數變異係數表示物料的相對波動3.均化倍數比較不同工藝和設備的均化效果，H一般為5~8。四、原料預均化

1.基本原理在物料堆放時，盡可能地以最多的相互平行和上下重疊的同厚度的料層構成料堆；在取料時，則在垂直於料層的方向，盡可能同時切取所有料層，依次切取，直到取完。這樣取出的物料成分比堆放時均勻的多，這就是所謂的“平鋪直取”。2.預均化的意義均化原料成分，減少品質波動，穩定生產擴大礦山資源的利用，放寬礦山開採的品質控制要求，降低開採成本消除原燃材料長週期波動，為準確配料、配熱創造條件3.採用預均化技術的條件CaCO3的波動Cv<5％：表示原料均勻性較好，不需均化；Cv=5～10％：原料均勻性一般，視情況而定Cv>15％：原料均勻性差，必須採用預均化要求預均化後的成分波動範圍控制在±1％五、預均化堆場的類型及堆取料方式1.預均化堆場的類型矩形預均化堆場直線佈置：堆料機、取料機易佈置，不需轉化臺車，多採用平行佈置：設中轉臺車，回轉式或雙臂式堆料機，較少採用每堆存儲期為5~7天，長寬比為5~6。圓形預均化堆場原料由進料機送到堆場中心，由可繞中心360°回轉的懸臂式皮帶堆料機堆料。料堆為圓環，其截面是“人”字形料層。取料一般都用橋式刮板取料機，可回轉360°，取出的物料經刮板送到堆場中心卸料口，由地溝內的出料機運走。三分之一堆料，三分之一取料矩形和圓形堆場的比較比較專案矩形預均化堆場圓形預均化堆場占地面積較大較矩形減少30%～40%工藝平面佈置進出料方向有所限制不利於靈活佈置。進出料方向隨意，佈置靈活投資費用設備費用多，土建投資亦較多設備、土建投資較低均化效果由於每個料堆的堆端和每個料堆之間的成分差異，影響均化效果，成分波動不連續取料層數大於堆料層數，因此均化效果好，堆、取料連續進行，物料成分的波動不會產生突變。設備利用率只有在料堆被取或堆完料後，換堆作業才能開始。因此如堆、取料週期控制不好，會影響設備的利用。堆取料機能分別的連續工作，設備利用率高。生產操作由於堆、取料分別分堆作業，操作上有所不便。堆取料機連續圍繞中心立柱回轉，操作方便，利於自動化控制。可擴展性可在長度方向擴展無法擴展2.堆料方式（1）人字形堆料法（端面取料）堆料點在料堆縱向中心線上定速往返卸料優點：堆料的方法和設備都較簡單，可取得較好的化效果，因此這種方法使用得最普遍。缺點：物料顆粒離析比較顯著，堆料兩側及底部集中了大塊物料而料堆中上部分多為細粒。(2)波浪形堆料法（端面取料）目的減小物料的離析作用。優點：均化效果好，特別是當物料顆粒相差較大（如0~200mm），或者物料的成分在粒度大小不同的顆粒中差別很大的情況下，效果比較顯著。缺點：堆料點要在整個堆場寬度範圍內移動，堆料機必須能夠橫向伸縮或回轉，設備價格貴，操作比較複雜，所以此法一般僅限於少數物料。(3)水準層堆料法優點：可完全消除顆粒離析作用，每層內部也比較穩定。缺點：堆料機結構複雜，操作也不簡單，一般都用於多種原料混合配料的堆場。(4)橫向傾斜層堆料法（側面取料）要求堆料機在料堆寬度的一半範圍內能做伸縮或回轉。可以採用耙式堆取料合一的設備，價格上特別便宜。但顆粒離析現象比人字形堆料法更嚴重，大塊顆粒幾乎全落到料堆底部，均化效果是很不理想的。只能應用於那些對均化要求不高的原材料。(5)縱向傾斜層堆料法對堆料設備要求不高，但料層較厚，物料顆粒離析現象較嚴重。相似於橫向傾斜層堆料法。3.取料方式

不同的堆料，有待於最適當的取料方式和相應的設備。只有這樣才能獲得預期的均化效果。預均化堆場有三種取料方式：端面取料最適用於人字形、波浪形和水準層的堆料。側面取料一般都採用耙式取料機，又名鏈式耙取料機。底部取料堆料底部設有縫形倉，都採用葉輪式取料機。（縱向傾斜層堆料或圓錐形堆料）六、堆料機和取料機1.堆料機堆料機大致上分為：各種型式天橋（頂部）皮帶堆料機；懸臂式皮帶堆料機；橋式皮帶堆料機和耙式堆料機四類。(1)天橋（頂部）皮帶堆料機當預均化堆場設有廠房時這種堆料機也是比較經濟的一種。它可以利用堆場的廠房屋架，使天橋皮帶機沿堆料縱向中心線安設。(2)懸臂式皮帶堆料機懸臂式皮帶堆料機式目前預均化堆場中用得比較普遍的堆料機。它最適用於矩形預均化堆場的側面堆料和圓形堆場內圍繞中心堆料，卸料點可以由懸臂皮帶機調整附仰角而升降，使物料落差保持最小。懸臂式皮帶機可以裝成固定式、回轉式、直線軌道式等各種形式。由於圓形堆場是中心進料，卸料點要隨時升降，因此在新的圓形預均化堆場中採用較多。(3)耙式堆料機主要用於側面堆料。一般都能堆料和取料作業，設備的價格比較低廉。2.取料機(1)橋式刮板取料機這種取料機適用於端面取料，也是目前國內水泥企業使用最普遍的取料機，不僅是因為它能基本上同時切取全端面上的物料，有較好的均化效果，而且它適用於各種形式的堆場。(2)懸臂耙式取料機自學2.橋式圓盤取料機3.橋式鬥輪取料機4.耙式取料機堆料機和取料機的操作與維護第八節均化效果的影響因素及其防止措施一、原料成分波動如果原料礦山開採時夾帶其他廢石，或者礦山原料本身波動劇烈，開採後進入預均化堆場的原料成分波動就會成非正態分佈。原料低品位部分會遠離正態分佈曲線，甚至呈現一定的週期性的劇烈波動，使原料在沿縱向布料時產生週期性長的波動，即所謂長滯後的影響。這種影響在出料時會有所反映，增加出料的標準偏差。原料礦山開採時要注意搭配。特別在利用夾石和品位低的礦石時不僅要合理搭配開採時的臺段、采區，而且要合理地規定各區的採掘量和運輸方式。在使用多種產地不同、品質各異的煤炭時，也要注意使其經過搭配後進入預均化堆場，以保證取得較好的均化效果。二、物料離析作用物料顆粒總時有差別的，堆料時，物料從料堆頂部沿著自然休止角滾落（人字形、波浪形、橫向傾斜層和縱向傾斜層堆料法都可能出現這種現象），較大的顆粒總是滾倒料堆的底部兩邊，而細料則留在上半部。大小物料顆粒的成分往往不同，特別是石灰石，大顆粒一般碳酸鈣含量高，引起料堆橫斷面上成分的波動。這就是所謂短滯後現象，或稱為橫向成分波動。要減少物料離析作用的影響，可以從三個方面去設法解決：1.減小物料顆粒級差通過破碎機的物料，由於管理上的原因，常常會出現同一臺設備其破碎率有很大差異的情況；例如錘式破碎機的錘頭、篦條磨損過大，沒有及時更換；檢修時，修理品質沒有嚴格要求等等。為了減少物料離析作用影響，提高粉磨效率，應該儘量減少物料顆粒級差，不允許超過規定的顆粒進入堆場。2.加強堆料管理工作物料離析作用影響最小的是平層堆料，其次是波浪形堆料，這兩種方式都需要比較複雜的設備。當堆料機型式已經確定後，堆料方式是很難改變的。水泥廠較多採用的堆料方式還是人字形堆料。防止物料離析，在堆料時減少落差是一個重要的措施。隨著料堆的升高，堆料皮帶卸料端要相應提高，因此堆料皮帶機端不常常安設觸點式探針來探測自身同料堆的距離，使卸料端自動同料堆保持一定的距離。一般可以使落差保持在500mm左右。3.加強取料管理工作為了儘量減少離析作用所造成的影響，取料時應努力設法在料堆端面一次切取端面所有各層物料。對於橋式刮板取料機，生產中要注意檢查松料鋼繩是否按設計要求掠過全部斷面，均勻使鬆動物料滾落底部，包括鋼繩的鬆緊程度、配重的適合與否、耙齒工作情況、鋼繩掃掠斷面所滾落的物料是否與刮板運輸能力相適應、各部件磨損情況是否以影響工作等等。三、料堆端部錐體的影響在採用人字形料堆和端面取料的情況下，在開始從料堆端部取料時，取料機不可能同時切取所有料層，達到預期的均化效果。此外端錐部分的物料離析現象更為突出，從而進一步降低了均化效果。採用連續合成堆料法第一節水泥窯的作用和分類一、水泥窯的作用①水泥窯是化學反應器。②水泥窯是燃燒設備和傳熱設備。③水泥窯是輸送設備。④水泥窯還具有降解利用廢棄物的功能。⑤氣體流動二、水泥窯的分類第二節水泥熟料煆燒工藝流程一、濕法回轉窯煆燒工藝l一回轉窯；2一多筒式冷卻機；3一噴煤管；4一傳動齒輪；5一熱交換器；6一鏈條；7一托輪；8一水冷卻；9一鼓風機；10一煤磨；11一選粉機；12一旋風收塵器；13一煤磨樣風機；14一煤磨熱風管；15一收塵器；16一煙囪濕法回轉窯煆燒的特點是：由於生料製成具有流動性的泥漿，所以對非均質原料適應性強，各原料之間混合好，生料成分均勻，工藝穩定，燒成的熟料品質高，熟料中游離氧化鈣一般較低，熟料結粒良好，熟料強度等級高，生料在粉磨過程中粉塵少，窯尾飛灰少。但濕法生產時蒸發35%的料漿水分，需要消耗較大熱量，能耗占水泥成本的1/2~1/3，較立窯和幹法回轉窯均高。淘汰。二、帶料漿蒸發機回轉窯1－喂料糟；2－臥式料漿蒸發機；3－換熱體；4－回轉窯；5－旋風收塵器；6－立式電收塵器；7－螺旋輸送機；8－提升機；9－入窯管；10－熟料多筒式冷卻機；11－熟料鏈式輸送機；12－煤粉貯庫；13－鼓風機；14－噴煤管；15－排風機；16一煙囪三、幹法中空窯1一回轉窯，2一多筒式冷卻機，3一鼓風機，4一傳動牙輪，5一煙囪四、立波爾窯對原料的適應性不強。因生料需要成球，要求粘土可塑性好、石灰石品位高。加熱機內，料層表面與料層內部溫差較大，料球預燒不均，增加窯內的負擔，熟料品質較低。加熱機結構、操作、維護都較複雜，維修工作量大，影響窯的運轉率。五、立窯六、懸浮預熱窯七、預分解窯完成生料製備後，下一步是把生料送到窯內進行煆燒。熟料的形成過程實際上就是石灰石、粘土等主要原料經過高溫煆燒，從入窯到出窯發生一系列的物理化學變化二形成C3A、C4AF、C2S和C3S的過程。第3節煆燒過程物理化學變化

㈠自有水的蒸發

100～150℃，也成乾燥過程。150~200℃，自由水蒸發完畢。㈡粘土質原料脫水和分解粘土主要組成高嶺土在450℃失去結構水，然後轉變為無定形物質。（層間水100℃脫除）在900℃～950℃有無定形物質轉變為晶體。㈡㈢碳酸鹽的分解生料中的碳酸鈣和夾雜的少量碳酸鎂在煆燒過程中分解並放出CO2的過程稱碳酸鹽分解。

MgCO3→MgO+CO2↑－(1047～1214)J/g

CaCO3→CaO+CO2↑－1645J/g碳酸鎂的分解溫度始於402～480℃左右，最高分解溫度700℃左右；碳酸鈣在600℃時就有微弱分解發生，但快速分解溫度在812～928℃之間變化。▲碳酸鈣分解反應的特點

1．可逆反應；

2．強吸熱反應；每1kg純碳酸鈣在890℃時分解吸收熱量為1645J/g，是熟料形成過程中消耗熱量最多的一個工藝過程。分解所需總熱量約占預分解窯的二分之一；3．燒失量大；

4．分解溫度與CO2分壓和礦物結晶程度有關。▲碳酸鈣的分解過程

①熱氣流向顆粒表面傳進分解所需要的熱量；②熱量以傳導方式由表面向分解面傳遞的過程；

③在一定溫度下碳酸鈣吸收熱量，進行分解並放出CO2的化學過程；

④分解放出的CO2，穿過CaO層，向表面擴散傳質；

⑤表面的CO2向周圍氣流介質擴散。分解速度或者分解所需的時間將決定於化學反應所需時間，即反應生成的CO2通過表面CaO層的擴散是整個碳酸鈣分解過程中的速度控制過程。

㈣固相反應通常在碳酸鈣分解的同時，分解產物CaO與生料中的SiO2、Fe2O3、Al2O3等通過質點的相互擴散而進行固相反應，形成熟料礦物。固相反應的過程比較複雜，其過程大致如下：

～800℃

CaO+Al2O3→

CaO·Al2O3(CA)Ca0+Fe2O3→CaO·Fe2O3(CF)

2Ca0+Si02→2CaO·Si02(C2S)開始形成800～900℃

7(CaO·Al2O3)+5CaO→12CaO·7Al2O3(C12A7)

CaO·Fe2O3+CaO→2CaO·Fe2O3(C2F)

900～1100℃2CaO+Al2O3+Si02→2CaO·Al2O3·Si02(C2AS)形成後又分解

12CaO·7Al2O3+9CaO→7(3CaO·Al2O3)C3A)開始形成7(2CaO·Fe2O3)+2CaO+12CaO·7Al2O3→7(4CaO·Al2O3·Fe2O3)(C4AF)開始形成1100～l200℃大量形成C3A和C4AF，C2S含量達最大值。㈤熟料燒結

在高溫液相作用下，固相矽酸二鈣和氧化鈣都逐步溶解於液相中，矽酸二鈣吸收氧化鈣形成矽酸鹽水泥的主要礦物—矽酸三鈣，其反應式如下：

C2S+Ca0→C3S

隨著溫度的升高和時間延長，液相量增加,液相粘度降低，氧化鈣、矽酸二鈣不斷溶解、擴散，矽酸三鈣晶核不斷形成，並逐漸發育、長大，最終形成幾十微米大小、發育良好的阿利特晶體。與此同時，晶體不斷重排、收縮、密實化，物料逐漸由疏鬆狀態轉變為色澤灰黑、結構緻密的孰料，以上過程為熟料的燒結過程，簡稱熟料燒結。

1300～1450～1300℃稱為熟料的燒結溫度。在此溫度範圍內大致需要10～20min完成熟料燒結過程。影響熟料燒結過程的因素

:1.最低共熔溫度

2.液相量3.液相粘度

4.液相的表面張力

5.氧化鈣和矽酸二鈣溶於液相的速率

㈥熟料冷卻

熟料燒結過程完成之後，C3S的生成反應結束，熟料從燒成溫度開始下降至常溫，熔體晶化、凝固，熟料顆粒結構形成，並伴隨熟料礦物相變的過程稱為熟料的冷卻。冷卻的目的1.改善熟料品質與易磨性；2.降低熟料溫度，便於熟料的運輸、儲存和粉磨；3.部分回收熟料出窯帶走的熱量，預熱二、三次空氣；4.降低熟料熱耗，提高熱利用率。急冷對改善熟料品質的作用

1．防止或減少C3S的分解

2．避免β-C2S轉變成γ-C2S3．改善了水泥安定性

4．使熟料C3A晶體減少，提高水泥抗硫酸鹽性能

5．改善熟料易磨性

6．克服水泥瞬凝或快凝第4節熟料形成熱1.理論熱耗由於原料、燃料不一樣以及原料的配比和熟料組成的變化，使煆燒時的理論熱耗有所不同，但一般波動在1630~1800kJ/kg熟料。水泥熟料形成過程中的吸熱部分，碳酸鹽分解吸收的熱量最多，占總吸熱量的一半左右；而在放熱反應中，熟料冷卻放出的熱量最多，占放熱量的50%以上。因此，降低碳酸鹽分解吸收的熱量和提高熟料冷卻餘熱的利用率是提高熱效率的有效途徑。2.熟料熱耗在實際生產中，由於熟料形成過程中物料不可能沒有損失，也不可能沒有熱量損失，而且廢氣、熟料不可能冷卻到計算的基準溫度（0℃或20℃），因此，熟料形成的實際消耗熱量要比理論熱耗大。每煆1kg燒熟料單位熱耗稱為熟料實際熱耗，簡稱熟料熱耗。3.影響熟料熱耗的因素生產方法與窯型生產方法不同，生料在煆燒過程中消耗的熱量不一。如濕法生產需蒸發大量的水分而耗熱巨大，而新型幹法生料粉在懸浮態受熱，熱效率較高。因此，濕法熱耗一般均較幹法高，而新型幹法生產的熟料熱耗則較幹法中空窯熱耗為低。窯本身的結構、規格大小亦是影響熟料熱耗的重要因素，因為傳熱效率高，則熱耗低。廢氣餘熱的利用熟料冷卻時需放出大量熱，雖然這部分熱量是必須釋放的，但可以設法最大可能回收利用。熟料冷卻時產生的廢氣可用作助燃空氣或是利用窯尾廢氣餘熱發電，提高煆燒設備的熱效率，最大限度降低窯尾排放的廢氣溫度則可以降低熱損失，從而降低熟料熱耗。生料組成、細度及生料易燒性易燒性好的生料，則熱耗低，而易燒性差的生料，顆粒粗時則熱耗增大。燃料不完全燃燒熱損失燃料的不完全燃燒包括機械不完全燃燒、化學不完全燃燒。燃煤品質不穩定及品質差、煤粒過粗或過細、操作不當等均是引起不完全燃燒的原因。在立窯中通風不良、料球碎裂等亦是造成煤燃燒不完全的重要原因。煤燃燒不完全，煤耗必然增加，故熟料熱耗增大。窯體散熱損失窯內襯隔熱保溫效果好，則窯體散熱損失小，否則散熱損失大，熟料熱耗增加。礦化劑及微量元素的作用適量加入礦化劑或複合礦化劑、晶種，或合理利用微量組分，則可以改善易燒性或加速熟料燒成，從而降低熟料熱耗。此外，穩定煆燒過程的熱工制度，提高煆燒設備的運轉率和水泥窯的產量等均有利於提高窯的熱效率，降低熟料熱耗。第六章回轉窯工作原理第1節回轉窯的功能回轉窯是一個輸送設備;回轉窯又是一個燃燒設備;回轉窯具有熱交換的功能;回轉窯具有化學反應功能;降解利用廢物的功能。第2節回轉窯的發展和變化直徑變大，長度增加。最大直徑7.6m，長度230m。現在的窯較短，長徑比減小。10000t/d6.2×92m。第3節水泥熟料在窯系統內的形成過程根據熟料在水泥窯內的形成過程，可將其分為六個帶一、乾燥帶二、預熱帶三、碳酸鹽分解帶四、放熱反應帶五、燒成帶六、冷卻帶

乾燥帶承擔生料中水分的蒸發任務。乾燥帶內物料溫度為20~200℃，氣體溫度為250~400℃。對濕法窯來說，含水30％~40％的料漿從窯尾喂料機喂入窯內被加熱，該帶用鏈條作為熱交換裝置，將氣流的熱量傳遞給料漿，料漿受熱後溫度逐漸升高，水分不斷被蒸發，料漿由稀逐漸變稠，水分繼續蒸發，出鏈條帶時物料水分波動在0％~5％。這一帶主要是自由水的蒸發，需要消耗大量的熱，占總熱耗的30％~35％，反應吸熱約2675kJ/kg。半幹法窯的乾燥過程在加熱機上進行，在回轉窯內無干燥帶。預熱器窯(SP窯)和預分解窯(NSP窯)幹在預熱器內進行，因此回轉窯內也無干燥帶。預熱帶內物料溫度在200～750℃，氣體溫度在400～800℃。該帶的反應首先是物料中有機物質的分解，當溫度升到400～450℃時粘土開始脫水分解出活性SiO2和A12O3。當溫度升高到600～700℃，MgCO3進行分解，物料主要為黃色粉狀料。該帶是吸熱反應，但吸收的熱量不多，物料溫度逐漸升高，為CaCO3分解創造了條件。帶懸浮預熱器和加熱機的窯，預熱都在預熱器或加熱機內進行，回轉窯內預熱帶很短或者沒有。碳酸鹽分解帶，承擔碳酸鎂和碳酸鈣的分解任務，主要是碳酸鈣的分解，該帶物料溫度為750~1000℃，氣體溫度為800~1600℃。由於碳酸鹽分解放出CO2，物料中充填有大量的氣體，使物料呈流態化，增加物料在窯內的運動速度，因此物料在這一帶運動速度最快，揚塵多。帶懸浮預熱器和加熱機的窯，分解反應有一部分在預熱器或加熱機中進行，而帶窯外分解爐的窯，90％~95％的分解反應是在分解爐內進行。放熱反應帶，主要承擔固相反應的任務。該帶內物料溫度在1000~1300℃，氣體溫度在1600~1700℃。碳酸鈣分解出的CaO與粘土分解出的SiO2和A12O3等在該帶進行固相反應，生成C2S、C3A和C4AF等，放出一定的熱量，故稱“放熱反應帶”。放熱反應帶對看火操作起較大作用，由於該帶物料溫度和碳酸鹽分解物料之間溫度相差較大，物料在高溫下發光性較強，低溫時物料發光性弱，碳酸鹽分解帶物料溫度較低，因此顯得暗些，從窯頭看火孔看去，就顯示出明暗的界限，一般稱“黑影”。看火工根據“黑影”遠近來判斷窯內溫度，一般的回轉窯用穩定“黑影”位置的方法來穩定窯的熱工制度。燒成帶主要承擔熟料中主要礦物C3S的形成，完成熟料的最後燒成任務。燒成帶內物料溫度為1300～1450～1300℃，氣體溫度達1700℃左右。冷卻帶主要承擔熟料的冷卻，使熟料中的一部分熔劑礦物C3A和C4AF形成結晶體析出；另一部分熔劑礦物因冷卻速度較快來不及析晶百形成玻璃體。在乾燥帶，熱氣體傳給物料熱量主要用於蒸發料漿中水分，需要較多的熱量，物料升溫不快。在預熱帶由於物料化學變化，需要吸收熱量很少，因此物料溫度很快升高。碳酸鹽分解帶由於碳酸鹽的分解，需要吸收大量的熱，所以物料升溫速度最慢。放熱反應帶由於反應放熱，結果物料升溫速度最快。燒成帶是微吸熱反應，物料也很快升到1450℃。氣體溫度在燃燒帶最高，因為燃料在這一帶燃燒放出熱量，同時將熱量傳給物料和窯壁。第4節物料在回轉窯內的運動窯內物料的β角一般為35~60°燒成帶：50~60°冷卻帶：45~50°填充率：又稱物料的負荷率，即窯內物料的容積占整個窯筒體容積的百分比。濕法長窯熟料煆燒的全部過程都是在回轉窯內以堆積態進行；立波爾窯及懸浮預熱器窯，30~50%生料預熱及的碳酸鹽分解過程，移到了窯外篦式加熱機或懸浮預熱器系統中；預分解窯碳酸鹽分解絕大部分在預熱分解系統內完成，入窯生料分解率可達90%以上。長窯？短窯？第5節各種類型回轉窯熟料煆燒進程分析第6節氣體在回轉窯內的運動為使燃料能完全燃燒，要從窯頭提供大量的助燃空氣，而窯內產生的廢氣又要及時從窯尾排出，因此窯內有氣體流動。燃燒帶火焰長度，主要決定於氣體流速，可按下式計算：窯內氣體流速的大小，一方面影響對流傳熱係數，另一方面也影響窯內飛灰的多少，同時還影響火焰的長度。窯內氣體流速的大小一般用窯尾風速表示。直徑3m左右的濕法窯其窯尾風速在5m/s為宜，幹法窯尾風速約為10m/s。窯頭及窯尾負壓反映二次風入窯及窯內流體阻力的大小。在正常操作中，應穩定窯頭、窯尾負壓在不大的範圍內波動。當冷卻機情況未變，窯內通風增大時，窯頭、窯尾負壓均增大；當窯內阻力增大（窯內有結圈或料層增厚時），則窯尾負壓也增大，而窯頭負壓反而減小。在生產中當排風機抽力不變，可根據窯頭、窯尾負壓的變化來判斷窯內情況。在正常生產時，窯頭保持微負壓狀態。第7節燃料在回轉窯內的燃燒燃料在回轉窯內燃燒後，形成高溫。通過燃燒控制，使燃料燃燒後形成的火焰有一定的長度、形狀和穩定性，以保證在回轉窯內形成工藝所要求的溫度區間，使生料在各個帶完成一系列的物理化學變化形成熟料。一、煤粉在回轉窯內的燃燒過程任何燃料的燃燒過程都有著火及燃燒兩個階段。由緩慢的氧化反應轉變為劇烈的氧化反應（即燃燒）的瞬間叫著火，轉變時的最低溫度叫著火溫度（也稱為燃點或著火點）。回轉窯內煤粉的燃燒所形成火焰屬於湍流擴散火焰，燃燒過程可分為四個階段：燃料與空氣混合燃料與空氣加熱至一定溫度，釋放揮發分揮發分著火燃燒放出熱量，為固定碳燃燒創造高溫條件固定碳著火燃燒及燃盡，釋放燃燒產物。參考P192，增加內容。無煙煤揮發分含量低，燃燒溫度較高，同時燃燒過程中其焦炭粒子較緻密，不利於氧氣和燃燒產物CO、CO2的擴散和熱的傳導，使其燃燒速度降低，燃盡時間較長。因此，在通常氣和燃燒產物技術條件下，無煙煤較難用作回轉窯，特別是用作預分解窯的燃料。（2）燃燒過程黑火頭回火煤粉在回轉窯內的燃燒過程比較複雜，煤粉在燃燒的同時，還要向窯尾運動，並且在燃燒過程中，要進行傳熱，這幾方面又相互影響。在回轉窯內煤粉以分散狀態由噴煤嘴噴出，經過一段距離後才燃燒，煤粉自噴嘴噴出至開始燃燒的這段距離稱黑火頭。黑火頭的長短取決於煤粉乾燥預熱時間。當水分為1~2%時，一般需要0.03~0.05S。但在煤粉粗濕的情況下，乾燥預熱的時間要相應延長。溫度升高到450~500℃時，揮發分開始逸出，在700~800℃時全部逸出，剩下固定碳。固定碳粒的燃燒是很緩慢的，它的燃燒速度不但與溫度高低有關，且與氣體擴散速度有很大關系。所以加強氣流擾動，以增加氣體擴散速度，將大大加速固定碳粒子的燃燒。火焰的傳播回火燃料燃燒進程可分為燃料與空氣混合、燃料和空氣加熱到著火溫度、揮發分首先起火燃燒和焦炭燃燒及燃盡等四個階段。混合是燃燒的前提。在高溫範圍內(如窯內)，燃燒是受顆粒邊界層擴散速度控制，而在較低溫度範圍內(如分解爐內)，燃燒反應速率是受化學反應速度控制。煤粉的揮發分含量對窯內燃燒反應速率的影響較小，而對分解爐內燃料燃燒反應速度影響較大。（3）一次風的作用及一次風量輸送煤粉；供給煤的揮發分燃燒所需氧氣。通常為6％-8％（4）二次風的作用新型幹法窯的二次風溫可達1000℃以上。促進煤的燃燒；獲得較高的溫度；回收熱量。調節二、三次風的比例可調節火焰長短。二、火焰溫度及其影響因素理論燃燒溫度

低位發熱量燃料和一次空氣帶入顯熱二次空氣帶入顯熱化學不完全燃燒損失機械不完全燃燒損失火焰向周圍傳出熱量廢氣比熱容廢氣量以下因素影響火焰溫度。（1）煤的熱值；不低於20900KJ/Kg。（2）煤的水分；煤粉中保持1％～1.5％的水分可促進燃燒。（3）煤粉細度（4）燃燒空氣量過剩空氣係數為1.05～1.15（5）燃燒用助燃空氣的預熱溫度提高二次空氣溫度，必須要提高冷卻機的效率。第8節水泥回轉窯對火焰的要求一次風的送風量儘量少，並能使煤風充分混合均勻，盡可能充分利用高溫的二次風；燃燒效率和煤粉的燃盡率高火焰形狀良好穩定，適應窯況的變化需要，窯內溫度場分佈合理，避免峰值溫度出現，火焰無脈衝現象。火焰形狀根據需要調節方便靈活。安全可靠，使用壽命長，不回火，並能適應高溫和耐磨。對煤質的適應性要強，可適應煤質波動變化的需要。點火容易升溫快，以縮短無效時間，減輕勞動強度。NOx少。一、火焰形狀（火焰長度、粗細和完整性）（1）火焰長度L－全焰長度；L1－黑火焰；L2－燃焰長度火焰長度及其分佈應與工藝過程相適應。特別是燒成帶的火焰長度，必須保證物料有足夠大的停留時間，才能煆燒出高質量的熟料。燒成帶的火焰長度是火焰的高溫部分，約占整個火焰長度的一大半，它所形成的窯皮比較堅固，稱為主窯皮；火焰兩頭部分形成的窯皮比較鬆散，時長時消是動態過程，被稱為鬆散窯皮區或副窯皮。窯皮形成的長短、厚薄、位置、均勻與否和穩定程度等，是判斷火焰品質和性能的依據，同時也是衡量操作水準的重要指標。火焰長度對燒成工藝影響很大，當發熱量一定，若不適當地拉長火焰會使燒成帶溫度降低，過早出現液相，易結圈，還會造成廢氣溫度提高，使煤耗增加等缺點。相反，若火焰太短，高溫部分過於集中，易燒垮“窯皮”及襯料，不利於窯的長期安全運轉。因此，火焰長度應根據窯內實際情況進行調整。影響火焰長度的因素①氣體在窯內的流速對火焰長度的影響一次風速增加，一方面能提高煤粉的有效射程，使火焰拉長，另一方面又使風煤混合均勻，使燃燒速度快，火焰短，這是兩個相反的作用。二次空氣增加，使火焰外氣體流速增加，從而將火焰拉長。②煤粉燃燒速度對火焰長度的影響（a）煤粉細度；（b）二次空氣溫度；（C）噴煤嘴的形式和直徑；（d）煤的揮發分對火焰長度的影響。（18~25%）（2）火焰粗細外廓與窯皮之間保持100～200mm的空隙（3）火焰完整性（4）火焰根部黑火頭太短，則煤粉出噴口就燃燒，易燒壞噴煤嘴。一般窯型，黑火頭在1m左右；在新型幹法窯、多通道燃燒器中，黑火頭可以大大縮短，有的基本沒有黑火頭，所以對其燃燒器噴煤嘴的村質要求較高。（5）良好的火焰形狀a)水泥回轉窯中理想的火焰；b)火焰過粗過短，無黑火焰；c)火焰過細，黑火頭過長；d)火焰形狀不規整，偏火；e)尖端返回戰蘑菇狀不規整火焰二、火焰性能（1）火焰溫度熟料的燒成溫度為1300～1450℃，要求火焰溫度即氣體溫度應達到1540～1700℃。（2）火焰的性質過剩空氣係數；1.05～1.10之間。（3）火焰的強度

火焰強度包括火焰的軟硬、方向及發光性等。第9節窯的發熱能力和燃燒帶的熱力強度1.窯的熱容量（發熱能力）：熱容量是指窯在單位時間所發出的熱量。2.燃燒帶的熱力強度燃燒帶的熱力強度（熱負荷）有容積熱力強度、表面積熱力強度和截面積熱力強度。容積熱力強度是燃燒帶單位容積、單位時間發出的熱量燃燒帶是火焰在窯內所佔據的空間，而燒成帶的長度只是燃燒帶中溫度最高的部分，一般燒成帶的長度為燃燒帶的0.60~0.65倍。燃燒帶熱力強度過高會損壞窯襯，所以熱力強度的提高受到耐火材料品質的限制，有些工廠燃燒帶熱力強度控制在（14.14-15）×105kJ/m3h，也有的高達20.9×105kJ/m3h。燃燒帶的截面熱力強度燃燒帶襯料表面熱力強度第10節回轉窯內的傳熱1.回轉窯內的傳熱方式傳導傳熱、對流傳熱、輻射傳熱。2.簡化分析回轉窯內的傳熱2.1熱氣流熱氣流是熱源，當工作狀況穩定時，一定截面上熱氣流的溫度不隨時間而改變，它以輻射和對流的方式傳熱給襯料、物料上表面以及物料中分解出的氣體和粉塵，氣體傳出總的熱量為：2.2襯料

襯料起到蓄熱器的作用。窯襯暴露在熱煙氣中時,沿窯回轉方向窯襯溫度逐漸升高窯襯被埋在物料中時,沿窯回轉方向窯襯溫度逐漸降低。2.3物料的傳熱A輻射傳熱a.火焰的黑度主要取決於固體粒子黑度。對於煤粉火焰來說，與沒的種類、燃燒過程及是否向火焰中補充固體顆粒有關。火焰黑度可近似等於1。b火焰溫度

輻射傳熱與火焰溫度4次方變化。c窯襯與物料平均溫度物料上表面溫度，取決於物料截面上溫度均勻性。窯轉速增加，物料翻滾次數增多，物料越均勻。但窯速過高，變化不明顯。必須同時考慮物料在各帶的停留時間。B傳導傳熱

a.襯料起到蓄熱器的作用，把熱量傳給物料。b.1kg生料粉表面積300㎡/㎏，窯內堆積物料的傳熱面積僅0.12~0.13㎡。C對流傳熱a.α與氣體流速有關，但受到限制。b.傳熱面積同樣很小。在回轉窯內高溫帶和低溫帶，氣固之間的傳熱方式是不同的。氣流溫度在1000℃以上的高溫帶，輻射傳熱占主導地位，而對流及傳導的換熱量很小（不足10%）。在氣流溫度低於1000℃的低溫帶，輻射傳熱退居次要地位，而對流和傳導速率主要影響換熱過程，此時氣固之間的換熱面積成為熱交換快慢的主要因素。燒成帶與分解帶由於氣流溫度較高，燃燒後的煙氣中含有大量CO2和碳粒子等固體顆粒，同時又有較大的輻射空間，在這兩帶輻射傳熱占很大的比例。燒成帶與分解帶又不同，分解帶的物料需要大量的熱量，而燒成帶的物料，並不需要很多的熱量，而需要保持一定的溫度和足夠的停留時間。新型幹法窯絕大部分碳酸鹽分解移到窯外分解爐內進行，在分解爐內物料處於懸浮狀態下進行熱交換，傳熱效率很高。在乾燥帶與預熱帶，氣流溫度波動在1000~300℃。該帶以對流和傳導傳熱為主。這部分加強傳熱的主要措施是增加它們的熱交換面積。新型幹法窯，如懸浮預熱器窯由於物料懸浮在熱氣流中，熱煙氣與物料的接觸面積大，使廢氣溫度大大降低，從而減少了廢氣熱損失，提高了熱效率。冷卻帶的傳熱與乾燥預熱帶基本相同，在該帶，熟料不是接受熱的主要對象，相反是傳出熱量的主體，熟料以輻射和傳導的方式傳熱給襯料，又以對流方式傳熱給二次風，使其溫度升高，預熱了二次風，熟料本身被冷卻。第11節回轉窯熱經濟分析煆燒1kg水泥熟料，理論上只需要消耗的熱量為1700~1750KJ。理論上需要的熱量與實際消耗的熱量之比，稱為回轉窯的熱效率第12節回轉窯結構1－筒體；2－輪帶；3－托輪；4－大齒輪；5－小齒輪；6－煙室；7－樣鳳機；8－電收塵器；9－煙囪；10－煤粉倉；11－噴煤管；12－喂料管；13－冷卻機一、筒體鋼質圓筒，直徑2～6m，長度30～200m。筒體外有若干道輪帶，安放在相對應的托輪上，為使物料能由窯尾逐漸向窯前運動，筒體一般有3％～5％的斜度。為保護筒體，筒體內鑲砌有100～230mm厚的耐火村料。1筒體形狀直筒型一端擴大型

冷端擴大，提高預燒能力，降低出窯廢氣溫度，降低熱耗，減小窯尾風速。大型懸浮預熱器窯也有採用擴大冷端直徑的。熱端擴大，提高燒成能力，有利於提高窯產量，減少結圈。但若不相應提高預燒能力，會使窯尾廢氣溫度升高。兩端擴大型，省鋼材，但中間風速大。

濕法長窯——冷端擴大直徑較小的窯——熱端擴大新型幹法回轉窯——直筒形。2規格

長度是從前窯口到後窯口的總長。直徑是指窯筒體的公稱直徑。

5000t/dφ4.8mx72m

φ3.5mx3.3mx3.5mx148m筒體剛度1增加鋼板厚度一般18~50mm大型窯30~60mm

2.焊接筒體

燒成帶筒體表面溫度較高，鉚接的鉚釘杆易過熱伸長失去初應力，造成鉚釘鬆動，使筒體變形。3.加強輪帶剛度

保證輪帶有足夠的剛度，以增強窯筒體的剛度。選擇適當的輪帶與筒體墊板之間的間隙，使筒體在熱態下與輪帶呈無間隙的緊密配合，否則起不到增強窯筒體剛度的作用。要防止由於輪帶與筒體間隙過小而使筒體產生縮頸。預解窯入窯物料分解率大於90%，燒成帶長度占回轉窯長度的50%左右。窯皮的長度為(5.5~6D)左右，窯皮之後的筒體因失去了窯皮的保護作用而表面溫度增高，因增產而強化窯內煆燒造成窯皮後的筒體表面溫度經常在400℃左右。按照等支撐反力原則分配跨距，第Ⅰ檔、第Ⅱ檔輪帶和支撐裝置都將處於高溫區域，容易因為輪帶與墊板兩者的間隙不當或即使有合適的間隙但因操作不當，窯升溫速度太快產生筒體“縮頸”，一旦產生“縮頸”，耐火磚很難砌牢，影響窯的運轉率。l一輪帶；2一托輪；3一托輪軸承，4一擋輪；5一底座二、支承裝置輪帶附近筒體變形最大，不應安裝在筒體的接縫處。輪帶在運轉中受到接觸應力和彎曲應力的作用，使表面呈片狀剝落、龜裂，有時徑向斷面上還出現斷裂，所以要求輪帶要有足夠抵抗接觸應力和彎曲應力的能力。1.輪帶的型式

A.矩形輪帶斷面是實心矩形，形狀簡單，由於斷面是整體，鑄造缺陷相對來說不顯突出，裂縫少。矩形輪帶加固筒體的作用較好，既可以鑄造，也可以鍛造，是目前國內外大型窯應用較多的一種。B.箱形輪帶剛性大，有利於增強筒體的剛度，散熱較好。與矩形輪帶相比可節約鋼材，但由於截面形狀複雜，鑄造時，在冷縮過程中易產生裂縫等缺陷，這些缺陷有時導致橫截面斷裂。2.輪帶在筒體上的安裝A.活套式輪帶與筒體墊板之間要留有間隙，以彌補溫差引起的熱膨脹量，故把輪帶活套於墊板上。為適應筒體的熱膨脹，輪帶內徑與墊板外徑留有間隙，合適的間隙應使窯在正常生產中，輪帶正好箍住筒體墊板，既無過盈又無縫隙，這樣使輪帶下的筒體變形與輪帶變形一樣，既起到加強筒體徑向剛度的作用，又不致產生大的熱應力。墊板與擋圈一起鉚接在筒體上。墊板被分成兩段，可節約鋼板，但這種安裝方式限制了筒體的自由膨脹，輪帶與筒體的熱應力較大，目前很少使用。墊板形式墊板一端自由，一端與筒體焊接，輪帶與墊板間留有的間隙，它既可以控制熱應力又可以充分利用輪帶的剛性，使之對筒體起到加固作用，應用較多。2.輪帶與筒體一體化結構輪帶既作為支撐部件，又是筒體的一部分；採用焊接方式與筒體固定連接，代替了現有的套裝方式，提高了筒體的剛性。A.實心鑄鋼結構提高了輪帶下筒體剛度，延長了耐火磚和輪帶壽命，散熱較好，溫度應力小；但品質較大，消耗鋼材較多。B.箱形輪帶熱應力小，筒體徑向變形小，可以減輕窯體重量，節約鋼材。但是製造比較困難焊接工作量大。3.槽齒輪帶在輪帶內面均等地設置齒臺，兩齒臺之間有凹槽，對稱的橋形板放在齒臺內，兩端有X形定位板。橋形板與齒臺之間設置楔形塊，使橋形板穩定。窯在運轉時，作用力通過橋形板、楔形塊傳至輪帶內的齒臺，呈切線方向受力，這比常規使用的浮動式輪帶直接受力要小得多。三、托輪與窯體竄動1.托輪安裝2.托輪及其軸承托輪的直徑一般為輪帶直徑的1/4，寬度一般比輪帶寬50~100mm。自動調位托輪是在窯一側的一對托輪下設置彈簧偏擺架。當窯在運轉時出現架偏斜，托輪受力，則托輪下的偏擺架自動調位，使托輪面與輪帶面始終保持良好的接觸。由於托輪自動調位，減緩了窯的上下竄動，因而不需設置擋輪。同時使窯的兩端偏擺量減小，有利於窯頭窯尾的密封。傳動托輪，在槽齒輪帶和自動調位托輪的基礎上，由於輪帶和托輪保持良好的面接觸，其接觸均衡、磨損量小，因而可以用托輪直接和輪帶接觸，取消大小齒輪，直接用液壓電動機、行星式減速機、萬向聯軸器帶動托輪，使窯運轉。3.回轉窯筒體的竄動計算表明，合力Q僅為摩擦力的1/2~1/8，雖不能克服輪帶與托輪之間的摩擦力而使筒體向下滑動，但由於輪帶與托輪接觸處產生彈性變形而造成彈性滑動，導致筒體向下竄動。改變摩擦因數法歪斜托輪軸線法四、擋輪回轉窯筒體是以3％～5％的斜度支承在托輪支承裝置上，當窯回轉時，回轉窯筒體是要上、下竄動的，但這個竄動必須限制在一定範圍之內。為了及時觀察或控制窯的竄動，在某道（一般靠近大齒輪的一道）輪帶兩側設有擋輪。擋輪為我們指出筒體在托輪上的運轉位置是否正確，並起到限制或控制筒體軸向竄動的作用。1.不吃力擋輪（信號擋輪）2.吃力擋輪3.液壓擋輪8~12h，移動1~2個週期五、傳動裝置1.傳動裝置的作用和組成水泥回轉窯是慢速轉動的煆燒設備，窯型、安裝斜度和煆燒要求的不同，回轉窯的轉速也有區別，窯速一般控制在0.5～3.0r/min之間，新型幹法回轉窯的窯速可達3.8r/min。傳動裝置的作用就是把原動力傳遞給筒體並減小到所要求的轉速。回轉窯的傳動裝置由電動機、減速機和大小齒輪所組成。2.大齒輪安裝大齒輪的中心線必須與筒體中心線重合；大齒輪通常製成兩半或數塊，用螺栓將其連接在一起；大齒輪一般安裝在靠近窯筒體中部，遠離熱端。A切向連接大齒輪固定在筒體切線方向的彈簧板上。彈簧板寬與齒輪相等，一端成切線與墊板及窯固定在一起，一端用螺栓與大齒輪接合在一起，接合處可以插入墊板，以調節大齒輪中心與窯體中心位置。具有較大的彈性，能減少因筒體彎曲或開、停車時的衝擊對大、小齒輪的影響；缺點是安裝較困難，中心不易找准，齒輪製造困難。製造簡單、安裝容易、大齒輪可以調面使用等優點，但在傳遞動力時，彈性程度較差。B軸向連接3.傳動裝置的特點傳動比大；平滑無級調速，調節範圍寬；（1:3~1:4）啟動力矩大。4.傳動方式A.減速機傳動佈局緊湊，占地面積小，傳動效率高，結構簡單，部件少，安裝調整方便，故障少，部件使用壽命長，安全可靠。B.減速機與半敞式齒輪組合傳動減速機外形尺寸小，同時減速機遠離窯體，減少了受熱輻射的影響，便於檢修。占地面積大，效率低，耗油多，齒輪磨損快，安裝修理、維護都比較麻煩。3.雙傳動零部件外形小，設備重量輕。齒的受力減少一半，可防止因齒寬過大、受力不均勻而造成齒輪的過早損壞。大齒輪同時與兩個小齒輪接觸，力點增多，運轉平穩。安裝與維修工作量增加。六、密封裝置1.迷宮式密封裝置其原理是讓空氣流經曲折的通道，產生流體阻力，使漏風量減少。迷宮式密封結構簡單，沒有接觸面，不存在磨損問題，同時不受筒體竄動的影響。相鄰迷宮圈間的間隙一般不小於40mm。間隙越大，迷宮數量越少，密封效果也就越差。迷宮式密封適用於氣體壓力小的地方或與其他密封結合使用。2.彈簧杠杆式密封彈簧杠杆式窯尾密封如圖所示，端面摩擦密封主要由煙室上的固定環和若干塊隨窯回轉的活動扇形板來實現。後者由鉸鏈支撐於窯筒體末端延伸的部分，借助於拉力彈簧和杠杆機構，把扇形板壓向煙室的固定環上，保持緊密接觸。扇形板外圓與環形內表面之間的間隙可通過調整機構控制。由於扇形板是隨窯轉動的，不受筒體偏擺的影響，所以間隙可以調到小至0.5mm，既允許扇形板軸向浮動，又能實現較好的密封。優點是運動件比較輕巧靈活，便於調整，密封效果不錯。但零件必須加工精確，安裝調整仔細。3.石墨塊密封石墨塊在鋼絲繩及鋼帶的壓力下可以沿固定槽自由活動並緊貼筒體周圍。緊貼筒外壁的石墨塊相互配合可以阻止空氣從縫隙處漏入窯內。石墨塊之外套有一圈鋼絲繩，此鋼絲繩繞過滑輪後，兩端各懸掛重錘，使石墨塊始終受徑向壓力，由於筒體與石墨塊之間的緊密接觸，冷空氣幾乎完全被阻止漏入窯內，密封效果好。石墨有自潤滑性，摩擦功率消耗少，筒體不易磨損；石墨能耐高溫抗氧化、不變形，使用壽命長。缺點是下部石墨塊有時會被小顆粒卡住，不能複位。用於窯頭的密封彈簧易受熱失效，石墨塊磨損較快。4.移動滑環式密封由三道密封環節組成，主要一道由密封槽5和與它一起配合的密封環6組成，後者固定不動，前者通過導向鍵槽4隨窯一起轉動，活套在窯體上，當窯體竄動時，無阻礙。環向壓圈2主要防止漏風，3為密封墊板，它們組成第二道密封。第三道由四塊弧形不銹鋼板8構成，主要防止粉料流向其他兩道密封。這種密封裝置用於預分解窯的窯尾，效果較好。序號9為12個相互銜接的耐熱鋼回料勺，隨窯一起回轉，能及時將窯口溢流出的物料舀起，撒在煙室斜坡上再流入窯內。5.新型複合柔性密封採用新型耐高溫、耐磨損的半柔性材料，做成密閉的整體形錐體，能很好地適應回轉窯端部的複雜運動，使用時其一端密閉地固定在窯尾煙室及窯頭罩上，另一端用張緊裝置柔性地張緊在回轉窯的筒體上，有效地消除了回轉窯軸向、徑向和環向間隙，實現了無間隙密封，且內部輔助設置了自動回灰和反射板裝置，密封效果好。七、喂料裝置一、燃燒器發展簡介20世紀70年代以前，回轉窯廣泛使用單通道煤粉燃燒器。70年代，出現了雙通道燃燒器，性能得以改善。80年代相繼出現三通道、四通道、五通道燃燒器，以適應燃料和窯況變化的需要。燃燒器的發展，強化了燃料的燃燒，充分發揮了燃料燃燒的熱效率。二、單通道燃燒器

單通道噴煤管結構簡單，是一根很長的前端有一小段較小直徑通常被稱為噴嘴的圓管。單通道噴煤管是利用一次空氣直接將煤粉噴入窯內，因為煤粉和空氣之間相對速度為零，使氣、煤混合物的燃燒不良，在噴煤管前端保持一段“黑火頭”。(1)一次風量大(20~40%)；(2)燒成溫度不易提高；(3)煤粉的品質要求高；(4)容易發生結圈、結皮、結塊等工藝事故；(5)火焰形狀不易控制；(6)NO2有害氣體多。三、多通道煤粉燃燒器1.多通道燃燒器的功能降低一次風用量，增加對高溫二次風的利用，提高系統熱效率。增加煤粉與燃燒空氣的混合，提高燃燒速率。增強燃燒器推力，加強對二次風的捐卷，提高火焰溫度。增加對各通道風量、風速的調節手段，使火焰形狀和溫度場容易按需要靈活控制。有利於低揮發分、低活性燃料的利用。提高窯系統生產效率，實現優質、高產、低耗和減少NOx生成量的目標。燃燒器的推力，系指一次風提供的動量和單位時間輸送空氣的流量。即：燃燒推力＝單位時間一次風量×一次風出口風速燃燒器推力增大時，火焰縮短，反之，延長。燃燒器推力應控制在合理範圍。2.三通道煤粉燃燒器工作原理三通道噴煤管利用直流、旋流組成的射流方式來強化煤粉燃燒。其特點是將噴出的空氣分為多股，即內風、外風和煤風，各有不同的風速和方向，從而形成多個通道。內風通道出口端裝有旋流葉片，所以內風又稱旋流風。採用旋流風可以在火焰中心形成斷面近似呈柳葉形的低壓或負壓區，從而造成回流，以便卷吸高溫煙氣。其旋轉射流在初期湍流強度大、混合強烈，動量和熱量傳遞迅速。煤風採用高壓輸送，煤粉濃度高，流速較低，且風量較小，著火所需求的熱量就比較少，所以有良好的著火性能。在保證不發生回火的條件下接近輸送粉料的速度(20~40m/s)。外風採用直流風，直流射流早期湍流強度並不是很大，但具有很強的穿透能力，使得煤粉氣流著火後的末端湍流強度增加，強化了固定碳的燃盡。外風風壓很高，風速一般也較高，故可以增強外風卷吸熾熱燃燒煙氣的能力。內外淨風出口速度可高達(75~210m/s)。內、外流風把煤風加在中間，利用其速度差、方向差和壓力差使煤粉與一次風充分混合。內風、煤風和外風采用同軸套管方式製作，噴出後的混合過程是逐漸進行的。分級燃燒使三通道燃燒器的內、外風和整個燃燒過程更加合理，也使燃燒過程中的有害產物生成量減少。煤風三者的總風量，只相當於單通道噴煤管燃燒空氣量的8~12%，故可大大減少煤粉氣流著火所需的熱能，並可充分利用熟料冷卻機排出的熱氣流。3.三通道煤粉燃燒器的結構4.幾種三通道燃燒器的結構其外風道為軸流並向外擴展，內風道為旋流亦向外擴散，煤風為軸流也向外擴散，中間通道為油管通道。各個通道出口截面均可調節。特點是：外風道為軸流向內收縮，內風道為旋流向外擴展，煤風道為軸流不擴展，各通道出口截面可以調節。特點是：外風道由均勻分佈的小圓孔織成，超音速風速，內風道為旋流向外擴展，煤風道為軸流向外擴展，各通道出口截面可以調節。特點是：外風道為軸流，並沒有錐角縮口。內風道為旋流向外擴散，煤風道為直通式軸流，中心管端部結合圓錐台型端蓋，以利煤風混合和穩定火餡。5.幾種多通道煤粉燃燒器介紹AKHD公司PYRO-Jet燃燒器超音速煤粉燃燒器高壓煤粉燃燒器原理圖PYRO-Jet噴嘴不像一般低壓三通道噴嘴那樣是從環形縫隙噴出，而是從沿噴嘴外園排成環狀的8-18個獨立風嘴噴出，其壓力為1巴左右，由一個旋轉活塞風機供風。噴射嘴的作用是為了將高溫二次風卷向噴嘴，以加快煤粉燃燒。B法國皮拉德公司Rotaflam型煤粉燃燒器①油或氣槍中心套管配有火焰穩定器，可使火焰根部產生一個較大回流區，以確保火焰燃燒穩定。②原來三通道燃燒器的旋流風設置在煤風之內，RotafIam燃燒器旋流風設置在軸流風與煤風之間，以延緩煤粉與空氣的混合，從而適當降低火焰溫度。③採用攏焰罩，可避免氣流迅速擴張，產生“盆狀效應”，使火焰形狀更加合理，避免窯頭高溫，延長窯口護鐵的使用壽命。④外淨風由環形間隙噴射改為間斷的小孔噴射，二次風能從相隔小孔的縫隙中進入火焰根部，使火焰集中有力，同時使CO2含量高的燃燒氣體在火焰根部回流，降低O2含量，避免生成過多的NOx氣體。⑤可以在操作狀態下通過調整各個通道間的相對位置，改變出口端部截面積，以調整火焰。⑥由於火焰根部前幾米具有良好的形狀，可使火焰最高溫度峰值降低，使火焰溫度更趨均勻，有利於保護窯皮，防止結圈。

中心風的作用①防止煤粉回流堵塞燃燒器噴出口；②冷卻燃燒器端部，保護噴頭；③火焰更穩定；④減少有害氣體NOx的生成.CDuoflex燃燒器保持一次風量（6%~8%）的前提下，優化一次風風壓和噴出速度，大幅度提高燃燒器推動力，強化燃燒速度，同時維持風機較低單位電耗。為降低阻力，旋流風和軸流風在出口端較大空間預混合，之後由同一通道噴出。由於噴煤管前端的縮口，使軸流風相混時賦有趨向中心的流場，對旋流風具有較強的穿透力，以利一次風保持很高的旋流強度，有助於對燃燒煙氣的卷吸回流作用。將煤風置於旋流風和軸流風包圍中，藉以提高