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1、精选优质文档-倾情为你奉上1我国新型干法水泥生产技术的现状及发展新型干法水泥生产技术的问世与发展，为水泥生产线大幅度提高产量和降低能耗提供了技术保障。1970年，我国就开始了对新型干法水泥生产技术的研究，几乎与德国和日本在同一个时期起步。在研究、引进、消化国外先进技术的基础上，我国先后建成了一批7004000ffd不同规模的现代化水泥生产线，为新型干法水泥工艺技术和装备的国产化奠定了坚实的物质基础。20世纪年代中期，我国天津、南京、成都、合肥四大水泥工业设计院对新型干法水泥生产技术展开了“优化设计、低投资、国产化”工作。1993年，吉林双阳水泥厂2000ffd水泥熟料生产线建成投产，投产后很快
2、实现达标达产，标志着我国自主开发的预分解窑技术已经成熟。20世纪初，技术水平更高的5000ffd熟料生产线又开发成功，掀起了我国新型干法水泥生产线的建设新高潮，新建生产线一般都能在很短的调试期后达标、达产。到目前为止，我国已实现了40006000td熟料新型干法水泥生产线成套装备基本自给，规模生产线的装备国产化率达到90，装备的性能也达到了国际先进水平。其中海螺建成的4条日产万吨生产线已经成功投产运行多年。2008年末，我国已经建成投产的新型干法窑934条，熟料产能达78亿吨，新型干法水泥占到了总产量的62。2008年已经开工建设但尚未投产的还有近100条生产线，到2009年末预计新型干法窑的
3、熟料产能接近9亿吨。20002500Ld和40005000td预分解窑目前是我国新型干法水泥生产线的主流窑型。2008年我国20002500d生产线323条，生产能力占总产能的3161；40005000Ld生产线221条，生产能力占总产能的435；60006500ffd生产线14条，生产能力占总产能的349；7200Ld以上生产线6条，生产能力占总产能的226；1Null7001800td的小型新型干法生产线345条，生产能力占总产能的近16。11新型干法水泥生产技术的现状新型干法水泥生产技术代表着当今世界水泥生产的潮流，其生产能力已达到世界水泥生产能力的60以上。20世纪8090年代中期，我
4、国引进一批3000td、4000td生产线，与此同时，进行国产化4000td生产线装备的开发。冀东二线国产化4000td生产线的成功运用，不但降低了工程投资，而且为更大规模的国产大型化装备的开发积累了经验。20世纪90年代以来，一些大型化生产线相继在国内建成投产。如山东大宇7200td熟料生产线及华新5000td、京阳5500td生产线。这些生产线以其生产稳定、产品质量好、运行成本低，在国际、国内的产品市场占有了一定的份额，并显示出强劲的市场竞争力。这些生产线的投产和稳定运行，标志着我国水泥装备现代化、大型化技术已成熟。111原料均化技术新型干法水泥生产产品质量得以保证的关键是原料均?111原
5、料均化技术新型干法水泥生产产品质量得以保证的关键是原料均化技术的应用。已投入应用的技术装备如下：(1)矿山设计采用矿化模型系统(CQMS)。以此制定的搭配开采方案保证了所开采的矿石中的主要成分的稳定性，同时也为低品位矿石的有效利用创造了条件。(2)原料预均化技术已在我国得到广泛应用，其工艺与设备13益发展和完善；预均化效果不断提高；堆、取料各个环节实现了自动控制；减小了原料的短期和长期波动；堆场占地面积逐渐减小；节约了大量天然资源和能源等。开发出的圆形、长形原料预均化堆场，可根据建设条件灵活运用，设置具有良好均化效果的原燃料预均化堆场。国内已具备提供满足不同生产规模的预均化堆场技术装备的条件(
6、圆形堆场直径可达1lOm；矩形堆场跨度2Null达50m，可满足200010000td级规模生产线的需要)。(3)配置计量精确的块状和粉状物料计量装置，并通过质量控制系统及时调整各种原料的喂料比例，确保出磨生料和水泥的合格率。(4)生料均化技术由间歇式空气搅拌库逐步发展到投资省、操作简单、电耗低的连续式均化库。采用高均化效果、低耗电和高卸空率的生料均化库(H值达8以上，电耗约025kW-ht，卸空率大于98)，确保人窑生料的合格率。112预分解窑节能煅烧工艺和技术装备(1)成功研发出具有自主知识产权的新型高效、低阻、低NO。的预分解系统，主要技术指标达到国际先进水平，全面提升了中国新型干法水泥
7、熟料烧成系统的国产化、大型化技术水平。通过系统实验研究，开发了系统压损在40004800Pa的高效、低压损的五级旋风预热器系统。目前已投人生产运行的有2000td、2500td的单系列和2500td、3200td、5000td的双系列。同时，预热器内筒、锁风阀、耐火衬料等的改进确保了熟料煅烧系统的可靠性和热耗的降低。(2)通过对各种燃煤(包括无烟煤、低热值煤和含高硫煤等)的燃烧特性及在窑炉工况条件下的燃烧机理研究和工业实验，开发出实用可靠的适合于燃料特性的煅烧技术和装备，为资源的综合利用和降低运行成本创造了条件。该项技术目前已得到推广。(3)为满足不同规模生产线建设的需要，开发设计了回转窑系列
8、产品，包括二支承和三支承的回转窑，其中三支承窑的最大规格为4,50mX74m，可满足50006000td规模生产线的需要。(4)在吸收国外先进技术的基础上，中国已自行开发出了第三代控制流篦式冷却机。采用空气梁供风、高阻力篦床、入料均匀分配、厚料层、脉冲分风及合理的配风等新技术，已广泛地用在13产7005000td熟料生产线上。解决了厚层篦式冷却机冷风不易均匀透过料层的技术难点，冷风和高温熟料进行激烈的换2Null热：一方面有利于熟料快速冷却；另一方面提高了二次、三次风温度，篦式冷却机的热效率已提高至74以上，且运转率大幅度提高。开发并推广了第三代TC系列空气梁熟料篦式冷却机。该技术使熟料冷却风
9、量下降至1618m3kg熟料，热回收效率提高到74以上，设备可靠性确保了烧成系统的运转率在90以上。(5)开发了可适应不同性能材料(包括无烟煤)燃烧的燃烧器系列，一次风量降至10以下，具有对燃料适应能力强、调节灵活、有利于保护窑皮及延长衬料使用周期等显著优点。燃烧器的发展趋势是紧跟当今世界工业发展的两大主题节能和环保，主要体现在：一次风量小，可烧劣质燃料，耐磨损、耐变形，低NO。排放。国内已开发应用了三风道、四风道的多通道煤粉燃烧器，以及燃烧两种以上燃料的五风道的多通道燃烧器。(6)不带补燃炉的纯低温余热发电技术已取得突破，并已在多家水泥厂应用。水泥窑纯低温余热发电，完全利用水泥熟料生产过程中
10、产生的废气余热作为热源，整个热力系统不燃烧任何一次能源，可有效地减少水泥生产过程中的能源消耗，具有显著的节能效果。同时，废气通过余热锅炉降低了排放的温度，还可有效地减轻水泥生产对环境的热污染，具有显著的环保效果。113节能粉碎粉磨技术与装备(1)粉碎技术与装备。原料的单段破碎工艺具有破碎比大、物料不易堵塞、维修方便、电耗低、工艺流程简单等优点。经过多年的努力，目前已开发出台时产量从801800td的不同形式的石灰石单段破碎机，并已投入运行。适合于黏性物料破碎的齿辊式破碎机的最大产量已达350400td；破碎高磨蚀性和难破碎性物料的破碎工艺和技术装备也已成熟，可满足工程建设需要。(2)原料烘干粉
11、磨系统。根据原料的易磨性、磨蚀性和烘干的不同要求，分别开发了管磨、辊磨系统。1)带组合式高效选粉机的钢球墨系统(管磨系统)对原料的易磨性和磨蚀性的适应性较广，运行可靠。新近开发的TLS型组dNull合式高效选粉机因其分离效率高、产品细度调节灵活、结构紧凑等优势，使系统产量提高，电耗降低，同时简化了流程，降低了基建投资。新近开发的管磨机采用了双滑履支撑，配用了先进的边缘滑动装置。其规格已能满足3000td和5000td级生产线的要求。2)辊式磨系统。在原料适合的前提下，与管磨机相比，辊式磨具有流程简单、节电和烘干能力强等优点。近年来，随着材料工业和机械加工工业的发展，科研设计和装备制造单位在消化
12、吸收国际先进技术的基础上开发出国产化的新一代辊式磨(改善磨辊结构，加快磨盘转速，采用先进可靠的液压装置，提高磨辊压力，配置高效选粉机，采用外循环设计)，使磨机的可靠性和易损件使用寿命得以保证(在正常原料条件下辊套和衬板的寿命可达一年半以上)，节电效果进一步提高。生料制备已由过去球磨机为主逐步发展为高效率的立式磨为主，生料制备电耗明显降低。目前，国内已具备提供满足5000td级以下规模水泥生产线的生料和煤粉制备用的辊式磨系列产品的条件(对于5000td级的原料磨需引进部分关键部件)。(3)水泥粉磨系统：1)管磨闭路系统。由高效笼型选粉机、高效布袋收尘器和管磨机组成的水泥粉磨系统，被认为是高新技术
13、对传统流程进行改造的最好实例之一。系统按生产ISO标准水泥产品的要求进行配置，管磨机采用了双滑履支撑，并配用了先进的边缘转动装置；第三代笼型高效选粉机的选粉效率在80以上；高效布袋收尘器确保在进口含尘达8009m3的条件下净化气体含尘小于50mgm3。系统在运转可靠的前提下，实现了高产低耗。目前已投入运行的系统能力为40lOOth(以P0425计)。2)辊压机系统。辊压机作为预粉磨或半终粉磨过程的主机装备，其技术可靠性和节电优势已为广大用户所认知和接受。与管磨系统相比其粉磨电耗可降低25。近年来，国产辊压机解决了机体振动、辊磨面损大、寿命5Null短、自控不协调、液压系统调节不灵活等技术问题，
14、并已形成系列，最大规模能满足半终粉磨系统160th产量的配套要求。随着挤压粉磨系统工艺与设备的不断完善、不断大型化，已经形成以辊压机为中心、各种新型设备组合成为优势互补的多种粉磨新工艺，如预粉磨系统、混合粉磨系统、联合粉磨系统、半终粉磨系统等。其技术水平达到了20世纪90年代末期的国际先进水平。挤压粉磨系统已成为水泥粉磨的首选方案，在全国普遍推广应用，最大规格已能满足与5000td熟料新型干法水泥生产线配套。3)钢球磨机大型化及其匹配设备的优化改进和提高，不仅提高了单机生产能力，满足了水泥生产线单线规模不断扩大的需求，而且有效提高了粉磨效率。4)在球磨机开流粉磨水泥的系统中，采用微型研磨体的高
15、细高产磨得到广泛推广。高细高产磨技术在磨机仓位设计、磨内筛分、研磨体配比等方面已形成了自己的特色，开辟了广泛的应用市场。在水泥、超细矿渣、超细粉煤灰等生产中，这种开流粉磨系统已经可以达到或接近闭路系统的效果，而投资和运行成本则可以大幅度降低。5)采用新型耐磨材料，改善磨机部件材质，不断提高磨机综合效率和使用寿命。114自动控制技术新型干法水泥生产工艺线整个流程有近1000台电动机和阀门，数百台机械设备以及上千个开关量，数百个模拟量测点和数十个调节回路。为保证稳定运行和优良的产品质量，需要通过自动控制来完成。近年来，我国广泛采用国际上先进的计算机控制技术、通信技术和图形显示技术，采用分散控制、集
16、中管理的集散型控制系统(DOS)，并开发运用了工厂生产管理信息系统(PMIS)，实现了系统的可靠、安全和实用的目标。6-Null115环境保护新型干法水泥生产过程作为几乎无污染和生态友好的实践，近年来受到了社会的普遍关注。作为传统水泥生产的主要污染源(粉尘、废水和废气)已得到系统的治理：粉尘排放远低于国家标准允许的排放限度；废水实现了零排放；有害气体(NO；)的排放也得到了有效的控制。水泥工作者们经过长期不懈努力，研制出的环境保护工艺与设备已完全能够满足粉尘以及SO：、NO。达标排放。如：北京水泥厂的2000t,d熟料新型干法水泥生产线，被国家环保总局确定为“环保教育基地”，国外一家杂志社载文
17、称之为“生态友好型水泥厂”。都江堰拉法基水泥厂的4000td熟料新型干法水泥生产线，全厂85个粉尘排放点粉尘排放浓度全部低于20mgm3，达到了欧洲标准。新型干法水泥生产在最大限度利用工业废渣作为原燃料的同时，在利用工业和生活垃圾等方面具有极大的发展前景。回转窑焚烧可燃废弃物和有毒有害物、工业及生活污泥的研究已取得很大进展，其技术已在几家水泥厂应用，北京水泥厂的焚烧有毒有害废弃物示范工程已经完成。1162500td和5000td级生产线2500td和5000td级生产线技术装备基本配置见表11。表1-12500td和5000td级生产线技术装备基本配置2500td生产线5000td生产线序车间
18、主机能力数能力数号名称名称性能指标性能指标th一1量t-h一1量石灰进料量：15m3进料量：15m31石破锤式破碎机出料粒度：105001出料粒度：107001碎廊0mmR70mm7Null续表112500td生产线5000td生产线序车间主机能力数能力数号名称名称性能指标性能指标th一1量th一1量窑尾9废气电收尘m3h1m3h1处理辊压机辊压机TRPl401001辊压机TRPl401002水泥10管磨：钟2mlOm管磨：4,42mlOm粉磨水泥磨12011202比表面积：340m2kg比表面积：340m2kg12新型干法水泥生产技术的发展方向“十一五”规划明确提出：全面落实科学发展观，建设
19、资源节约型、环境友好型社会；大力发展循环经济，加强资源综合利用，全面推行清洁生产，形成低投入、低消耗、低排放和高效率的节约型增长方式；加大环境保护力度，降低污染物排放，切实保护好自然生态。为此，中央提出了“十一五”期间国内生产总值单位能耗降低20左右，主要污染物排放总量减少10的约束性指标。因此，认真贯彻落实科学发展观，充分合理利用资源，最大限度地降低资源能源消耗，减少污染物排放，满足与社会协调发展的生态要求，尽快实现走新型工业化的目标，推动水泥行业实现可持续发展是摆在水泥从业者面前的重要课题和历史任务。水泥工业是产量大、能耗高的工业。2006年中国水泥产量为124亿t，约消耗能源15亿t(标
20、煤)，占全国能源消费总量的7左右。当然能耗高的原因，大量落后生产工艺的存在是关键。中国目前还有一半左右的水泥是由国际上业已淘汰的立窑等生产的，其单位能耗比新型干法每吨水泥要高约30。35kg(标煤)。历史造成的结构矛盾，需要加快调整步伐。就新型干法本身来说，我们和世界先进水平相比，单位熟料热耗高2508kJkg(60kcalkg)左右，单位水泥电耗高lOkWht左右，相当于全年0Null多消耗420万吨标煤和62亿度电。这一数字也相当可观。就技术装备的差距来说，主要体现在粉磨和烧成两大领域。粉磨领域发展的现状和趋向是料床终粉磨代替了传统的球磨，其代表是立式辊磨，从而大幅度的节电。目前世界上出现
21、了不少无球磨的水泥工厂。烧成领域发展的现状和趋向是：以无漏料新型篦式冷却机、二档短窑、低NO。型分解炉和6级高效预热器系统的新技术代替了原有的系统，达到了进一步大幅度节能、生产稳定可靠、提高对原燃料适应性的效果。为此，必须加强工程技术的研究，加强工艺技术、信息化建设和重大装备的开发和创新，加速水泥生产生态化装备技术的开发，加强企业管理和人才培养，不断推行优化设计。今后的主要研究课题如下：(1)运用CFD高新技术(即计算流体动力学)于新型干法水泥技术研究领域中，如燃烧、分解、预热、烘干、煅烧、冷却、两相流输送、分离、分级、破碎、粉磨、选粉等。并借此技术对新型干法水泥生产技术进行优化、创新开发以及
22、综合性能评估、问题诊断等。(2)加强原料均化技术的研究，进一步扩大低品位原料和工业废渣的应用。进一步强化从原料矿山开采到原料粉磨前均化的措施和手段，减少磨后生料的均化和储存的投资。(3)进一步提高预热预分解系统的技术性能，对于5000td及以上规模的烧成系统，使熟料热耗降至2926kJkg(700kcalkg)，并进一步降低电耗，开发高性能回转窑和新一代熟料冷却机等关键设备。(4)加快利用新型干法窑处置城市混合型废弃物技术及装备的研究和开发。充分发挥和扩展水泥工业对其他工业产生的废渣、废料、有毒有害废弃物以及城市生活垃圾等利用降解的环保功能，发展循环经济。由于现代水泥工业具有独特的利废功能，可
23、以协助全社会利用和消纳各种废料、废渣和城市生活垃圾等，促进循环经济。1)水泥工业可以消纳的废弃物种类很多，适应范围广：固体、液体或膏体的；块状的或散状的，一般的、危险性的或】0Null有毒的废弃物等，各种废弃物都可以在水泥窑或预分解炉内燃烧殆尽；2)按照各种废弃物的性能特点，可以分别用作水泥工业的混合材，替代原料或替代燃料，使之物尽其用；3)水泥工业对废料的消纳量很大，因为水泥窑本身的生产量就很高；4)在消纳回收利用废弃物的同时不会影响到水泥和混凝土的正常性能与质量，不会影响水泥生产操作的正常运行，水泥窑对各种废物有很强的适应能力；5)因为水泥窑内温度高(1600：C)，热容量大，热惯性稳固持
24、久，各种有害物质在高温区内的停留时间长(515s)，所以均能被彻底分解烧尽，窑尾废气中不含二n恶英等，确保环境安全；6)废料燃烧后的残渣，如果其中含有某些重金属等有害物质，这些残渣也都全部固熔在水泥熟料矿物的晶格之中，在水泥混凝土中不能再逸出或析出，不会造成二次污染，没有隐患，环保安全；7)可以利用全国已有的600多台2000td以上的新型干法水泥窑，添置少量的废物预处理设施，即发挥其既生产水泥又妥善利用和消纳废物的双重功能，远比新建废物填埋场或焚烧厂更经济更安全。发达国家利用废弃物生产生态水泥已有成熟的经验。在日本40多家水泥企业中，50以上处理各种废弃物。在欧洲水泥生产者联合会所属的水泥厂
25、中，每年焚烧100万吨有害废物。美国的大部分水泥厂都利用废料煅烧水泥，技术成熟，应用普遍。人们已经认识到，水泥回转窑在处理有毒危险废弃物方面比焚烧炉更有优越性，主要是利用可燃性废弃物(包括固态、液态、气态)代替部分或大部分燃煤和燃油煅烧水泥，既处理了废料，又节约了能源。所以充分发掘和扩展水泥工业其特有的环境保护功能，真正把水泥工业建设成绿色环境保护、可持续发展的产业，发展循环经济是我国水泥工业的发展方向。(5)加大力度进行生料辊式磨系统以及用于水泥预粉磨、终粉磨的辊压机和辊式磨系统的开发和推广应用，使水泥综合电耗降至90kWht以下(以P0425计)。加速超细粉磨装备技术的开发，最大限度地利用
26、高炉炉渣、粉煤灰等工业废渣用作水泥混合材。-1】-Null(6)加强对工艺装备过程控制智能化及优化控制软件的研究开发，最大限度地提高生产线的质量和产量，降低能耗，提高设备运转率。进一步提高网络技术在生产系统自动化的应用及优化工艺过程企业管理中的应用。(7)研究开发效率更高的除尘装备和降低NO。、SO：、CO：等有害气体的工艺措施和技术装备。(8)加大对预热器、篦式冷却机废气余热发电技术的开发，使废热回收发电量达到35kWht熟料以上，减少CO：排放，发展循环经济，在节能减排上做出应有的贡献。(9)进一步做好个性化设计，力求以最低的投资、最小的资源消耗和最低的生产成本，最大限度地满足市场的需求。
27、(10)随着一批大型新型干法水泥生产线的建设，我们需要花大力气研究开发设备的材料和制造加工问题。现实告诉我们，大型生产线国产化的难点还在于一些大型机械设备的制造加工和材料加工上，这是一个瓶颈，不容忽视。开展装备专用材料的应用研究，以提高装备的性能，如高性能的耐磨金属材料、金属陶瓷材料、耐火材料和隔热材料等。(11)针对劳动生产率不高的现状，要加大技术装备的开发和应用，如物料储存输送、水泥成品包装、袋装及散装发运等。世界水泥技术的发展趋势是以节省资源、节约能源和环境保护为中心，进行清洁生产和高效集约化生产，加强水泥生态化技术和设备的研究、开发，逐步减少天然资源和天然能源的消耗，最大限度地减少环境
28、污染，最大限度地接收、消纳工业废弃物和城市生活垃圾等，使水泥工业达到与环境友好、和谐、共存。新型干法水泥生产技术代表着当今世界水泥生产的潮流，发展新型干法水泥是实现中国水泥工业现代化的必由之路。虽然中国先进的新型干法水泥生产线与国际先进水平已经相当接近，但从整体来看，还存在较大差距。为了使中国新型干法水泥生产工艺与设备的主要技术经济指标逐步赶上甚至超过国际先进水平，同时在环境保护和生态建设方面逐步达到国际先进水平，我们还需要不懈努力。12Null13新型干法水泥生产线工艺流程新型干法水泥生产线工艺过程与其他生产方法相比基本上是相同的。它包括原燃料进厂、原燃料破粉碎、生料制备、熟料煅烧、水泥制成
29、及发运等。典型的新型干法水泥生产线工艺流程如图1-1所示。图1-1典型的新型干法水泥生产线工艺流程13Null2新型干法水泥生产线的窑炉系统新型干法水泥生产技术是20世纪50年代发展起来的新技术。日本、德国等发达国家以悬浮预热和预分解为核心的新型干法水泥熟料生产装备已达95以上。我国于1976年投产第一台悬浮预热器及预分解窑，发展至今已经形成了设计、制造、配套、施工的完整装备体系，基本实现了设备国产化。2008年中国水泥产量为139亿吨，其中新型干法水泥约86亿吨，水泥综合能耗为138kg(标煤)，年消耗能源188亿吨(标煤)。新型干法水泥生产是公认的低能耗生产技术，比传统回转窑和立窑每吨水泥
30、平均低约3035kg(标煤)。但在我国，目前国际上普遍采用的新型干法生产工艺的产量仅占62，节能的任务繁重。而就新干法技术装备本身来说，我国与国际最先进水平还有一定差距。水泥熟料烧成系统是水泥生产过程的中心环节，也是大量消耗燃料的工序。一方面，因为硅酸盐水泥主要由熟料所组成，熟料的煅烧过程直接决定水泥的产量和质量、燃料与衬料的消耗以及窑的安全运转。另一方面，水泥工业是消耗能源较多的产业，而在水泥生产中，熟料煅烧要占全部能耗的80左右，因此了解并研究熟料的煅烧过程是非常必要的。新型干法水泥生产线的窑炉系统，是熟料燃烧过程发生的主要场所，研究它们的结构特点对降低能耗、提高生产效率和产品质量都有很大
31、的意义。图21为五级预热窑外分解窑窑炉系统工艺流程与技术参数示意图。新型干法水泥生产线的窑炉系统，主要由预热和预分解、回转窑煅烧以及水泥熟料冷却三大系统构成。预热预分解系统主要完成水泥生料的预热和石灰质原料的预分解过程，水泥熟料的烧成及其冷却过程分别发生在回转窑煅烧和水泥熟料冷却系统14Null分解率图2-1窑外分解窑(五级预热器)工艺流程与技术参数(日产3300td熟料，耗热3000kJkg熟料)1一分解炉(燃料60)；2回转窑(燃料40)；3一冷却机；4一冷却机三次风人分解炉；5一风机；6一各级旋风预热器G一气体量，m2kg熟料；气一气体温度，；一物料温度，；p一负压，mmH20中。窑炉系
32、统中主要发生着燃料的燃烧，物料与空气之间的剧烈的热交换，甚至某些有害元素的挥发和冷凝等过程。针对不同使用条件下的部件，在耐火材料的配置上也存在着显著的差异，要想准确地确定耐火材料的合理配备方案，有必要系统地了解新型干法水泥生产线窑炉系统的构成及各主要部件的热工特点、工作原理及使用条件，为经济有效地完成耐火材料的配置提供支持。21悬浮预热器和预分解窑炉窑尾预热器及预分解炉是在传统的回转窑之前增加一个燃烧及热交换环节，一方面对生料进行预热；另一方面可以使其中15Null的碳酸盐矿物产生约85的分解率，它们的出现是新型干法生产最有意义的发展。预热器的特点在于高度分散的生料在悬浮状态下进行气固热交换，
33、具有传热迅速、热效率高、单位容积大、热耗低等优点，而预分解炉的出现则大大提高了系统的热效率和窑系统的产量，推动水泥生产过程朝着优质、高效、低耗、符合环保要求和大型化、自动化的方向发展。新型干法水泥生产技术的发展就是悬浮预热器及预分解技术的发展，其第一阶段是20世纪50年代初到70年代初，悬浮预热技术诞生和发展的阶段；第二阶段是20世纪70年代初至今，预分解技术诞生和发展的阶段。可以说预热器及分解炉的发展推动着新型干法水泥生产技术的发展，也是新型干法水泥生产技术发展的重要衡量指标。211悬浮预热器的发展和工作原理2111悬浮预热器的分类悬浮预热技术是指低温粉体物料均匀分散在高温气流之中，在悬浮状
34、态下进行热交换，使物料得到迅速加热升温的技术。悬浮预热器的主要作用是对水泥生料的预热。早期悬浮预热器的种类较多，其分类方法主要有以下三种：(1)按制造厂商分类命名：洪堡型、史密斯型、多波尔型、维达格型、盖波尔型等数种。(2)按热交换工作原理分类：同流热交换为主、逆流热交换为主和混流热交换三种。(3)按预热器组成分类：数级旋风筒组合式、以立筒为主的组合式和旋风筒与立筒(或涡室)混合组合式三种。以上三种分类方法，第一种比较直观，第二、三种虽然着眼角度不同，但密切关联。但是严格地说，各种悬浮预热器都有同流及逆流的热交换效果，都属于混流热交换设备，虽然由数级旋风筒组合的预热器，物料同气流的热交换，主要
35、是在各个旋风筒(包括管道)发生，因此分类中称之为以同流热交换为主的悬浮预热器。以立筒为主组合的预热器，虽然系统中匹配有12级旋风】6Null筒，但旋风筒主要起收尘作用，物料同气流的热交换主要是在立筒内进行，故分类中划为以逆流热交换为主的悬浮预热器。而在旋风筒与立筒(或涡室)混合组成的预热器中，同流及逆流两种热交换方式均起重要作用，故称之为混流热交换型悬浮预热器。2112悬浮预热器的发展及典型结构A旋风预热器的发展及主要形式丹麦工程师MVogelJorgensen于1934年7月25日获得了“用细分散物料喂入回转窑的方法和装置”的专利证书，从此掀开了预热器快速发展的历史。图2-2是四级旋风预热器
36、具有现在最普遍采用的预热器的全部特征。田口图2-2四级旋风预热器示意图20年后，德国Humboldt公司的FMuller在上述专利的基础上改进的第一台洪堡型旋风预热器于1951年投入生产。洪堡型旋风预热器是把生料的预热和部分分解由悬浮预热器来完成，代替了回转窑部分回转筒体的功能，达到了缩短回转窑长度、增大气料接触面积、提高热交换效率和窑系统生产效率的目的。从传统干法窑与一般悬浮预热器窑的比较(图2-3)中可以看出，这样的设计有利于降低熟料的烧成热耗。洪堡型旋风预热器见图24，生料由上部I级旋风筒连接风管喂入，喂入量16509kg熟料。根据对四级旋风预热器的热工研17Null为1525ms。生料
37、在预热器中停留时间大约25s，生料停留时间为它在各级连接风管通过时间及在旋风筒中分离时间之和。在这段时问内，生料粉由50。C预热到800。C，而上升窑废气由1100。C降低到330。C。洪堡型旋风预热器在1951年投入生产后，1952年美国福勒公司第一个购买了洪堡公司的专利，之后日本、法国、印度等国家的制造厂商相继购买了该制造专利。1966年，洪堡公司开发了大产量双系列旋风预热器系统。除了洪堡型旋风预热器之外，还有伯力鸠斯多波尔预热器(图25口，该公司习惯从下部开始排列旋风筒级别)、维达格型旋风预热器(图256)、米亚格型旋风预热器(图25c)、丹麦史密斯公司旋风预热器等形式的旋风预热器。以下
38、几条措施可以有效地保证旋风预热器中下降生料和上升气流热交换的效率：图25其他形式旋风预热器。一伯力鸠斯多波尔预热器；6一维达格型旋风预热器；c一米亚格型旋风预热器(1)生料颗粒应尽可能均匀地分散到气流中，使每级连接风管中横断面的热传导状态最好，不希望生料颗粒聚集成股，否则会引起事故。(2)气流在上升连接管道中应产生湍流，才能使气体和生料间产生强烈的混合，这样才能产生理想的热交换状态。19Null(3)尽管在连接风管中气体与生料间热交换时间只要01S就足够，但是为了更好地传热给生料，生料在预热器中应有足够的停留时间。(4)各单级旋风筒连续地布置成高效逆流热交换系统，这种情况能产生最好的热交换。(
39、5)在整个预热器系统中，各个进口及出口处要尽量避免积灰，因为积灰会引起内部生料再循环而增加热损，同时积灰会严重降低单级旋风筒的分离效率，增加系统通风阻力。B逆流式立筒悬浮预热器对于旋风预热器的每一级来说，生料和热气流在连接风管及旋风筒中热交换是顺流式，即按分段顺流原理工作，或者有一级是采用逆流的涡流室工作。逆流式立筒悬浮预热器，则几乎各级都是采用逆流热交换的钵，最上一级为从热气流中分离生料采用双旋风筒与连接风管。逆流式立筒悬浮预热器主要有克虏伯一伯力鸠斯公司的克波尔逆流悬浮预热器、原民主德国德骚公司的查波(ZAB)悬浮预热器和捷克的普列洛夫逆流悬浮预热器。C旋风悬浮预热器与逆流式立筒悬浮预热器
40、比较逆流或立筒悬浮预热器由于结构简单，气体通风阻力小，适合含碱、氯、硫高的生料，不容易堵塞，不用设旁路，不存在胀缩连接问题，漏风量小。另外，立筒是自承重结构，因此土建投资费用较小。但是逆流式立筒悬浮预热器具有决定性的热工缺点，生料只能以股状形式由一钵送至另一钵，气料的热交换很差。以致立筒分离生料效率远远低于旋风筒，因此立筒预热器料热交换效率远远低于旋风预热器，在国际市场上，立筒预热器逐渐消失。在吸收国外先进技术及模型试验的基础上，目前，我国悬浮预热器已经走在世界前列。中材国际南京水泥设计研究院开发设计的旋风预热器带分解炉系统具有高效低阻的特点，其操作指标达到国际先进水平。现已开发7001000
41、0td等各种规格的预热器系统，并得到广泛使用。近年来，我国天津水泥研究设计院在总结国内外经验的基础20Null上，研制开发出了六级预热器系统。该系统出预热器废气温度可降低至280。C左右，按五级预热器系统较好的出预热器废气温度310。C考虑，可降低30。C左右，气体量按143(标态)In3(kge1)考虑，则降低能耗6410(kge1)。烧成窑尾系统采用六级预热器后，出预热器系统的废气温度已大幅度降低，可以结合采用管道喷水和无增湿塔方案。由于废气温度被降至280。C左右，喷水降温只需100左右即可满足废气直接入袋收尘器的要求，大大降低了能耗。天津水泥研究设计院悬浮预热器类型及主要性能指标见表2
42、-1。表2-1天津水泥研究设计院悬浮预热器类型及主要性能指标700td1000tdb000td2000td2500td2500td3000td4000td5000td规模(单系列)(单系列)(单系列)(双系列)(单系列)(双系列)(双系列)(双系列)(双系列)生产能力td170010002000200025002500300040005000分辨率9092一级筒出口温度340340330330325325325320310系统阻力Pa4800锁风阀结构形式外支承式滚动轴承内筒式结构形式钢板焊接，挂片轴承分解炉形式TCnATCDDTDF1_DDTDFTDFTDFTC。DD偈D1DF设备总重t14
43、714123926533932453554686506202113悬浮预热器的工作原理悬浮预热器是构成预分解系统的主要气固反应单元。悬浮预热器充分利用窑尾排出的高温废气或分解炉底部燃烧产生的高温烟气，然后经最下级旋风筒收集入窑，提高系统的热效率，以降低系统热耗，提高熟料产量，是预热器的主要任务。因此，它必须具备使气固两相能充分分散均匀、迅速换热、高效率分离等三个功能。只有具备这三个功能，并且尽力使之高效化，才能最大限度地提高换热效率，为整个生产线的优质、高效、低耗和稳定生产创造条件。构成各种悬浮预热器的热交换单元设备主要有旋21Null风筒(包括连接管道)及立筒(涡室)两种，所有的悬浮预热器窑都是由这两种热交换单元设备中的一种单独或者混合组成。前面已经介绍了旋风预热器和立筒预热器的发展和主要形式。目前，立筒预热器已经趋于淘汰，预分解窑主要采用旋风预热器作为预热单元装备。由旋风筒及其连接管道组成的热交换单元设备，属于化学工业中流化床的一种，即稀相输送床。在每一级热交换单元中，生料颗粒总是从本级旋风筒及下一级旋风筒之间的连接管道的近下一级旋风筒出口处的上升管道区段中加入，并随即被撒料装置分散，首先被气流携带作加速运动，而后进入等速阶段。在加速段，随着生料粉颗粒被加速，气流与