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1、预分解窑生产流程图预分解窑生产流程图第1页/共101页预分解窑工艺流程预分解窑工艺流程第2页/共101页水泥的产量、质量、燃料与衬料的消耗以及窑的安全运转。6.1概述：熟料的煅烧过程第3页/共101页以悬浮预热和窑外分解技术为核心，把现代科学技术和工业生产成果，广泛用于水泥生产全过程，使水泥生产具有高效、优质、低耗、符合环保要求和大型化、自动化为特征的现代水泥生产方法，并具有现代化的水泥生产新技术和与之相适应的现代管理方法。新型干法水泥生产新型干法水泥生产：第4页/共101页关键技术装备旋风筒连接管道分解炉回转窑冷却机预热分解烧成冷却第5页/共101页c1旋风筒4-5000mmc2旋风筒2-6
2、900mmc3旋风筒2-6900mmc4旋风筒2-7200mmc5旋风筒2-7200mm在线分解炉7.5*31m回转窑4.8*74m支座数：3档；斜度：4%；主传转数0.354.0/min转；辅传转数8.52/h；窑头密封方式：钢片密封；窑尾密封方式：气缸压紧端面密封；窑头冷却：风冷；传动方式：单传动篦式冷却机NC42340篦床有效面积133.2m2入料温度1400出料温度：65+环境温度冲程次数425次/min第6页/共101页其它一些设备尾排风机Y4-2*73-No28.5F处理风量950000m3/h全压：3500pa工作温度100150最高温度250转速：700r/min配套电机功率：
3、1400Kw高温风机3350DIBB50双吸单出双支承处理风量950000m3/h压力：8500pa工作温度320最高温度450进口含尘浓度80g/Nm3转速：960r/min配套电机功率：3150Kw耐高温脉冲袋式除尘器LCMG615-2*14处理风量950000m3/h工作温度90150瞬间250进口含尘浓度80g/Nm3出口含尘浓度30mg/Nm3过滤风速：0.92m/s过滤面积：17218m2滤袋数量5712条增湿塔CZS9.5*42m处理烟气量窑开磨开：300000m3/h；窑开磨停：860000m3/h进口温度：350（正常）最高450出口温度150230喷嘴数量：32个喷水量：4
4、0t/h入窑提升机N-TGD1000-97900输送量：正常380t/h；最大450t/h第7页/共101页喷煤管（四通道燃烧器）NC-15喷煤量：15t/h，上下左右可调角度3度，移动速度2.18m/min槽式输送机B900输送量：230360t/h，输送速度：0.3m/s，链板节距：P=400窑头收尘器（长袋脉冲收尘器）LCMG995-2*6处理风量720000m3/h工作温度250瞬间300进口含尘浓度80g/Nm3出口含尘浓度30mg/Nm3过滤风速：1.0m/s过滤面积：11943m2滤袋数量3960条熟料破碎机1100*3900mm转子转速370r/min出料粒度：25mm立式煤磨
5、HRM2400M能力45t/h入磨粒度40mm磨辊直径：1500mm；磨辊个数：3个，磨盘转数：34r/min；入磨风温：350，出磨温度75，出磨气体含尘量：350g/m3第8页/共101页煤磨收尘器LPMM2*9C处理风量121000m3/h进口温度120进口含尘浓度800g/Nm3出口含尘浓度50mg/Nm3过滤风速：1.0m/s过滤面积：2116m2滤袋数量18*96=1728条阻力损失1770Pa煤磨排风机2150SIBB24流量：120000m3/h，全压11700Pa转速1480r/min煤粉转子秤DRW4.12喂料量：最小2.6t/h；正常1719t/h；最大26第9页/共10
6、1页6.2：生料在煅烧过程中的物理化学变化干燥（自由水蒸发）干燥（自由水蒸发）吸热100150粘土质原料脱水粘土质原料脱水吸热吸热450碳酸盐分解碳酸盐分解强吸热强吸热900固相反应固相反应放热放热8001200熟料烧结熟料烧结微吸热130014501300熟料冷却熟料冷却放热1300第10页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化1干燥排除生料中自由水分的工艺过程称为干燥。2脱水脱水是指粘土矿物分解放出化合水。粘土矿物的化合水有两种：一种是以OH一离子状态存在于晶体结构中，称为晶体配位水(也称结构水)；另一种是以水分子状态吸附于晶层结构间，称为晶层间水或层间吸附水。所有的粘土都含有配位水；
7、多水高岭土、蒙脱石还含有层间水；伊利石的层间水因风化程度而异。层间水在100左右即可排除，而配位水则必须高达400600以上才能脱去。第11页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化粘土中的主要矿物高岭土发生脱水分解反应如下式所示：Al2O32SiO22H20Al2O32SiO2+2H20高岭土偏高岭土水蒸气Al2O32SiO2Al2O3+2SiO2高岭土进行脱水分解反应属吸热过程。高岭土在失去化合水的同时，本身晶体结构遭受破坏，生成了非晶质的无定形偏高岭土(脱水高岭土)，由于偏高岭土中存在着因OH-基跑出后留下的空位，故可以把它看成是无定型的SiO2和Al2O3，这些无定形物具有较高活性第
8、12页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化3碳酸盐分解生料中的碳酸钙和夹杂的少量碳酸镁在煅烧过程中分解并放出CO2的过程称碳酸盐分解。碳酸镁的分解温度始于402480左右，最高分解温度700左右；碳酸钙在600时就有微弱分解发生，但快速分解温度在812928之间变化。MgCO3在590、CaCO3在890时的分解反应式如下：MgCO3MgO+CO2(10471214)J/gCaC03CaO+CO21645J/g其中，碳酸钙在水泥生料中所占比例80%左右，其分解过程需要吸收大量的热，是熟料煅烧过程中消耗热量最多的一个过程，因此，它是水泥熟料煅烧过程重要的一环第13页/共101页生料在煅烧过
9、程中的物理化学变化3.1碳酸钙分解反应的特点1可逆反应2强吸热反应每1kg纯碳酸钙在890时分解吸收热量为1645J/g，是熟料形成过程中消耗热量最多的一个工艺过程。分解所需总热量约占预分解窑的二分之一。3烧失量大每100kg的纯CaCO3分解后排出挥发性CO2气体44kg，烧失量占44%。第14页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化4分解温度与CO2分压和矿物结晶程度有关在常压(101325Pa)和分解出的CO2分压达1个大气压(即平衡分解压力101325Pa)的环境中，纯碳酸钙的分解温度为800。平衡分压增大，分解温度增高，环境CO2的浓度和压力对碳酸钙分解温度的影响见图6-2所示第
10、15页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化3.2、碳酸钙的分解过程一颗正在分解的CaCO3颗粒，颗粒内部的分解反应可分为下列5个过程：热气流向颗粒表面传进分解所需要的热量Qi；热量以传导方式由表面向分解面传递的过程；在一定温度下碳酸钙吸收热量，进行分解并放出CO2的化学过程；分解放出的CO2，穿过CaO层，向表面扩散传质；表面的CO2向周围气流介质扩散。第16页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化在这5个过程中，有4个是物理传热传递过程，唯独碳酸钙吸收热量分解放出CO2的过程是一个化学反应过程。在颗粒开始分解与分解面向颗粒内部深入时，各过程对分解的影响程度不相同，哪个过程最慢，哪个
11、便是主控过程。即碳酸钙的分解速度受控于其中最慢的一个过程。分解速度或者分解所需的时间将决定于化学反应所需时间，即反应生成的CO2通过表面CaO层的扩散是整个碳酸钙分解过程中的速度控制过程。第17页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化在悬浮预热器和分解炉内，由于生料悬浮于气流中，基本上可以看作是单颗粒，其传热系数较大，特别是传热面积非常大，分解过程的速率受化学反应过程所控制。在分解炉(物料温度850左右)，只需几秒钟即可使碳酸钙分解率达到85%95%。第18页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化3.3、影响碳酸钙分解速度的因素1石灰质原料的特性以最常见的石灰石为例，当石灰石中伴生有其
12、他矿物和杂质一般具有降低分解温度的作用，2生料细度和颗粒级配生料粉磨得细，且颗粒均匀、粗粒少，生料比表面积增加，使传热和传质速度加快，有利于分解反应进行。3生料悬浮分散程度生料悬浮分散差，相对地增大了颗粒尺寸，减少了传热面积，降低了碳酸钙的分解速度。第19页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化4温度提高反应温度，分解反应的速度加快，分解时间缩短。但应注意温度过高，将增加废气温度和热耗，预热器和分解炉结皮、堵塞的可能性亦大。5系统中CO2分压通风良好CO2分压较低，有利于CO2的扩散和加速碳酸钙的分解。6生料中粘土质组分的性质如果粘土质原料的主导矿物是高岭土，由于其活性大，在800下能和氧
13、化钙或直接与碳酸钙进行固相反应，生成低钙矿物，可以促进碳酸钙的分解过程。反之，如果粘土主导矿物是活性差的蒙脱石和伊利石，则CaCO3的分解速度就慢。第20页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化4、固相反应4.1、反应过程通常在碳酸钙分解的同时，分解产物CaO与生料中的SiO2、Fe2O3、Al2O3等通过质点的相互扩散而进行固相反应，形成熟料矿物。水泥熟料矿物C3A和C4AF、C2S的形成是一个复杂的多级反应，反应过程是交叉进行的。水泥熟料矿物的固相反应是放热反应，固相反应的放热量约为420500J/g。第21页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化800CaO+Al2O3CaOAl
14、2O3(CA)Ca0+Fe2O3CaOFe2O3(CF)2Ca0+Si022CaOSi02(C2S)开始形成8009007(CaOAl2O3)+5CaO12CaO7Al2O3(C12A7)90011002CaO+Al2O3+Si022CaOAl2O3Si02(C2AS)形成后又分解12CaO7Al2O3+9CaO7(3CaOAl2O3)(C3A)开始形成7(2CaOFe2O3)+2CaO+12CaO7Al2O37(4CaOAl2O3Fe2O3)(C4AF)开始形成1100l200大量形成C3A和C4AF，C2S含量达最大值第22页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化固相反应通常需要在较高
15、温度下进行，影响固相反应的主要因素主要有以下几点：1）生料细度及均匀程度生料的均匀混合，使生料各组分之间充分接触，有利固相反应进行。2）原料性质当原料中含有结晶Si02(如燧石、石英砂)和结晶方解石时，由于破坏其晶格困难，晶体内的分子很难离开晶体而参加反应，所以使固体反应的速度明显降低，特别是原料中含有粗颗粒石英砂时，其影响更大。因此，在原料选择时，力求避免采用粗晶石英，如不得已而必须使用时，可将其单独粉磨，务求配制粉磨能耗最低但反应活性最佳的生料颗粒级配。（3）温度提高反应温度，质点能量增加，增加了质点的扩散速度和化学反应速度，可加速固相反应。第23页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变
16、化5、熟料烧结当物料温度升高到最低共熔温度后，固相反应形成的铝酸钙和铁铝酸钙熔剂性矿物及氧化镁、碱等熔融成液相。在高温液相作用下，固相硅酸二钙和氧化钙都逐步溶解于液相中，硅酸二钙吸收氧化钙形成硅酸盐水泥的主要矿物硅酸三钙，其反应式如下：C2S+Ca0C3S130014501300液相第24页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化随着温度的升高和时间延长，液相量增加,液相粘度降低，氧化钙、硅酸二钙不断溶解、扩散，硅酸三钙晶核不断形成，并逐渐发育、长大，最终形成几十微米大小、发育良好的阿利特晶体。与此同时，晶体不断重排、收缩、密实化，物料逐渐由疏松状态转变为色泽灰黑、结构致密的孰料，我们称以上
17、过程为熟料的烧结过程，简称熟料烧结。第25页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化在配合生料适当，生料成分稳定的条件下，硅酸盐水泥熟料在12501280开始出现液相，1300左右时Ca0和C2S溶入液相中开始大量生成C3S，这一过程也称为石灰吸收过程。一直到1450液相量继续增加，游离氧化钙被充分吸收。故通常把130014501300称为熟料的烧结温度。在此温度范围内大致需要1020min完成熟料烧结过程。第26页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化5.1、影响熟料烧结过程的因素由上述过程可知，熟料的烧结在很大程度上取决于液相含量及其物理化学性质。因此，控制液相出现的温度、液相量、液
18、相粘度、液相表面张力和氧化钙、硅酸二钙溶于液相的速率，并努力改善它们的性质至关重要。第27页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化最低共熔温度液相出现的温度决定于物料在加热过程中的最低共熔温度。而最低共熔温度决定于系统组分的性质与数目。表6-2列出了一些系统的最低共熔温度，系统组分数目越多，其最低共熔温度越低，即液相初始出现的温度越低第28页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化系统最低共熔温度()系统最低共熔温度()C3S-C2S-C3A1455C3S-C2S-C3AC4AF1338C3S-C2S-C3A-Na2O1430C3S-C2S-C3A-Na2O-Fe2031315C3S-C
19、2S-C3A-MgO1375C3S-C2S-C3A-Fe203-MgO1300C3S-C2S-C3A-Na2O-MgO1365C3S-C2S-C3A-Na2O-MgO-Fe2031280第29页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化2液相量熟料的烧结必须要有一定数量的液相。液相是硅酸三钙形成的必要条件，适宜的液相量有利于C3S形成，并保证熟料的质量。液相量太少，不利于C3S形成，反之，过多的液相易使熟料结大块，给煅烧操作带来困难。液相量与组分的性质、含量及熟料烧结温度等有关。因此，不同的生料成分与煅烧温度等对液相量有很大影响。一般水泥熟料烧成阶段的液相量大约为20%30%。第30页/共10
20、1页生料在煅烧过程中的物理化学变化(1)液相量与煅烧温度、组分含量有关，根据硅酸盐物理化学原理，不同温度下形成的液相量可按下式计算：煅烧温度为13381338时：IM1.38IM1.38L=6.1FL=6.1F(6.1)(6.1)IM1.38IM1.38L=8.2A-5.22FL=8.2A-5.22F(6.2)(6.2)煅烧温度为14001400和14501450时:14001400L=2.95A+2.5F+M+RL=2.95A+2.5F+M+R(6.3)(6.3)15001500L=3.0A+2.2F+M+RL=3.0A+2.2F+M+R(6.4)(6.4)式中L L液相量()；F F熟料中
21、FeFe2 2O O3 3。的含量()；A A熟料中AlAl2 2O O3 3的含量()；M M、R RMgOMgO及(Na(Na2 20+K0+K2 20)0)的含量()。第31页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化(2)液相量随熟料中铝率而变化，一般硅酸盐水泥在煅烧阶段的液相量随铝率和温度的变化情况见表6-3所示。表6-36-3熟料中液相量随铝率和温度的变化情况温度()IM=AI2O3/Fe2O32.01.250.64133818.321.10140024.323.622.4145024.824.022.9第32页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化生产中，应合理设计熟料化学成
22、分与率值，控制煅烧温度在一个适当的范围内。这个范围大体上是出现烧结所必需的最少的液相量时的温度到出现结大块时的温度之间，即通常所说的烧结范围。就硅酸盐水泥而言，烧结范围约150左右。当系统液相量随温度升高而缓慢增加，其烧结范围就较宽；反之，其烧结范围就窄。第33页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化3液相粘度液相粘度对硅酸三钙的形成影响较大。粘度小，液相中质点的扩散速度增加，有利于硅酸三钙的形成。而液相的粘度又随温度与组成(包括少量氧化物)而变化。提高温度，液相内部质点动能增加，削弱了相互间作用力，因而降低了液相粘度。提高铝率时，液相粘度增大，而降低铝率则液相粘度减少。MgO、SO3的存
23、在可使液相粘度降低。Na2O、K2O使液相粘度增大,而Na2SO4或K2SO4则使液相粘度降低。第34页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化4液相的表面张力液相的表面张力愈小，愈易润湿固相物质或熟料颗粒，有利于固液反应，促进C3S的形成。5氧化钙和硅酸二钙溶于液相的速率C3S的形成过程也可以视为CaO和C2S在液相中的溶解过程。CaO和C2S的溶解速率大，C3S的成核与发育越快。因此，要加速C3S的形成实际上就是提高CaO与C2S的溶解速率，而这个速率大小受CaO颗粒大小和液相粘度所控制。表6-4为实验室条件下，不同粒径CaO在不同温度下完全溶于液相所需的时间。第35页/共101页生料在
24、煅烧过程中的物理化学变化温度()粒径(mm)0.10.050.0250.001134011.559251213752814641400155.531.5145052.310.515001.81.7表6-46-4CaOCaO溶于液相所需的时间(min(min)第36页/共101页熟料冷却过程及目的熟料烧结过程完成之后，C3S的生成反应结束，熟料从烧成温度开始下降至常温，熔体晶化、凝固，熟料颗粒结构形成，并伴随熟料矿物相变的过程称为熟料的冷却。冷却的目的在于：改善熟料质量与易磨性；降低熟料温度，便于熟料的运输、储存和粉磨；部分回收熟料出窑带走的热量，预热二、三次空气，从而降低熟料热耗，提高热利用率
25、冷却方式：急冷熟料冷却第37页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化6.2、熟料冷却速度对熟料质量的影响熟料冷却的速度影响着熟料的矿物组成、结构以及易磨性。冷却速度不同，所得到的熟料矿物组成与性能也会不同。如果以1820/min左右的急速降温速率对熟料进行冷却时，则可以发现C3S的分解、C2S的转化、过大的方镁石晶体及全部的C3A、C4AF结晶态不复存在，即急速降温速率(急冷)优于缓慢冷却(慢冷)。第38页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化6.3、急冷对改善熟料质量的作用1防止或减少C3S的分解2避免-C2S转变成-C2S3改善了水泥安定性4使熟料C3A晶体减少，提高水泥抗硫酸盐性
26、能5改善熟料易磨性6可克服水泥瞬凝或快凝第39页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化水泥熟料的形成热1水泥熟料形成热的概念熟料的形成热，是指在一定的生产条件下，用某一基准温度(一般是0或20)的干燥物料，在没有任何物料损失和热量损失的条件下，制成1kg同温度的熟料所需要的热量(熟料形成热效应)。因此，熟料的形成热就是熟料形成在理论上消耗的热量，它仅与原、燃料的品种、性质及熟料的化学成分和矿物组成、生产条件等因素有关第40页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化2水泥熟料形成热的计算方法水泥熟料在形成过程中发生一系列物理化学变化，有些是吸热反应有些是放热反应，将全过程的总吸热量，减去总
27、的放热量，并换算为每生成1kg熟料所需要的净热量就为熟料的形成热。现以20为计算的温度基准。生成1kg熟料需理论生料量约为1.55kg。在一般原料的情况下，根据物料在反应过程中的化学反应热和物理热，可计算出生成1kg普通硅酸盐水泥熟料的理论热耗(见表l-4)。第41页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化表l-4水泥熟料形成热吸收热量kJ/kg-ck%放出热量kJ/kg-ck%干物料自20加热到450吸热69716.4黏土无定形物质结晶放热411.6黏土脱水吸热1643.9熟料矿物形成放热41016.4脱水物料由450加热到900吸热80018.9熟料由1400冷至20放热147659.0
28、碳酸盐分解吸热194846.0CO2由900冷至20放热49219.7剩余物料由900加热到1400吸热52312.4水汽自450冷至20放热823.3形成液相吸热1032.4合计2501100合计4235100Q=4235-2501=1734(kJ/kg-ck)第42页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化由此可见，生成1kg熟料理论上所需的热量约为1734kJ/kg-ck，而碳酸盐分解所需的热量占熟料形成热的46.0，故提高热的利用率应从碳酸盐的分解着手，采取有效措施，降低熟料的单位热耗。熟料冷却放出的热量占熟料形成过程中放出热量的59.0，回收熟料中的热量对降低熟料热耗也是十分重要的
29、。第43页/共101页生料在煅烧过程中的物理化学变化此外，熟料的形成热还可用下列经验公式进行计算：Q形=G干(4.5A12O3+29.6CaO+17MgO)284式中Q形熟料形成热，kJkgck；G干生成1lkg熟料所需理论干生料量，kg；A12O3，CaO，MgO生料中各氧化物含量，%。在实际生产中，生产1kg熟料所需的热量称为熟料的单位热耗，它远远大于熟料的形成热，目前热利用率比较高的生产厂，其熟料的单位热耗也在3000kJkg-ck以上，所以水泥生产的热效率是较低的，一般只有30%40左右。若能提高水泥生产的热效率,对水泥工业将是一个大的贡献第44页/共101页6.3.1悬浮预热技术及其
30、优越性6.3.2悬浮预热器的构成及功能6.3.3旋风预热器是主要的预热设备6.3悬浮预热技术第45页/共101页 是指低温粉状物料均匀分散在高温气流之中，在悬浮状态下进行热交换，使物料得到迅速加热升温的技术。6.3.1悬浮预热技术定义定义优越性优越性物料悬浮在热气流中，与气流的接触面积大幅度增加，传热迅速可大幅度提高了生产效率和热效率。第46页/共101页6.3.2悬浮预热器的构成及功能（旋风式）旋风筒连接管道(换热管道)构成：功能：使气、固两相能充分分散均布迅速换热高效分离三个功能第47页/共101页旋风预热器是由旋风筒和连接管道组成的热交换器。换热管道除管道本身外还装设有下料管、撒料器、锁
31、风阀等装备，它们同旋风筒一起组合成一个换热单元。6.3.3旋风预热器第48页/共101页进行热交换，约8080以上。对管道的设计十分重要管道风速太低，热交换时间延长，但影响传热效率，甚至会使生料难以悬浮而沉降积聚，并且使管道面积过大风速过高，则增大系统阻力，增加电耗，并影响旋风筒的分离效率正确确定换热管道尺寸，必须首先确定合适的管道风速：一般1218m/s连接管道作用：热交换方式：对流传热第49页/共101页主要是气固分离，传热只占6%12.5%。旋风筒作用性能评价原理物料悬浮于气流中从切线进入旋风筒，产生离心力，料气特性不同，料离心碰壁下行，气不受影响向上。分离效率阻力损失分离效率愈高，生料
32、在系统内、外循环量就愈少，收尘负荷减小，热效率提高阻力损失越小，电耗越低？一级旋风筒一般为并联的双旋风筒。第50页/共101页必须采取的措施：锁风阀作用：下料、锁风类型：单、双翻板阀第51页/共101页选择生料进入管道的合适方位，使生料逆气流方向进入管道，以提高气固相的相对速度和生料在管道内停留时间。两级旋风筒之间的管道必须有足够的长度，以保证生料悬浮起来，并在管道内有足够的停留运行距离，充分发挥管道传热的优势。其他措施第52页/共101页撒料器板式撒料器箱式撒料器作用：防止下料管下行物料进入换热管道时的向下冲料，并促使下冲物料冲至下料板后飞溅、分散。第53页/共101页定义：将已经过悬浮预热
33、后的水泥生料，在达到分解温度前，进入到分解炉内与进入炉内的燃料混合，在悬浮状态下迅速吸收燃料燃烧热，使生料中的碳酸钙迅速分解成氧化钙的技术。6.4预分解技术第54页/共101页.在悬浮预热器与回转窑之间增设一个分解炉或利用窑尾上升烟道，.装设燃料喷入装置，喷入煅烧所需的60%左右的燃料.使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉中以悬浮态或流化态下极其迅速地进行，.使入窑生料的分解率达到85%95%。.减轻窑内煅烧带的热负荷，有利于缩小窑的规格及生产大型化，并且可以节约单位建设投资，延长衬料寿命，大幅度提高了窑系统的生产效率，有利于减少大气污染(NOx 的产生量远低于其他窑）。
34、预分解窑特点第55页/共101页在水泥生产过程中排放的NOx，主要来源于燃料高温燃烧时、燃烧空气中的N2在高温状态下与氧化合生成。其生成量取决于燃烧火焰温度，火焰温度越高、则N2被氧化生成的NOx量越多。在新型干法生产系统中，由于50%60%的燃料是在温度较低的分解炉中燃烧的，因此从新型干法生产系统中排放的NOx远低于传统生产方法。第56页/共101页分解炉内的气流运动基本型式：即涡旋式、喷腾式、悬浮式及流化床式。功能：在这四种型式的分解炉内，生料及燃料分别依靠“涡旋效应”、“喷腾效应”、“悬浮效应”和“流态化效应”分散于气流之中。由于物料之间在炉内流场中产生相对运动，从而达到高度分散、均匀混
35、合和分布、迅速换热、延长物料在炉内的滞留时间，达到提高燃烧效率、换热效率和入窑物料碳酸盐分解率的目的。分解炉第57页/共101页以SF型为代表：SF型 NSF型旋流-喷腾式分解炉旋流式分解炉NSF型第58页/共101页以FLS(FFLS(FL LSmidth)Smidth)型为例，如图所示喷腾式分解炉第59页/共101页 以MFC(Mitsubish Fluidized Calciner)型为代表，沸腾式分解炉MFCMFC型分解炉第60页/共101页(1)适当扩大炉容，延长气流在炉内的滞留时间；(2)改进炉的结构，延长物料在炉内滞留时间；(3)保证向炉内均匀喂料，且料入炉后，尽快地分散、均布；
36、(4)改进燃烧器形式与结构，合理布置，使燃料尽快点燃；(5)下料、下煤点及三次风之间布局的合理匹配，以有利于燃料起火、燃烧和碳酸盐分解；(6)选择分解炉在预分解窑系统的最优部位、布置和流程，有利于分解炉功能的充分发挥，提高全系统功效，降低NOx，SO3等有害成分排放量，确保环保达标。分解炉的发展方向第61页/共101页1、“喷-旋”型分解炉 如RSP型新型分解炉型第62页/共101页“喷腾”型及“喷腾 迭加”型分解炉“喷腾迭加”型分解炉第63页/共101页“流化悬浮”型分解炉第64页/共101页ATAS-MSCAS“悬浮”型分解炉第65页/共101页一是中低质及低挥发分燃料在炉内的迅速点火起燃
37、的环境改善；二是使用中低质及低挥发分燃料时，要“以空间换时间”，即扩大炉容，改进结构，提高燃料燃尽率；三是降低窑炉内NOx生成量，并在出窑入炉前制造还原气氛，促使NOx还原，满足环保要求；四是采取措施，促进替代燃料和可燃废弃物的利用。趋势和目标第66页/共101页在线式（同线式）分解炉与窑连接方式特点：1、分解炉直接坐落在窑尾烟室之上。2、窑气进炉第67页/共101页离线式分解炉与窑连接方式分解炉自成体系，窑尾设有两列预热器，一列通过窑气，一列通过炉气，窑气不进炉一般设有两台主排风机，一台专门抽吸窑气，一台抽吸炉气。第68页/共101页半离线式分解炉与窑连接方式分解炉设于窑的一侧窑气不入炉炉气
38、出炉后可以在窑尾上升烟道下部与窑气会合(如RSP、MFC等)，亦可在上升烟道上部与窑气会合(如 N-MFC、SLCS等)，第69页/共101页预分解窑系统中回转窑功能:1、燃料燃烧功能 2、热交换功能 3、化学反应功能 4、物料输送功能 5、降解利用废弃物功能6.5 6.5 回转窑第70页/共101页一是作为热交换装置，窑内炽热气流与物料之间主要是“堆积态”换热，换热效率低，从而影响其应有的生产效率的充分发挥和能源消耗的降低；二是熟料煅烧过程所需要的燃料全部从窑热端供给，燃料在窑内煅烧带的高温、富氧条件下燃烧，NOx等有害成分大量形成，造成大气污染。回转窑缺点和不足第71页/共101页公司回转
39、窑技术参数回转窑4.8*74m支座数：3档；斜度：4%；主传转数0.354.0/min转；辅传转数8.52/h；窑头密封方式：钢片密封；窑尾密封方式：气缸压紧端面密封；窑头冷却：风冷；传动方式：单传动第72页/共101页过渡带：从窑尾起至物料温度1280止(或1300)主要任务：物料升温、部分碳酸盐分解、固相反应。烧成带：物料温度128014501300主要任务：熟料烧成冷却带：窑头端部，1300 之后预分解窑工艺带的划分第73页/共101页分解反应：反应量少 固相反应：烧结反应：物料在窑内的工艺反应因产量大幅提高，反应量成倍增加，需加快反应速度。第74页/共101页熟料冷却技术采用第三代推动
40、篦式冷却机及从窑罩抽取三次风，可认为最佳方案第75页/共101页(1)作为工艺装备，对高温熟料的骤冷。(2)作为热工装备，对二次风、三次风的加热升温(3)作为热回收装备，对出窑熟料携出热量回收。(4)作为熟料输送装备，输送高温熟料。熟料冷却机的功能第76页/共101页熟料冷却机作业原理在于高效、快速地实现熟料与冷却空气之间的气固换热。冷却机作业原理第77页/共101页篦式冷却机NC42340篦床有效面积133.2m2入料温度1400出料温度：65+环境温度冲程次数425次/min第78页/共101页(1)热效率(c)高，各种冷却机热效率一般在40%80%之间。(2)冷却效率(L)高，各种冷却机
41、冷却效率一般在8095%。(3)空气升温效率(i)高。，本指标为篦冷机评价指标之一，一般i 0.9。(4)进入冷却机的熟料温度与离开冷却机的入窑二次风及去分解炉的三次风温度之间的差值小。(5)离开冷却机的熟料温度低。(6)冷却机及其附属设备电耗低。(7)投资少，电耗低，磨耗小，运转率高等。冷却机性能指标第79页/共101页类型类型单位篦床面积单位篦床面积产量产量t/t/(m(m2 2d)d)单位冷却风量单位冷却风量(Nm(Nm3 3/kgc1)/kgc1)热效率热效率(%)(%)第一代福勒型第一代福勒型篦冷机篦冷机252527273.43.44.04.0 50 50第二代厚料层第二代厚料层篦冷
42、机篦冷机323234342.72.73.23.265657070第三代控制流第三代控制流篦冷机篦冷机404055551.71.72.22.270707575第四代推动棒第四代推动棒式篦冷机式篦冷机454555551.51.52.02.072727676各种篦冷机有关性能指标篦冷机性能指标第80页/共101页(1)篦冷机入口端采用阻力篦板及充气梁结构篦床和窄宽度布置方式，增加篦板阻力在篦板加料层总阻力中的比例，力求消除预分解窑熟料颗粒变细及分布不均等因素对气流均匀分布的影响。(2)发挥脉冲高速气流对熟料料层的骤冷作用，以少量冷却风量回收炽热熟料的热量，提高二、三次风温(3)由于脉冲供风，使细粒熟
43、料不被高速气流携带，同时由于细粒熟料扰动，增加气料之间换热速度。第三代篦冷机特点阶梯篦板阶梯篦板第81页/共101页(4)高压空气通过空气梁特别是篦冷机热端前数排空气梁向篦板下部供风，增强对熟料均布、冷却和对篦板的冷却作用，消灭“红河”，保护篦板。(5)设有对一段篦床一、二室各行篦板风量、风压及脉冲供气的自控调节系统，或各块篦板的人工调节阀门，以便根据需要进行调节。同时，一段篦速与篦下压力自动调节，保持料层设定厚度，其他段篦床与一段篦床同步调节。第三代篦冷机特点充气梁第82页/共101页可控气流通风篦板第83页/共101页(1)采TC型“充气梁”技术，研发了TC型充气篦板及TC型阻力篦板。(2
44、)采用厚料层冷却技术，中小型篦冷机设计最大料层厚600650mm，大型篦冷机700800mm(3)合理配风 关键在于淬冷区和热回收区“充气篦床”配风适当。(4)全机篦床配置适当 淬冷高温区设置固定充气篦床，高温区设置活动充气篦床，中温区设置固定篦床，低温区设置普通篦床，整机效率高，结构简化，维修方便。(5)锁风良好 设置了全机自动控制和安全监测系统，保证了系统稳定安全运行。TCTC型第三代篦冷机充气篦板充气篦板第84页/共101页第85页/共101页6.76.7预分解窑技术的生产控制(1)烧成带物料温度 (2)氧化氮(N0 x)浓度(3)窑转动力矩 (4)窑尾气体温度(5)分解炉或最低一级旋风
45、筒出口气体温度(6)最上一级旋风筒出口气体温度(7)窑尾、分解炉出口或预热器出口气体成分(8)最上一级及最低一级旋风筒出口负压(9)最下一、二级旋风筒锥体下部负压(10)预热器主排风机入口管道负压(11)收尘器入口气体温度(12)窑速及生料喂料量 (13)窑头负压(14)篦冷机一室下压力。(15)窑筒体温度 重点监控参数第86页/共101页(1)窑头负压篦冷机余风 排风机阀门开度。(2)篦冷机一室下压力 篦床速度。(3)分解窑加煤 量最下级旋风筒(或分解炉)出口气体温度。(4)增湿塔入口压力 增湿塔出口阀板开度。(5)增湿塔出口气温 增湿水泵回水阀门开度。(6)窑尾主排风机风门开度 最上级旋风
46、筒出口气体O2含量及压力。(7)电收尘器进口风压 电收尘出口风机风门开度。(8)喂料秤测重负荷传感器 喂料仓自动调节计量阀门开度。(9)气力提升泵下松动压力 计量滑动阀门开度。(10)生料计量标准仓重量 均化库出口阀板开度。(11)其他可根据需要设置自动调节回路第87页/共101页中央控制室简介第88页/共101页中央控制室 中央控制室是指能够把全厂所有操作功能集中起来，并把生产过程集中进行监视和控制的一个中心场所。在中控室里，通过计算机等技术能将整个生产过程参数、设备运行情况等全面迅速反映出来，并能对过程参数实现及时、准确的控制。因此，中央控制室是全厂的控制枢纽和指挥中心。把生产过程集中在中
47、控室内进行显示、报警、操作和管理，可以使操作人员对全厂的生产情况一目了然，便于针对生产过程中出现的问题及时进行调度指挥，从而有利于优化操作、实现高产、优质、低消耗。第89页/共101页应用以微型计算机为基础的分布式控制系统（DCS），是一种控制功能分散化、监视操作集中化的控制系统，既所谓的集散控制系统。集散控制系统将4C技术（计算机技术、控制技术、通讯技术、CRT显示技术）相结合，解决了计算机集中控制所存在的问题。DCS、集散控制第90页/共101页集散控制系统具有较高的可靠性，设置了操作员CRT接口系统，有彩色CRT显示器及键盘、打印机，CRT上以图象形式形象地显示出生产流程，还设有工程师操
48、作站和计算机接口设备。集散控制系统第91页/共101页第92页/共101页第93页/共101页第94页/共101页新型干法水泥生产技术的发展 1.世界超大型水泥熟料预分解窑的发展状况 世界10大水泥集团水泥生产能力已达6亿吨以上，其中，最大的拉法基集团通过兼并，生产能力已达2亿吨t以上；新型干法生产线单线最大的生产能力已达12000t/d熟料；德国自1996年兴建的3条5000t/d级生产线，美国及瑞士2000年新建了5400t/d、6000t/d、10000t/d熟料生产线，还采用多级燃烧分解炉、BAT技术及网络技术平台，并且均可采用可燃废料替代天然优质燃料等。6.8：第95页/共101页
49、2.我国超大型水泥生产技术的发展 国家有关部门已制订了4000 t/d以上级生产线的发展规划，许多大型集团亦把建设5000t/d以上级生产线作为发展重点，到2005年底，全国累计建成投产的预分解窑有600条以上（仅海螺集团一家就建成投产了四条10000t/d熟料生产线），预分解窑水泥产量占全国水泥总产量（10.5亿吨）的比例，由2002年的16.8%增长到38.8%，而且在未来的5年里，中国水泥工业的平均增长率有望保持在8%左右。超大型水泥：第96页/共101页 铜陵海螺210000t/d熟料生产线的范围为石灰石破碎至熟料出厂(包括煤粉制备及输送)，以及与之相配套的生产辅助设施。由于生产规模超大型化，因而该生产线在原燃料输送、均化储存、制备及烧成等各环节完全不同于现有规模的生产线，在生产工艺流程及设备配置等各方面有其显著特点，工艺流程见图6-12。10000t/d10000t/d熟生产线第97页/共101页铜陵海螺万吨线掠影第98页/共101页第99页/共101页 通过本章学习，应该掌握新型干法水泥煅烧工艺过程及其物理化学变化，熟悉新型干法水泥煅烧过程的核心技术和煅烧过程的调节控制技术，同时，应能对常见故障进行判断，并对现代水泥煅烧工艺的发展及其特点有一定的了解和认识。本章学习小结：第100页/共101页感谢您的观看！第101页/共101页