1、 5-1 5-1 生料在煅烧过程中的物理化学变化生料在煅烧过程中的物理化学变化 5-2 5-2 熟料形成的热化学熟料形成的热化学 5-7 5-7 熟料煅烧工艺技术的改造熟料煅烧工艺技术的改造 5-6 5-6 水泥熟料煅烧技术的发展水泥熟料煅烧技术的发展 5-5 5-5 水泥熟料的煅烧方法及设水泥熟料的煅烧方法及设备备 5-4 5-4 挥发性组分及其他微量元素的作用挥发性组分及其他微量元素的作用 5-3 5-3 矿化剂、晶种对熟料煅烧和质量影响矿化剂、晶种对熟料煅烧和质量影响第五章第五章 熟料煅烧技术熟料煅烧技术n生料生料在水泥窑窑内经过连续加热加热，高温煅烧至部分熔熔融融，经过一系列的物理化学
2、反应物理化学反应，得以硅酸钙硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料熟料的工艺过程过程叫硅酸盐水泥熟料的煅烧，简称煅烧。煅烧煅烧n干燥（自由水蒸发）干燥（自由水蒸发）吸热n粘土质原料脱水粘土质原料脱水 吸热吸热n碳酸盐分碳酸盐分解解 强吸强吸热热n固相反应固相反应 放热放热n熟料烧结熟料烧结 微吸热n熟料冷却熟料冷却 放热5.1生料在煅烧过程中 的物理化学变化一、干燥与脱水一、干燥与脱水n（一）干燥（一）干燥n自由水的蒸发。自由水的蒸发。n含水量与生产方法和窑型有关（含水量增加热耗增加）含水量与生产方法和窑型有关（含水量增加热耗增加）n（二）脱水（二）脱水n粘土质原料脱去化合水（结构水和层间吸附水）粘
3、土质原料脱去化合水（结构水和层间吸附水）n高岭土（高岭土（AlAl2 2OO3 32SiO2SiO2 22H2H2 2OO）脱水后变成无定形的脱水后变成无定形的AlAl2 2OO3 32SiO2SiO2 2，这些无定形物具有较高这些无定形物具有较高的活性的活性（高岭土活性高，蒙脱石，伊利石活性低高岭土活性高，蒙脱石，伊利石活性低）O2H2OAlO2H2OAl22326005002232SiOSiO一、干燥与脱水一、干燥与脱水n反应式：反应式：MgCO3MgO+CO2-Q CaCO3CaO+CO2-Q 反应温度：反应温度：MgCO3 始于402408最高700 CaCO3 600 开始，8129
4、28 快速分解二、碳酸盐分解二、碳酸盐分解(一一)碳酸钙分解反应的特点碳酸钙分解反应的特点n反应特点：反应特点：可逆反应（温度，可逆反应（温度，COCO2 2分压分压 ）强吸热反应（分解所需热量强吸热反应（分解所需热量:湿法湿法1/31/3，干法，干法1/21/2）烧失量大烧失量大(CO(CO2 2)分解温度与分解温度与 COCO2 2分压分压 和矿物结晶程度有关和矿物结晶程度有关 (图图5.1)5.1)n（COCO2 2分压分压 大，分解温度高，伴生矿物和杂质降低分大，分解温度高，伴生矿物和杂质降低分解温度，结晶，分解温度高解温度，结晶，分解温度高）(一一)碳酸钙分解反应的特点碳酸钙分解反应
5、的特点n图图5.25.2n1 1、气流向颗粒表面传热（、气流向颗粒表面传热（物理过程）物理过程）n2 2、热量由表面以传导方式向分解面传递；、热量由表面以传导方式向分解面传递；（物理过程）物理过程）n3 3、碳酸钙在一定温度下，继续分解、吸收热量并放出、碳酸钙在一定温度下，继续分解、吸收热量并放出COCO2 2；（化学过程）化学过程）n4 4、放出的、放出的COCO2 2从分解面通过从分解面通过CaOCaO层，向四周进行内部扩层，向四周进行内部扩散；散；（物理过程）物理过程）n5 5、扩散到颗粒边缘的、扩散到颗粒边缘的COCO2 2，通过边界层向介质扩散。通过边界层向介质扩散。（物理过程）物理
6、过程）(二二)碳酸钙分解过程碳酸钙分解过程n1.0cm 传热传质占主导n0.2cm物理和化学过程同样重要n30m化学反应占主导（COCO2 2分压）（悬浮）分压）（悬浮）n回转窑（堆积）回转窑（堆积）n立窑（料球颗粒大）立窑（料球颗粒大）n悬浮预热器和分解炉内悬浮预热器和分解炉内 研究表明n石灰质原料的特性（石灰质原料的特性（伴生矿物和杂质、结晶伴生矿物和杂质、结晶）n生料细度和颗粒级配（比表面积）生料细度和颗粒级配（比表面积）n生料悬浮分散程度（传热面积）生料悬浮分散程度（传热面积）n温度（高，快，热耗增，结皮，堵塞）温度（高，快，热耗增，结皮，堵塞）n窑系统的窑系统的COCO2 2分分压压
7、n生料中粘土质组分的性质（生料中粘土质组分的性质（活性高，则能直接与碳酸钙活性高，则能直接与碳酸钙发生反应，可以促进碳酸钙的分解过程发生反应，可以促进碳酸钙的分解过程）（三）影响反应速度的因素（三）影响反应速度的因素（一）反应过程（一）反应过程CaOCaO与与SiOSiO2 2、AlAl2 2OO3 3、FeFe2 2OO3 3进行固相反应生成进行固相反应生成（C C3 3S S）、（）、（C C2 2S S）、（）、（C C3 3A A）、（）、（C C4 4AFAF）。）。三固三固 相相 反反 应应n800 nCaO+Al2O3 CaOAl2O3 （CA）n CaO+Fe2O3 CaOFe
8、2O3 （CF）n2 CaO+SiO2 2 CaO SiO2 （C2S）n800900n CaOFe2O3+CaO 2CaOFe2O3（C2F）n 7 CaOAl2O3+5 CaO 12 CaO7Al2O3（C12A7）n9001100n2 CaO+SiO2+Al2O3 2 CaO Al2O3 SiO2n 12 CaO7Al2O3+9 CaO 7（3CaOAl2O3）（C3A）7（2CaOFe2O3）+2 CaO+12 CaO7Al2O3 7（4CaOAl2O3Fe2O3）（C4AF）11001200大量形成C3A C4AF C2S含量达最大值n反应特点：反应特点：多级反应 放热反应三固三固
9、相相 反反 应应n（二）影响固相反应的主要因素（二）影响固相反应的主要因素n1 1、生料细度及其均匀程度；（比表面积、充分接触）、生料细度及其均匀程度；（比表面积、充分接触）n2 2、原料物理性质（结晶，慢，磨细）；、原料物理性质（结晶，慢，磨细）；n3 3、温度对固相反应的影响；、温度对固相反应的影响；n4 4、矿化剂。、矿化剂。三固三固 相相 反反 应应 熟料烧结过程：熟料烧结过程：当物料温度升高到最低共熔温度后，C3A、C4AF、MgO、R2O等熔融成液相。C2S、CaO逐步溶解于液相中，C2S吸收CaO形成C3S。反应式：C2S+CaO C3S 随着温度的升高和时间延长，液相量增加，液
10、相粘度降低，C2S、CaO不断溶解、扩散，C3S晶核不断形成，并逐渐发育、长大，形成几十微米大小、发育良好的阿利特晶体。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、结构致密的熟料。C3S的形成熟料烧结四、熟四、熟 料料 烧烧 结结 条件：条件：温度：温度：130014501300 液相量：液相量：20%30%时间：时间：1020min四、熟四、熟 料料 烧烧 结结n1.1.最低共熔温度最低共熔温度（组分多，温度低，表（组分多，温度低，表5.25.2）n2.2.液相量液相量（一般为一般为202030%30%；）（液相量与煅烧温度、组分含量有关）（液相量与煅烧温度、组分含量有关）
11、n3.3.液相粘度液相粘度（小，扩散快）（小，扩散快）（ALAL，FeFe有关图有关图5.55.5，温度图，温度图5.45.4，组分，图，组分，图5.65.6）n4.4.液相的表面张力液相的表面张力（小，润湿，利于固液反应小，润湿，利于固液反应）（温度、组成、结构）图（温度、组成、结构）图5.75.7n5.C5.C2 2S S、CaOCaO溶于液相溶于液相的速率的速率（速率愈大速率愈大，C C3 3S S的成核与发育的成核与发育愈快愈快）（粒径，粘度）表（粒径，粘度）表5.45.4，图，图5.85.8（二）影响熟料烧结过程的因素（二）影响熟料烧结过程的因素n熟料的冷却：熟料的冷却：烧成温度常温
12、烧成温度常温熔体晶化凝固熟料颗粒结构形成（凝固和相变）熔体晶化凝固熟料颗粒结构形成（凝固和相变）C C2 2S S的多晶转变的多晶转变C C3 3S S分解分解n冷却目的：冷却目的：改善熟料质量与易磨性；改善熟料质量与易磨性；降低熟料的温度，便于运输（安全）、储存（砼开裂）降低熟料的温度，便于运输（安全）、储存（砼开裂）和粉磨（假凝）和粉磨（假凝）回收热量，预热二次空气，降低热耗、提高热利用率。回收热量，预热二次空气，降低热耗、提高热利用率。n冷却方式：冷却方式：冷却速度慢（平衡冷却）(45/min)冷却速度快急冷（淬冷）(1820/min)五、熟五、熟 料料 的的 冷冷 却却 防止或减少防止
13、或减少C C3 3S S的分解；的分解；避免避免-C-C2 2S S转变成转变成-C-C2 2S S；改善了水泥安定性；改善了水泥安定性；(MgOMgO玻璃体易水化玻璃体易水化)使熟料使熟料C C3 3A A晶体减少，提高水泥抗硫酸盐性能；晶体减少，提高水泥抗硫酸盐性能；改善熟料易磨性；改善熟料易磨性；可克服水泥瞬凝或快凝。可克服水泥瞬凝或快凝。n快冷对改善熟料质量的作用：n热化学方程式表示化学反应与热效应关热化学方程式表示化学反应与热效应关系的方程式系的方程式n生料在煅烧过程中的物理化学变化生料在煅烧过程中的物理化学变化n吸热反应放热反应吸热反应放热反应n表表5.55.5n5.2.熟料形成的
14、热化学熟料形成的热化学n1、定义定义：在一定生产条件下，用某一：在一定生产条件下，用某一基准温度基准温度（一（一般是般是0或或20）的）的干燥物料干燥物料，在，在没有没有任何任何物料损物料损失失和和热量损失热量损失的条件下，制成的条件下，制成1kg1kg同温度同温度的的熟料熟料所需所需要的要的热量热量称为熟料的形成热（熟料理论热耗）。称为熟料的形成热（熟料理论热耗）。n2、计算原理计算原理：理论热耗理论热耗=吸收的总热量放出的总吸收的总热量放出的总热量热量，一般为，一般为16301800kJ/kg-ck。（表表5.6）n3、影响因素影响因素：熟料的形成热是熟料形成在理论上消：熟料的形成热是熟料
15、形成在理论上消耗的热，它仅与原、燃料的品种、性质及熟料的化耗的热，它仅与原、燃料的品种、性质及熟料的化学成分与矿物组成、生产条件有关。学成分与矿物组成、生产条件有关。n一、熟料的形成热（理论热耗）一、熟料的形成热（理论热耗）n定义：每煅烧1kg1kg熟料熟料窑内实际消耗的热量称为熟料实际热耗，简称熟料热耗，也叫熟料单位热耗。n热损失热耗熟料形成热，n降低热耗，降低各种热损失（废气、散热等）。理论热耗：理论热耗：1630-1800 KJ/kg 1630-1800 KJ/kg；实际热耗：实际热耗：3400-7500KJ/kg3400-7500KJ/kg%100实际热耗理论热耗热效率碳酸钙分解吸热量
16、最大碳酸钙分解吸热量最大熟料冷却放热量最大熟料冷却放热量最大n二、熟料热耗（二、熟料热耗（实际热耗）n1 1、生产方法与窑型；、生产方法与窑型；（干、湿，表（干、湿，表5.75.7）n2 2、废气余热的利用；、废气余热的利用；n3 3、生料组成（、生料组成（矿渣代替部分石灰石、石灰矿渣代替部分石灰石、石灰）、细）、细度及生料易烧性；度及生料易烧性；n4 4、燃料的燃烧情况；、燃料的燃烧情况；（不完全燃烧）（不完全燃烧）n5 5、窑体的散热损失、窑体的散热损失（保温）（保温）；n6 6、矿体剂及微量元素的作用。、矿体剂及微量元素的作用。n（二）、影响熟料热耗的因素n定义：定义：在煅烧过程中，能加
17、速加速熟料矿物的形成，本身不参加反应或只参加中间反应的物质。n类型：类型：矿化剂（矿化剂（1 1种）种）复合矿化剂（复合矿化剂（2 2种）种）石膏石膏萤石萤石重晶石重晶石萤石萤石磷石膏磷石膏-萤石萤石n作用作用：加速分解反应；加速固相反应；降低液相出现的温度；加速C3S的形成n使用矿化剂易引起的问题：使用矿化剂易引起的问题：凝结时间不正常，快凝或慢凝。一、矿化剂含氟化合物：如：含氟化合物：如：CaFCaF2 2(萤石萤石)硫化物：如：石膏硫化物：如：石膏氯化物：氯化物：CaClCaCl2 2其他其他:如：铜矿渣、磷矿渣如：铜矿渣、磷矿渣5.3矿化剂、晶种对熟料煅烧矿化剂、晶种对熟料煅烧和质量的
18、影响和质量的影响n（一）作用机理（一）作用机理n1.1.加速加速CaCOCaCO3 3分解，促进固相反应（高温，蒸汽）分解，促进固相反应（高温，蒸汽）n反应生成反应生成SiFSiF4 4和和CaFCaF2 2的在高温，蒸汽作用下分解生成活性的在高温，蒸汽作用下分解生成活性的的SiOSiO2 2，CaOCaO。2223242222242COOHCaFCaCOHFOHSiFSiOHFHFCaOOHCaF二、氟化钙的矿化作用2 2降低液相出现的温度和粘度，促进降低液相出现的温度和粘度，促进C C3 3S S形成形成n高温，加入氟化钙，高温，加入氟化钙，1%3%,烧成温度下降烧成温度下降50100液相
19、含氟固溶体)(333)(32224311752323113022221040222295085022FSCCaFSCCaFSCCaFCaOSCCaFSCCaFSCCaFSCCaFSiOCaO 二、氟化钙的矿化作用n1.根据生料的易烧性决定是否采用（结晶（结晶SiOSiO2 2 多，熔多，熔剂矿物多）剂矿物多）n2.用量适当，一般小于1%n3.掺加量要均匀n4.掺有萤石的熟料应急冷（12501250时萤石促进时萤石促进C C3 3S S分解，分解，C C2 2S S 晶型转变）晶型转变）（二）使用矿化剂时注意事项n氧化气氛氧化气氛CaOCaO SOSO3 3n还原气氛还原气氛CaSCaS 2C2
20、C2 2SCaO SCaO（硫硅石）硫硅石）4CaOAl4CaOAl2 2OO3 3SOSO3 3（无水硫铝酸钙）早强，适量有利（无水硫铝酸钙）早强，适量有利nSOSO3 3有利于降低液相粘度，增加液相量，有利于有利于降低液相粘度，增加液相量，有利于C C3 3S S的形的形成，同时少量的成，同时少量的CaSOCaSO4 4能稳定能稳定C C2 2S S晶型转化晶型转化n石膏掺量石膏掺量2%4%2%4%，烧成温度为，烧成温度为13601370,13601370,当掺量超当掺量超过过5.3%5.3%时，游离时，游离CaOCaO增加。增加。1050形成，形成，1300 分解为分解为42CaSOSC
21、和三硫酸盐类矿化剂（石膏）熟料的形成过程比较复杂，影响因素多。（熟料的形成过程比较复杂，影响因素多。（KHKH，IMIM，CaFCaF2 2/SO/SO3 3、烧成温烧成温度度）复合矿化剂应用中应注意的问题复合矿化剂应用中应注意的问题1.1.不正常凝结问题及对策不正常凝结问题及对策急凝急凝 KHKH偏低、煅烧温度偏低、还原气氛偏低、煅烧温度偏低、还原气氛慢凝慢凝 IMIM偏低、煅烧温度偏高、偏低、煅烧温度偏高、KHKH偏高、偏高、MgOMgO,CaFCaF2 2偏高偏高2.2.腐蚀、污染腐蚀、污染2 2、配料方案、配料方案复合矿化剂的掺加量率值（高复合矿化剂的掺加量率值（高KHKH，低，低n,
22、n,高高p p）配煤（少）配煤（少）3.3.生料均化与煅烧工艺生料均化与煅烧工艺生料成分均匀稳定生料成分均匀稳定采用黑生料、浅暗火操作（减少热损失、采用黑生料、浅暗火操作（减少热损失、F F，S S的挥发）的挥发）提高加料与卸料速度，加强中部通风提高加料与卸料速度，加强中部通风四复合矿化剂n1、晶种晶种：是晶体结晶过程的晶核晶核.(晶核剂、核化剂)n硅酸盐水泥熟料。硅酸盐水泥熟料。n2、晶种技术：晶种技术：在入磨原材料入磨原材料中掺入少量少量的硅酸盐水泥熟料熟料共同磨制出生料，业已存在的硅酸盐水泥熟料矿物在煅烧过程煅烧过程中作为晶核剂诱导诱导水泥窑中物料迅速烧结烧结，从而达到提高熟料产量，降低
23、煤耗目的的技术。五、晶种技术五、晶种技术（二）晶种掺加量及生产工艺的调整（二）晶种掺加量及生产工艺的调整晶种掺加量及生产工艺的调整晶种掺加量及生产工艺的调整n1.晶种及其掺加量（C3S，23.5%）n2.晶种加入工艺（单独计量配料）n3.率值及熟料热耗的调整中（高KH，高P，减煤）五、晶种技术五、晶种技术n使用矿化剂、晶种有积极的一面，也有消极的一面，如增加成本，有副作用等，使用时应注意：n1、根据实际情况考虑是否采用；n2、选择合适的品种；n3、掺量要合适，计量要精确；n4、掺入要均匀；n5、相应调整配料方案及操作措施；n6、矿化剂、晶种可以同时使用。六、使用矿化剂、晶种时的注意事项六、使用
24、矿化剂、晶种时的注意事项n由原、燃料带入的伴生组分。（由原、燃料带入的伴生组分。（P19P19）n对熟料煅烧和质量有不同程度的影响。对熟料煅烧和质量有不同程度的影响。n有正作用也有副作用有正作用也有副作用n合理利用，化害为利合理利用，化害为利5.4 5.4 挥发性组分及挥发性组分及其他微量元素的作用其他微量元素的作用n挥发性组分：碱、氯、硫。挥发性组分：碱、氯、硫。n主要来源：原料、燃煤主要来源：原料、燃煤n特点：特点：n（1 1）低温下呈固态，高温下挥发成气体；）低温下呈固态，高温下挥发成气体；n（2 2）当其含量大时，可降低最低共熔温度，）当其含量大时，可降低最低共熔温度，增加液相量，降低
25、液相粘度，起助熔作用。增加液相量，降低液相粘度，起助熔作用。一、挥发性组分的影响一、挥发性组分的影响n1 1、挥发性组分的挥发凝聚循环、挥发性组分的挥发凝聚循环n碱、氯、硫化合物碱、氯、硫化合物n高温分解、气化和挥发低温区窑尾高温分解、气化和挥发低温区窑尾n凝聚、聚集、粘附于生料颗粒表面凝聚、聚集、粘附于生料颗粒表面n在循环过程中富集在循环过程中富集挥发性组分对新型干法水泥生产的影响挥发性组分对新型干法水泥生产的影响n2、危害：n（1 1）结皮、堵塞：）结皮、堵塞：n结皮：物料在设备或气体管道内壁上逐步分层粘挂，结皮：物料在设备或气体管道内壁上逐步分层粘挂，形成疏松多孔的层状覆盖物；形成疏松多
26、孔的层状覆盖物；n堵塞：窑后通风系统或料流系统被结皮物料堵塞。堵塞：窑后通风系统或料流系统被结皮物料堵塞。（不一定是堵死）（不一定是堵死）n（2 2）结大块、结圈）结大块、结圈挥发性组分对新型干法水泥生产的影响挥发性组分对新型干法水泥生产的影响3、防止措施：n3 3、防止措施：、防止措施：n（1 1）限制原燃料中碱、氯、硫的含量；）限制原燃料中碱、氯、硫的含量；n新型干法水泥生产：新型干法水泥生产：n生料中：生料中：K K2 2O+NaO+Na2 2OO1.0%1.0%nClCl-0.015%0.020%0.015%0.020%n生料和燃料的硫碱比要生料和燃料的硫碱比要S/RS/RSOSO3
27、3/（0.85K0.85K2 2O+1.29NaO+1.29Na2 2OO）n =0.60.8=0.60.8n（2 2）旁路放风旁路放风n（3 3）及时清理：如定期用高压风吹扫结皮、空气炮清除等）及时清理：如定期用高压风吹扫结皮、空气炮清除等挥发性组分对新型干法水泥生产的影响挥发性组分对新型干法水泥生产的影响破坏熟料矿物熟料矿物C C3 3S S、C C2 2S S、C C3 3A A的形成，的形成，f-CaOf-CaO增加增加（S S少时）表少时）表5.105.10，5.115.11影响液相粘度（无影响液相粘度（无S S，粘度高，有粘度高，有S S时，粘度低）时，粘度低）水泥结块、快凝（钾石
28、膏）水泥结块、快凝（钾石膏）水泥性能变坏（盐析、碱集料反应）水泥性能变坏（盐析、碱集料反应）有有S S存在，生碱的硫化物存在，生碱的硫化物较高碱含量对熟料煅烧和质量的影响较高碱含量对熟料煅烧和质量的影响n主要指：主要指：MgOMgO P P2 2O O5 5 TiOTiO2 2 V V2 2OO5 5；nMgOMgO 少助熔多安定性少助熔多安定性nP P2 2O O5 5含量少，含量少，0.10.3%0.10.3%，稳定，稳定 C CS S提高强度，提高强度，n增加，增加，C C3 3S S分解分解nTiOTiO2 2少稳定少稳定 C CS S提高强度提高强度n 多降低强度多降低强度n V V
29、2 2O O5 5 少少 易烧性好，多易烧性差，易烧性好，多易烧性差，f-CaOf-CaO增加，强度下降等增加，强度下降等n作用：总体说，这些微量成分，少量存在时，对水泥生产有好作用：总体说，这些微量成分，少量存在时，对水泥生产有好处，多了有副作用。处，多了有副作用。二、非挥发性组分n回转窑湿法回转窑湿法n立波尔（窑尾带加热机，半干法）立波尔（窑尾带加热机，半干法）n干法干法n新型干法（悬浮预热、窑外分解）新型干法（悬浮预热、窑外分解）n立窑土立窑立窑土立窑n机立窑机立窑5.5 5.5 水泥熟料的煅烧方法及设备水泥熟料的煅烧方法及设备n（一）、回转窑的煅烧工艺流程 1、回转窑的结构：2、煅烧工
30、艺流程：传动大齿轮传动大齿轮高端窑高端窑尾尾冷端冷端低端窑头低端窑头热端热端倾斜钢筒体，内部耐火材料，保温，保护D25M L 60180M干短湿长国外7230燃料燃料生料生料熟料熟料废气废气回转窑与冷却机、煤粉燃烧装置、鼓风机、排风机及收尘设备等熟料烧成系统回转窑与冷却机、煤粉燃烧装置、鼓风机、排风机及收尘设备等熟料烧成系统 燃烧用空气：一次空气和煤粉混合（燃烧用空气：一次空气和煤粉混合（1530%1530%）二次空气预热二次空气预热(与熟料进行热交换与熟料进行热交换)一、回转窑内熟料的煅烧悬浮预热器窑流程图悬浮预热器窑流程图预分解窑工艺流程预分解窑工艺流程n（二）、回转窑内熟料的煅烧过程 按
31、回转窑内物料沿窑长的温度变化和反应情况逼和占有的空间可划分为按回转窑内物料沿窑长的温度变化和反应情况逼和占有的空间可划分为6 6个带个带干燥带干燥带预热带预热带分解带分解带放热反应带放热反应带烧成带烧成带冷却带冷却带物料物料()()气体气体150150250400250400150750150750100010007501075010000014001400100013001000130016001600130014130014501300501300170017001300101300100000主要主要反应反应自由水蒸自由水蒸发发粘土质原料粘土质原料脱水脱水碳酸盐碳酸盐分解分解固固相相反应
32、反应熟料熟料烧成烧成熟料熟料的冷却的冷却湿法回转窑干法回转窑干法回转窑干法回转窑干法回转窑分解炉悬浮预热器悬浮预热器加热机各带不是截然分开的各带不是截然分开的,而是互相交叉的；不同窑型，带的划分不同而是互相交叉的；不同窑型，带的划分不同二、带悬浮预热器回转窑内熟料的煅烧二、带悬浮预热器回转窑内熟料的煅烧二、带悬浮预热器二、带悬浮预热器回转窑内熟料的煅烧回转窑内熟料的煅烧旋风式悬浮预热器窑旋风式悬浮预热器窑n1 1、传热面积大、传热面积大（1kg生料在窑内的传热面积是0.1572,在悬浮预热器里是12502,后者是前者的8000倍）；n2、传热效率提高，传热速率增大传热效率提高，传热速率增大（在
33、窑内仅为5.8/min,立波尔窑的加热机,其速率也只有50/min,而悬浮预热器内的速率可达1000/min）；n3、总体物料与气流是逆向运动，而在管道和旋风筒内则是顺流总体物料与气流是逆向运动，而在管道和旋风筒内则是顺流运动。运动。传热主要是在管道中进行（约占80%），旋风筒主要起气固相分离作用，传热较少（约占20%）n4 4、入窑物料碳酸钙分解率达、入窑物料碳酸钙分解率达303040%40%，从而减轻了回转窑的负荷，使窑的长度缩短。n5、窑内没有干燥带、预热带，只有其余四个带熟料煅烧特点n分解炉，在其中加入分解炉，在其中加入505060%60%的燃料，的燃料，燃烧放热过程与生料的吸热分解过
34、程燃烧放热过程与生料的吸热分解过程在悬浮态或流化态下在悬浮态或流化态下极其迅速地进行极其迅速地进行使生料在入回转窑接受基本上完成碳酸盐的使生料在入回转窑接受基本上完成碳酸盐的分解反应，（分解反应，（85%95%85%95%）三、预分解窑内熟料的煅烧三、预分解窑内熟料的煅烧预分解窑生产流程图预分解窑生产流程图预分解窑工艺流程预分解窑工艺流程分解炉，在其中加入分解炉，在其中加入505060%60%的燃料，的燃料，燃烧放热过程与生料的吸热分解过程燃烧放热过程与生料的吸热分解过程在悬浮态或流化态下在悬浮态或流化态下极其迅速地进行极其迅速地进行使生料在入回转窑接受基本上完成碳酸盐使生料在入回转窑接受基本
35、上完成碳酸盐的分解反应，（的分解反应，（85%95%85%95%）n1 1、分解炉中，温度为、分解炉中，温度为820820900900时，分解率可达时，分解率可达858595%95%，n 分解时间分解时间 4 410s10sn 窑内窑内 3030多分钟多分钟n2 2、碳酸钙的分解到窑外，窑长缩短，降低占地面积。、碳酸钙的分解到窑外，窑长缩短，降低占地面积。n3 3、悬浮状态，传热面积大，传热速率高，熟料单位热耗降低。、悬浮状态，传热面积大，传热速率高，熟料单位热耗降低。n4.4.熟料密度小，颗粒细熟料密度小，颗粒细n5 5、窑内分三个带：过渡带（主要是少量分解反应、固相反应）、烧成、窑内分三个
36、带：过渡带（主要是少量分解反应、固相反应）、烧成带、冷却带。带、冷却带。预分解窑煅烧熟料的特点n工艺参数：风、煤、料、窑速工艺参数：风、煤、料、窑速n窑的传热能力：窑的传热能力：n窑尾系统的类型；窑尾系统的类型；n冷却机的类型冷却机的类型工艺条件工艺条件窑的传热能窑的传热能力要与发热力要与发热能力相适应。能力相适应。四、工艺条件对熟料形成的影响1 1、工艺参数、工艺参数n1 1）风和煤：）风和煤：风和煤配合，形成火焰。火焰：温度、长度、形状、位置均要合适煤质煤量风量风煤的配合煤的成分：煤的细度：AQV影响火焰的因素合适稳定2）料n生料的质量n生料的数量化学成分：细度 均匀性生料的易烧性：生料的
37、易烧性：生料煅烧时形成熟料的难易程度 生料的易烧性愈好，生料煅烧的温度愈低，f-CaO含量越低，熟料质量愈好；易烧性愈差，煅烧温度愈高，烧成时间长，否则就会使f-CaO含量较高，熟料质量差，熟料产量降低。n测定生料易烧性的方法：测定生料易烧性的方法：很多。如：按一定的煅烧制度对生料试样进行煅烧后，测定其f-CaO含量，并以该f-CaO含量的多少表示生料的难易程度。n影响生料易烧性的主要因素：影响生料易烧性的主要因素：生料的化学成分生料的颗粒组成生料的均匀性矿化剂的使用原料的性质率值次要氧化物的含量 3）窑速n 表示方法：每分钟回转次数。r/minn窑速要稳定，以稳定窑内热工制度；为此要求喂料要
38、稳定。且窑速与喂料量相适应。n回转炉篦子加热机n悬浮预热器n悬浮预热器+分解炉3、窑尾系统的类型预热器预热器回转窑回转窑冷却机冷却机干燥、预热、部分分解（30%50%）部分分解、固相反应、烧结反应熟料的冷却悬浮预热器窑熟料煅烧特点预热器预热器回转窑回转窑冷却机冷却机分解炉分解炉干燥、预热 分解（85%95%）部分分解、固相反应、烧结反应熟料的冷却预分解窑煅烧特点n第二、三、四代推动篦式冷却机水平推动篦式冷却机水平推动篦式冷却机4、冷却机n尽可能多的回收热量n缩短冷却时间n冷却单位质量熟料的空气消耗量要少n结构简单，操作方便n筒式n篦篦式4、冷却机可控气流通风篦板坚式固定床煅烧设备坚式固定床煅烧
39、设备普通立窑和机立窑普通立窑和机立窑12%14%12%14%水水D D515mm515mm料球料球成球、鼓风、收尘、立成球、鼓风、收尘、立窑及配煤系统组成立窑窑及配煤系统组成立窑煅烧系统煅烧系统热耗低传热效率高热耗低传热效率高（燃烧与煅烧同时进行）（燃烧与煅烧同时进行）四、立窑的煅烧工艺由表及里传热、温度由表及里升高，熟料的形成也是由表及里由表及里传热、温度由表及里升高，熟料的形成也是由表及里n根据料球表面的平均温度和进行的物理化学根据料球表面的平均温度和进行的物理化学反应，沿着窑的高度方向，反应，沿着窑的高度方向，n预热带预热带（窑面，占窑高的窑面，占窑高的5 510%10%，煤，煤，V V
40、，缺氧，不燃烧，缺氧，不燃烧，损失，无烟煤。分解，损失，无烟煤。分解，COCO2 2，塑性）塑性）n烧成带烧成带（煅烧带、高温带，底火，占窑高的（煅烧带、高温带，底火，占窑高的101015%15%，烧，烧成带的位置和高度重要，取决于煤的燃点和燃烧速度，取决成带的位置和高度重要，取决于煤的燃点和燃烧速度，取决于粒度大小，通风好坏于粒度大小，通风好坏 ）n冷却带冷却带（冷却熟料，预热空气，（冷却熟料，预热空气，占窑高的占窑高的757585%85%）立窑带的划分立窑带的划分n一、窑面通风不均一、窑面通风不均不等风，边风过剩，中风不足不等风，边风过剩，中风不足n物料收缩物料收缩n边壁效应（不能紧密堆积
41、，边部空隙大于中部）边壁效应（不能紧密堆积，边部空隙大于中部）n通风的孔道阻力（中部弯曲多，阻力大，中部物料易结大块）通风的孔道阻力（中部弯曲多，阻力大，中部物料易结大块）n二、窑面的温度不等二、窑面的温度不等n边部物料温度低，中部料温度高边部物料温度低，中部料温度高n（边风过大，边部散热，与中部相关（边风过大，边部散热，与中部相关100100200200度）度）立窑的热工特点n白生料煅烧法n全黑生料煅烧法n半黑生料煅烧法立窑的热工特点n正常熟料正常熟料黑色致密块状，灰黑色葡萄串状结构致密n欠烧熟料欠烧熟料淡灰色，疏松，f-CaO高，强度低，n卸料快，高温区停留时间短，烧成温度低n还原熟料还原
42、熟料棕色或白色还原气氛，强度低，f-CaO高易磨性差配煤适当，均匀，粒度，通风n生烧料生烧料黄粉、黄球、黄心料，强度低，f-CaO高，配煤不足，料球过大，易烧性差，漏生n粉化料粉化料细粉，灰黄色，棕褐色，灰白色nC2S过高，配料不当，成分不均匀，配煤不合理，慢冷熟料的外观质量的判断与分析n一、五级、六级预分解窑煅烧技术n节能，降低阻力，废气温度下降n二、两级分解炉的预分解窑（表5.19）5.65.6水泥熟料煅烧技术的发展水泥熟料煅烧技术的发展CO2分压下降，分解率提高n预热器窑排出的废气温度300400 ，n冷却机排出的废气温度200n用高效余热锅炉回收，蒸汽，汽轮发电机发电n分为：带补燃锅炉
43、n不带补燃锅炉三、水泥窑低温余热发电流化流化床煅床煅烧水烧水泥新泥新技术技术四、煅烧新技术的研究湿法干法立窑第七节熟料煅烧工艺技术的改造n掌握内容掌握内容】n硅酸盐水泥熟料的形成过程：名称、反应特点、影响反应速度的因素；n熟料的形成热、热耗的定义、一般数值、影响因素n挥发性组分对新型干法水泥生产的影响n悬浮预热器窑及预分解窑的组成、工作过程n影响窑产、质量及消耗的因素n【理解内容理解内容】nC3S的形成机理，形成条件；n影响熟料形成热的因素，形成热与实际热耗的区别，降低热耗的措施；n回转窑的结构、组成、及工作过程；n回转窑内“带”的划分方法，预分解窑内“带”的划分。n【了解内容了解内容】n水泥熟料的煅烧方法及设备类型；n矿化剂、晶种：定义、类型、作用、使用；n湿法窑的组成，工作过程n立窑的组成，工作过程小 结n生料在煅烧过程中的物理化学变化生料在煅烧过程中的物理化学变化n热耗热耗n回转窑内回转窑内“带带”的划分的划分n工艺条件及对熟料形成的影响工艺条件及对熟料形成的影响小 结
