1、2023-2-14新型干法水泥回转窑工艺及设备概述新型干法水泥回转窑工新型干法水泥回转窑工艺及设备概述艺及设备概述新型干法水泥回转窑工艺及设备概述1.1 系统概述系统概述1.1.1工作原理工作原理：1）生料）生料2）燃料）燃料3）气体）气体入分解炉煤入分解炉煤(60%-70%)入窑煤（入窑煤（40%-30%）一次空气：输送煤粉的一次空气：输送煤粉的二次空气：来自冷却机的二次空气：来自冷却机的三次空气：进入分解炉的三次空气：进入分解炉的新型干法水泥回转窑工艺及设备概述新型干法水泥回转窑工艺及设备概述1.1.2重要的技术指标重要的技术指标p两个主要的评价指标：产量、热耗两个主要的评价指标：产量、热
2、耗p几个典型的技术指标：几个典型的技术指标：1）回转窑的发热能力：）回转窑的发热能力：回转窑内的燃烧带内单位时间燃料燃烧所放出的热量。回转窑内的燃烧带内单位时间燃料燃烧所放出的热量。G-回转窑的产量（回转窑的产量（kg熟料熟料/h）k-回转窑内的燃料消耗量占水泥熟料烧成系统总燃料消耗量的比值回转窑内的燃料消耗量占水泥熟料烧成系统总燃料消耗量的比值mr-生产每千克熟料所需要的燃料量（生产每千克熟料所需要的燃料量（kg煤煤/kg熟料）熟料）(kJ/h)2）水泥熟料的实际烧成热耗）水泥熟料的实际烧成热耗（kJ/kg熟料）熟料）新型干法水泥回转窑工艺及设备概述3）回转窑内燃烧带的）回转窑内燃烧带的截面
3、热力强度截面热力强度（燃烧带的截面热负荷）：（燃烧带的截面热负荷）：燃烧带单位截面面积、单位时间内所承受的热量燃烧带单位截面面积、单位时间内所承受的热量4）回转窑内燃烧带的）回转窑内燃烧带的表面热力强度表面热力强度（燃烧带的表面热负荷（燃烧带的表面热负荷)燃烧带单位表面面积、单位时间内所承受的热量燃烧带单位表面面积、单位时间内所承受的热量5）回转窑内燃烧带的）回转窑内燃烧带的容积热力强度容积热力强度（燃烧带的容积热负荷（燃烧带的容积热负荷)燃烧带单位容积、单位时间内所承受的热量燃烧带单位容积、单位时间内所承受的热量物料填充系数物料填充系数新型干法水泥回转窑工艺及设备概述6）回转窑内燃烧带的）回
4、转窑内燃烧带的空气过剩系数空气过剩系数 根据生产经验已煤粉为燃料的水泥回转窑根据生产经验已煤粉为燃料的水泥回转窑=1.04-1.10=1.04-1.10范围较合理范围较合理7 7）回转窑内的热效率回转窑内的热效率Qsh-水泥熟料理论热耗（在没有热量损失和物损失时，由水泥熟料理论热耗（在没有热量损失和物损失时，由0的干生料的干生料烧成烧成1kg1kg水泥熟料所需要的热量（水泥熟料所需要的热量（kJ/kgkJ/kg熟料）熟料）新型干法水泥回转窑工艺及设备概述8）入窑生料分解率）入窑生料分解率:两种表示方法两种表示方法 （1）表观分解率）表观分解率e:指从窑尾取得入窑料样指从窑尾取得入窑料样,分析其
5、烧失量计算而得的分解率分析其烧失量计算而得的分解率.所取所取样品即有预热生料又有窑尾循环飞扬的飞灰样品即有预热生料又有窑尾循环飞扬的飞灰,是两种料的综合分解率。是两种料的综合分解率。（2）真实分解率）真实分解率:生料在预热器内预热和分解的真实数据生料在预热器内预热和分解的真实数据,不考虑飞灰对所取不考虑飞灰对所取样品分解率的影响样品分解率的影响.新型干法水泥回转窑工艺及设备概述1.2.1旋风预热器的工作原理旋风预热器的工作原理(1)生料粉在废气中分散与悬浮生料粉在废气中分散与悬浮(2)气、固之间换热气、固之间换热 （在联结管道内完成）（在联结管道内完成）(3)气、固相的分离，生料粉的收集气、固
6、相的分离，生料粉的收集 （在旋风筒内完成）（在旋风筒内完成）1.2悬浮预热器悬浮预热器分类：分类：旋风筒旋风筒和立筒和立筒基本流动方式：基本流动方式：旋转流旋转流和喷射流和喷射流功能：分散、换热、分离。功能：分散、换热、分离。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述p影响旋风筒气固分离效率的主要因素：影响旋风筒气固分离效率的主要因素：（1）旋风筒的直径：）旋风筒的直径：在其他条件相同时，筒径越小，分离效率越高在其他条件相同时，筒径越小，分离效率越高（2）旋风筒进风口的类型与尺寸：）旋风筒进风口的类型与尺寸：l 进风口结构应以保证能沿切向入筒，减小涡流干扰为佳。进风口结构应以保证能沿切向入筒，减小涡流干
7、扰为佳。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述l进风口的形状现多采用多边形。进风口的形状现多采用多边形。l进风口的尺寸应保证进口处工况风速在进风口的尺寸应保证进口处工况风速在1525m/s范围为宜范围为宜(3)(3)出风管出风管(内筒内筒)的尺寸和插人深度的尺寸和插人深度:一般来说，一般来说，出风管出风管(内筒内筒)的直径越小，插入深度越深，旋风的直径越小，插入深度越深，旋风筒的气固分离效率越高。筒的气固分离效率越高。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述(4)旋风筒的高度：旋风筒的高度：一般地：增加旋风筒的高度有利于气固分离效率的提高一般地：增加旋风筒的高度有利于气固分离效率的提高p影响旋风筒气固分离效
8、率的其他因素：影响旋风筒气固分离效率的其他因素：粉料颗粒的大小、气流中的粉料浓度、锁风阀的严密程度。粉料颗粒的大小、气流中的粉料浓度、锁风阀的严密程度。注意：注意：分离效率的提高会影响到流动阻力损失的增大。在具分离效率的提高会影响到流动阻力损失的增大。在具 体生产和设计过程中一定注意综合考虑这两项指标，旋风筒即体生产和设计过程中一定注意综合考虑这两项指标，旋风筒即要高分离效率有要地阻力损失。要高分离效率有要地阻力损失。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述1.2.2 影响旋风预热器预热效率的因素影响旋风预热器预热效率的因素因素之一因素之一：粉料在管道中的悬浮：粉料在管道中的悬浮 保证悬浮效果的几项措
9、施：保证悬浮效果的几项措施：（1）选择合理的喂料位置：）选择合理的喂料位置：一般情况下，喂料点距出风管起始端应有一般情况下，喂料点距出风管起始端应有大于大于1m多的距离，此距离还与来料落差、来多的距离，此距离还与来料落差、来料均匀程度、内筒插入深度以及管内气体料均匀程度、内筒插入深度以及管内气体的流速有关。的流速有关。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述 (2)选择适当的管道风速选择适当的管道风速l 一般要求粉料悬浮区内的风速一般要求粉料悬浮区内的风速在在1025m/s之间，通常要求大于之间，通常要求大于15ms以上以上l气流的冲击悬浮能力，可在悬浮气流的冲击悬浮能力，可在悬浮区局部缩小管径，使气
10、体局部加区局部缩小管径，使气体局部加速以增大冲击力。速以增大冲击力。(3)在喂料口加装撒料装置在喂料口加装撒料装置 -目的是促使物料分散目的是促使物料分散（4）来料均匀性）来料均匀性 新型干法水泥回转窑工艺及设备概述新型干法水泥回转窑工艺及设备概述l换热方式已对流换热为主换热方式已对流换热为主l悬浮换热效果取决于生料悬浮换热效果取决于生料在气流中的分散程度。在气流中的分散程度。l用多个旋风换热单元相串用多个旋风换热单元相串联组成旋风预热系统。联组成旋风预热系统。因素之二：因素之二：气、固相的传热气、固相的传热新型干法水泥回转窑工艺及设备概述因素之三：气、固相的分离因素之三：气、固相的分离 气、
11、固相的分离的效果直接影响到换热效率。气、固相的分离的效果直接影响到换热效率。提高分离效率的措施：提高分离效率的措施：（1）开发新型高效、低阻的旋风筒）开发新型高效、低阻的旋风筒（2）开发新型换热管道）开发新型换热管道（3）开发新型锁风阀）开发新型锁风阀（4）开发新型撒料装置）开发新型撒料装置新型干法水泥回转窑工艺及设备概述1.2.4 各级旋风预热器性能的配合（以各级旋风预热器性能的配合（以5级为例）级为例）（1）各级旋风筒的气固分离效率）各级旋风筒的气固分离效率（2）各级旋风筒的表面散热损失）各级旋风筒的表面散热损失（3）各级旋风筒的漏风量）各级旋风筒的漏风量1.2.5 各级旋风预热器串联级数
12、的选择（各级旋风预热器串联级数的选择（P29）新型干法水泥回转窑工艺及设备概述1.2.6 旋风预热器分类以及几种典型的旋风预热器旋风预热器分类以及几种典型的旋风预热器分类：分类：传统的传统的洪堡型旋风预热器（阻力大）洪堡型旋风预热器（阻力大）新型的新型的低压损旋风筒（阻力小）（书上表低压损旋风筒（阻力小）（书上表1.5）旋风筒改进的几个方面：旋风筒改进的几个方面：1）旋风筒入口或出口处增设导向叶片；）旋风筒入口或出口处增设导向叶片；2）旋风筒筒体结构的改进；）旋风筒筒体结构的改进；3）旋风筒进风口与排气管（内筒）结构的改进；）旋风筒进风口与排气管（内筒）结构的改进；4）旋风筒下料口结构的改进）
13、旋风筒下料口结构的改进5）旋风筒旋流方式的改进）旋风筒旋流方式的改进新型干法水泥回转窑工艺及设备概述新型干法水泥回转窑工艺及设备概述特点：进风口截面有矩形改为多边形，通体改为双柱双锥的组特点：进风口截面有矩形改为多边形，通体改为双柱双锥的组 合，柱体直径相对减小，内筒直径加大，插入深度减小等。合，柱体直径相对减小，内筒直径加大，插入深度减小等。试验研究证明：其流速分布比较较合理，气固分离效率较高试验研究证明：其流速分布比较较合理，气固分离效率较高 (9096)，处理气体量较大，流体阻力较小。，处理气体量较大，流体阻力较小。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述特点：结构卧式，压损较低，高度较低，降低
14、预热器系统的特点：结构卧式，压损较低，高度较低，降低预热器系统的 阻力和框架稿度。阻力和框架稿度。缺点：气固分离效率较低，适用于作为旋风预热器系统的缺点：气固分离效率较低，适用于作为旋风预热器系统的 中间级中间级新型干法水泥回转窑工艺及设备概述特点：最上一级为高型圆柱型旋风筒；最下一级的旋风筒则采特点：最上一级为高型圆柱型旋风筒；最下一级的旋风筒则采 用较陡的锥角；目的是为提高分离效率。中部各级采用较陡的锥角；目的是为提高分离效率。中部各级采 用的是低压损旋风筒，其排气管用的是低压损旋风筒，其排气管(内筒内筒)部位采用了导部位采用了导向向 板，以便使旋风筒内的大部分循环气流由导向板直接板，以便
15、使旋风筒内的大部分循环气流由导向板直接 引入排气管，从而保证在不降低气固分离效率的前提引入排气管，从而保证在不降低气固分离效率的前提 下，降低旋风筒中的阻力损失。下，降低旋风筒中的阻力损失。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述1.3 分解炉分解炉1.3.1窑外分解技术窑外分解技术在悬浮预热器与回转窑之间增加一在悬浮预热器与回转窑之间增加一个新热源个新热源分解炉，将生料中碳分解炉，将生料中碳酸钙分解过程提到窑外进行，加快酸钙分解过程提到窑外进行，加快其分解提高其分解率，如要分解率其分解提高其分解率，如要分解率课题高到课题高到85%-90%新型干法水泥回转窑工艺及设备概述预分解窑的特点预分解窑的特点(
16、与其它窑相比）与其它窑相比）1）结构特点：）结构特点：窑尾增设了一个分解炉，承担了原来在回转窑内进行的大量窑尾增设了一个分解炉，承担了原来在回转窑内进行的大量碳酸钙分解的任务；碳酸钙分解的任务；2）热工特点：）热工特点：窑尾增加窑尾增加“第二热源第二热源”，大部分燃料从分解炉内加入，改善，大部分燃料从分解炉内加入，改善了回转窑系统内的热力分布格局，大大地减轻了回转窑内耐火了回转窑系统内的热力分布格局，大大地减轻了回转窑内耐火衬料的热负荷，延长了回转窑的寿命。衬料的热负荷，延长了回转窑的寿命。3）工艺特点：）工艺特点：将水泥熟料煅烧工艺过程中耗热量最大的碳酸钙分解过程将水泥熟料煅烧工艺过程中耗热
17、量最大的碳酸钙分解过程移至要外进行，燃料与生料粉处于同一空间且高度分散，燃料移至要外进行，燃料与生料粉处于同一空间且高度分散，燃料燃烧所产生的热量能及时高效地传递给预热后的生料，使燃烧、燃烧所产生的热量能及时高效地传递给预热后的生料，使燃烧、换热及碳酸钙分解过程都得以优化，使水泥熟料煅烧工艺更完换热及碳酸钙分解过程都得以优化，使水泥熟料煅烧工艺更完善。善。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述按炉内主气流运动形式来分按炉内主气流运动形式来分1.3.2分解炉的分类分解炉的分类旋流式旋流式旋流效应旋流效应喷腾式喷腾式喷腾效应喷腾效应悬浮式悬浮式悬浮效应悬浮效应流化床式流化床式流态化效应流态化效应发展趋势
18、发展趋势按全窑系统主气流运动方式来分按全窑系统主气流运动方式来分第一种类型（第一种类型（a)第二种类型第二种类型 (b)第三种类型第三种类型(c）(c1)(c2)(c3)“综合效应综合效应”按制造厂家的公司名称来分按制造厂家的公司名称来分(P39表表1.6）新型干法水泥回转窑工艺及设备概述“综合效应综合效应”的发展主要体现在以下几个方面：的发展主要体现在以下几个方面：适当扩大分解炉的容积，延长分解炉的出口管道形成适当扩大分解炉的容积，延长分解炉的出口管道形成“炉体炉体+管道的结构，延长其留在分解炉内的停留时间管道的结构，延长其留在分解炉内的停留时间 改进分解炉的结构，使炉内具有合理的三位流场，
19、力求提高炉改进分解炉的结构，使炉内具有合理的三位流场，力求提高炉内气、固滞留时间比内气、固滞留时间比(s/g)，延长生料在分解炉内的滞留时间。，延长生料在分解炉内的滞留时间。保证生料向分解炉内均匀喂料，尽快使生料分散且均匀分布。保证生料向分解炉内均匀喂料，尽快使生料分散且均匀分布。改进和保证分解炉用燃料燃烧器的形式与结构，以及合理的布改进和保证分解炉用燃料燃烧器的形式与结构，以及合理的布置燃烧器，使燃料尽快点燃和燃烧，并能踢高燃料的燃尽率。置燃烧器，使燃料尽快点燃和燃烧，并能踢高燃料的燃尽率。合理匹配下料、下煤点及三次风管，保证分解炉内有合理的温合理匹配下料、下煤点及三次风管，保证分解炉内有合
20、理的温度场，以利于燃料的着火、燃烧和碳酸钙的分解。度场，以利于燃料的着火、燃烧和碳酸钙的分解。分解炉优化布置在预分解窑系统的流程中分解炉优化布置在预分解窑系统的流程中扩大分解炉用煤的品种。扩大分解炉用煤的品种。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述(a):特点：分解炉所需助燃空气全部由窑内通过，无三次风管。特点：分解炉所需助燃空气全部由窑内通过，无三次风管。优点是可节省投资、操作简便、冷却机选型不优点是可节省投资、操作简便、冷却机选型不 受限制。受限制。缺点是过多的空气通过窑内，影响窑的操作。缺点是过多的空气通过窑内，影响窑的操作。(b):目前常用形式目前常用形式特点：分解炉所需助燃空气由三次风管提
21、供，并在炉内与窑气混合。特点：分解炉所需助燃空气由三次风管提供，并在炉内与窑气混合。(c):特点：分解炉所需助燃空气由三次风管提供，窑气不入炉。特点：分解炉所需助燃空气由三次风管提供，窑气不入炉。优点是保证炉内燃料在纯空气中燃烧。优点是保证炉内燃料在纯空气中燃烧。同线型同线型新型干法水泥回转窑工艺及设备概述(c1)：窑气在分解炉后与出分解炉的炉气混合，再入预热器系统。：窑气在分解炉后与出分解炉的炉气混合，再入预热器系统。(c2)：窑气不与出分解炉的炉气混合，各自经过一个单独的预热：窑气不与出分解炉的炉气混合，各自经过一个单独的预热 器系统器系统(c3):窑气从窑尾排出，可余热利用或旁路防风窑气
22、从窑尾排出，可余热利用或旁路防风半同线型半同线型异线型异线型旁路放风型旁路放风型新型干法水泥回转窑工艺及设备概述1.3.3 几种典型分解炉的结构特征简介几种典型分解炉的结构特征简介 评议分解炉的特征要点：评议分解炉的特征要点：（1）气体流动：）气体流动：气体进入方式：窑气进入方式气体进入方式：窑气进入方式 空气进入方式空气进入方式（2）下料点的位置：燃料喷口）下料点的位置：燃料喷口 生料入口生料入口（3）分解炉的温度）分解炉的温度（4）燃料燃烧条件）燃料燃烧条件（5）粉料与气体的停留时间）粉料与气体的停留时间新型干法水泥回转窑工艺及设备概述(1)、NSF型和型和 CSF型型NSF型炉：型炉：结
23、构：结构：上部：圆柱上部：圆柱+圆锥体，圆锥体，为反应室为反应室下部：旋转涡壳下部：旋转涡壳涡旋室涡旋室特点：特点：气体：气体：窑气、预热空气经涡旋室混合后窑气、预热空气经涡旋室混合后 形成喷旋叠加的湍流运动混合，形成喷旋叠加的湍流运动混合，回旋进入反应室回旋进入反应室 燃料：通过几个喷煤嘴从漩涡室顶侧向下燃料：通过几个喷煤嘴从漩涡室顶侧向下 斜喷入三次风的空气流中，部分燃料斜喷入三次风的空气流中，部分燃料 开始燃烧，边燃烧边进入反应室。开始燃烧，边燃烧边进入反应室。生料：分两部分，一部分从反应室锥体部加生料：分两部分，一部分从反应室锥体部加 入，另一部分从上升烟道中加入。入，另一部分从上升烟
24、道中加入。优点：气固之间的混合得到了改善，燃料燃烧完全，碳酸盐的优点：气固之间的混合得到了改善，燃料燃烧完全，碳酸盐的 分解程度高，热耗低。分解程度高，热耗低。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述CSF型型（在在NSF上改进）上改进）主要改进：主要改进：1）在分解炉上部设置了一个涡流室，）在分解炉上部设置了一个涡流室，使炉气呈螺旋形出炉。使炉气呈螺旋形出炉。2）将分解炉与预热器之间的联接管）将分解炉与预热器之间的联接管道延长道延长-相当于增加了分解炉的容相当于增加了分解炉的容积积)，其效果是延长了生料在分解炉，其效果是延长了生料在分解炉内的停留时间，使得碳酸盐的分解内的停留时间，使得碳酸盐的分解程
25、度更高，更重要的是有利于使用程度更高，更重要的是有利于使用燃烧速度较慢的一些燃料。燃烧速度较慢的一些燃料。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述(2)RSP型炉：型炉：新型干法水泥回转窑工艺及设备概述RSP型炉：型炉：结构：左部：混合室（结构：左部：混合室（MC室）室）右部：上部旋风预燃室右部：上部旋风预燃室(SB炉炉)下部涡旋分解室下部涡旋分解室(SC炉炉)特点：特点：燃料：在旋风预燃室喷入，与热空气直接接触而燃烧，燃料：在旋风预燃室喷入，与热空气直接接触而燃烧，燃烧效果好。燃烧效果好。生料：从生料：从SC室喂入，被三次风分散。室喂入，被三次风分散。气体：气体：窑气经上升管道喷腾进入，热空气从窑气
26、经上升管道喷腾进入，热空气从SC炉的内侧炉的内侧 以切线方向送入，两股气流一起进入混合室。以切线方向送入，两股气流一起进入混合室。优点：对燃料适应性强优点：对燃料适应性强缺点：结构比较复杂，系统通风调节比较困难，流动阻力损失大。缺点：结构比较复杂，系统通风调节比较困难，流动阻力损失大。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述改进型改进型RSP型炉：型炉：新型干法水泥回转窑工艺及设备概述（3）SLC分解炉分解炉 结构：上部：缩口结构：上部：缩口 中部：中部：圆柱体圆柱体 下部：圆锥体下部：圆锥体 特点特点燃料：燃料：喷嘴布置在喷腾处，与喷腾而入喷嘴布置在喷腾处，与喷腾而入 的空气充分燃烧，燃烧效果好。的
27、空气充分燃烧，燃烧效果好。生料：生料：生料分两次加入，分散效果好生料分两次加入，分散效果好气体：气体：三次风喷腾而入，无窑气进入。三次风喷腾而入，无窑气进入。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述SLC-S分解炉分解炉SLC-D分解炉分解炉新型干法水泥回转窑工艺及设备概述新型干法水泥回转窑工艺及设备概述新型干法水泥回转窑工艺及设备概述(4)D-D炉：炉：结构：上部：圆柱体结构：上部：圆柱体 中部：圆柱体中部：圆柱体 下部：倒锥体下部：倒锥体 两个圆柱体之间设有缩口，形成二次喷两个圆柱体之间设有缩口，形成二次喷腾。强化气流与生料间混合腾。强化气流与生料间混合气体：三次风径向而入，窑气喷腾进入气体：三次
28、风径向而入，窑气喷腾进入燃料：分两部分，燃料：分两部分，90%的燃料在三次风处的燃料在三次风处 进入，与空气充分进入，与空气充分 燃烧。燃烧。10%的的 在下部倒锥体进入。燃料燃烧处在下部倒锥体进入。燃料燃烧处 于还原态于还原态生料：生料在中部圆柱体进入，生料：生料在中部圆柱体进入，处于悬浮态处于悬浮态根据工艺性能分四个区段：根据工艺性能分四个区段：第一区：为脱第一区：为脱NOx的还原区，位于的还原区，位于 D-D分解炉底部倒锥体部分；分解炉底部倒锥体部分；第二区：为生料分解及燃料燃烧区，位于第二区：为生料分解及燃料燃烧区，位于D-D分解炉中部圆筒中线之下部位；分解炉中部圆筒中线之下部位；第三
29、区：为主燃烧区，位于第三区：为主燃烧区，位于D-D分解炉圆筒部分中线之上分解炉圆筒部分中线之上第四区：为完全燃烧区，位于上部第四区：为完全燃烧区，位于上部 圆柱体内圆柱体内新型干法水泥回转窑工艺及设备概述（5）NKSV型炉：型炉：结构：结构：上部：圆柱体上部：圆柱体 中部：圆柱体中部：圆柱体 下部：倒锥体下部：倒锥体 两个圆柱体之间设有缩口，形成二两个圆柱体之间设有缩口，形成二次喷腾。强化气流与生料间混合次喷腾。强化气流与生料间混合气体：气体：三次风切向旋转而入，窑气喷三次风切向旋转而入，窑气喷腾进入。腾进入。燃料：燃料：分两部分，主喷嘴在三次风管分两部分，主喷嘴在三次风管上方，与空气充分上方
30、，与空气充分 燃烧，辅助喷嘴燃烧，辅助喷嘴在下部倒锥体进入。燃料燃烧处在下部倒锥体进入。燃料燃烧处 于还原态于还原态生料：生料：分两部分一部分从三次风管上分两部分一部分从三次风管上部喂入，一部分则从中部圆柱体喂入部喂入，一部分则从中部圆柱体喂入。根据工艺性能分四个部分：根据工艺性能分四个部分：喷腾床、旋流室、辅助喷腾床、混合室喷腾床、旋流室、辅助喷腾床、混合室新型干法水泥回转窑工艺及设备概述（5）N-MFC型炉：型炉：结构：结构：上部：圆柱体上部：圆柱体 下部：倒锥体下部：倒锥体气体：气体：三次风切向而入，流化空气入炉窑三次风切向而入，流化空气入炉窑气喷腾进入。气喷腾进入。燃料：燃料：从倒锥体
31、下部进入，与流化空气从倒锥体下部进入，与流化空气 直接接触。直接接触。生料：生料：从倒锥体上部进入从倒锥体上部进入 根据工艺性能分四个区：根据工艺性能分四个区：流化区、供气区（涡流区）、流化区、供气区（涡流区）、稀薄流化区、悬浮区稀薄流化区、悬浮区新型干法水泥回转窑工艺及设备概述（6）Prepol(普列波尔系列与普列波尔系列与Pyroclon(派洛克朗派洛克朗）（7）国内开发的分解炉炉型（）国内开发的分解炉炉型（P67表表1.9）1.4 回转窑与冷却机回转窑与冷却机新型干法水泥回转窑工艺及设备概述填充率：填充率：517（扇面面积与窑内横断面面积之（扇面面积与窑内横断面面积之比的百分数，为回转窑
32、内的物料比的百分数，为回转窑内的物料填充率）填充率）回转窑的工作原理：回转窑的工作原理：n窑内有过渡带、烧成带、冷却带。窑内有过渡带、烧成带、冷却带。n回转窑是一个燃烧装置、热交换装置、化学反应器、输送设备回转窑是一个燃烧装置、热交换装置、化学反应器、输送设备新型干法水泥回转窑工艺及设备概述1.4.2 水泥熟料冷却机水泥熟料冷却机 1.4.2.1概述概述1、水泥熟料冷却机的功能与作用：、水泥熟料冷却机的功能与作用：(1)作为工艺设备：它承担对高温熟料的骤冷任务，骤冷可以阻作为工艺设备：它承担对高温熟料的骤冷任务，骤冷可以阻止水泥熟料中矿物晶体的长大，特别是阻止止水泥熟料中矿物晶体的长大，特别是
33、阻止C3S晶体的长大，还晶体的长大，还可以使液相凝固成玻璃体，使可以使液相凝固成玻璃体，使Mgo及及C3A大部分固定在玻璃体内，大部分固定在玻璃体内，提高水泥熟料的活性，防止提高水泥熟料的活性，防止-C2S向向r rC2S的转变。的转变。(2)作为热工设备：冷却水泥熟料，并对入窑二次风，入炉三次作为热工设备：冷却水泥熟料，并对入窑二次风，入炉三次风的加热升温任务，有利于燃料的着火和预燃、风的加热升温任务，有利于燃料的着火和预燃、(3)作为热回收设备：对出窑熟料携带出去的大量热焓进行回收。作为热回收设备：对出窑熟料携带出去的大量热焓进行回收。（回收的热量约（回收的热量约12501650kJ/kg
34、熟料）熟料）（4）作为输送设备：输送水泥熟料）作为输送设备：输送水泥熟料新型干法水泥回转窑工艺及设备概述冷却机的评价指标：冷却机的评价指标：1、冷却机三个效率、冷却机三个效率热效率：从出窑孰料中回收、且重新入水泥熟料烧成系统的总热效率：从出窑孰料中回收、且重新入水泥熟料烧成系统的总热量与出窑熟料物理热的百分比热量与出窑熟料物理热的百分比 QR.l-从出窑水泥熟料中回收的且重新入水泥熟料烧成系统的总热量从出窑水泥熟料中回收的且重新入水泥熟料烧成系统的总热量 Q。出窑熟料的物理热，出窑熟料的物理热，kJ/kg熟料；熟料；Qloss.s冷却机总的热损失，冷却机总的热损失，kJ/kg熟料；熟料；Qai
35、r冷却机排出气体冷却机排出气体(包括余风和煤磨干燥风包括余风和煤磨干燥风)带走的物理热，带走的物理热，kJ/kg熟料；熟料；Qm出冷却机水泥熟料带走的物理热，出冷却机水泥熟料带走的物理热，kJkg熟料；熟料；Qdis.l冷却机散热损失冷却机散热损失Qsec.a入窑二次风的物理热入窑二次风的物理热kJ/kg熟料；熟料；Qtec.a入窑三次风的物理热入窑三次风的物理热kJ/kg熟料；熟料；新型干法水泥回转窑工艺及设备概述 冷却效率：冷却效率：从出窑熟料中回收的总热量与出窑熟料物理热的百分比从出窑熟料中回收的总热量与出窑熟料物理热的百分比空气升温效率：空气升温效率：离开冷却机第离开冷却机第i i个室
36、的冷却空气和鼓入该个室的冷却空气和鼓入该室室冷却空气之冷却空气之间的温度差与该室内水泥熟料的平均温度之比间的温度差与该室内水泥熟料的平均温度之比ta1i、ta2i分别为鼓入和离开冷却机第分别为鼓入和离开冷却机第i室的冷却空气温度，室的冷却空气温度，；tclin在冷却机第在冷却机第i室内篦板上熟料的平均温度，室内篦板上熟料的平均温度，一般用进、出该室的水泥熟料之间的一般用进、出该室的水泥熟料之间的对数平均温度对数平均温度来进行计算。来进行计算。水泥熟料冷却机的这三个效率越大越好，水泥熟料冷却机的这三个效率越大越好，一般一般cLcL为为4080，cL为为4080,i0.2时，就会报警，时，就会报警
37、，u若预热器出口处气体中的若预热器出口处气体中的(CO+H2)0.6，则要自动跳闸，则要自动跳闸，以保证安全。以保证安全。指示出窑内、分解炉内指示出窑内、分解炉内或全窑窑系统燃料、燃或全窑窑系统燃料、燃烧情况、通风情况、漏烧情况、通风情况、漏风情况风情况新型干法水泥回转窑工艺及设备概述(3)回转窑窑尾气体温度回转窑窑尾气体温度 回转窑窑尾气体温度可以反映出窑内热力分布，回转窑窑尾气体温度可以反映出窑内热力分布，(4)分解炉或最下一级旋风筒出口气体的温度分解炉或最下一级旋风筒出口气体的温度 对于对于NSP系统，最下一级旋风筒出口气体的温度值表征着预系统，最下一级旋风筒出口气体的温度值表征着预热生
38、料在分解炉内的预分解状况。这个值的控制范围热生料在分解炉内的预分解状况。这个值的控制范围860890。烧成带熟料温度烧成带熟料温度 燃烧过程中燃烧过程中NOx生成量与燃料中含氮量多少、助燃空气中含生成量与燃料中含氮量多少、助燃空气中含氮量多少有关，过剩空气系数和燃烧温度有关。氮量多少有关，过剩空气系数和燃烧温度有关。在回转窑系统中测量在回转窑系统中测量NOx的含量，一方面是为了控制其排放浓的含量，一方面是为了控制其排放浓度，以保护环境；另一方面检测控制烧成带温度度，以保护环境；另一方面检测控制烧成带温度新型干法水泥回转窑工艺及设备概述1.5.2 防止结皮堵塞的事故防止结皮堵塞的事故 结皮定义：
39、指生料在设备内的边壁上或联结管道内的边壁结皮定义：指生料在设备内的边壁上或联结管道内的边壁上逐步分层粘挂而形成的疏松、层状的覆盖物。上逐步分层粘挂而形成的疏松、层状的覆盖物。结皮的危害：会使正常的气流流动和物料运动受阻，造成结皮的危害：会使正常的气流流动和物料运动受阻，造成堵塞，严重时还会导致生产上停产的事故发生。堵塞，严重时还会导致生产上停产的事故发生。结皮的原因：是含有挥发性有害成分（结皮的原因：是含有挥发性有害成分（R2O，S，C1-等）的等）的生料在较低温度下就能产生小部份熔融物，称为湿液薄膜，生料在较低温度下就能产生小部份熔融物，称为湿液薄膜，物料表面的粘膜再与纤维状或网状物质物料表
40、面的粘膜再与纤维状或网状物质(硫酸盐硫酸盐)交织在一起交织在一起就会形成结皮。就会形成结皮。结皮结皮形成：碱在预热生料中的富集。形成：碱在预热生料中的富集。碱的来源：主要是粘土质原料及泥灰质石灰岩，小部分来自碱的来源：主要是粘土质原料及泥灰质石灰岩，小部分来自燃料煤燃料煤碱富集碱富集”现象与新型干法水泥熟料烧成系统中碱的现象与新型干法水泥熟料烧成系统中碱的“内循内循环环”、“碱的外循环碱的外循环”有关。有关。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述“碱的内循环碱的内循环”：由生料及燃料带入的碱、氯、由生料及燃料带入的碱、氯、硫的化合物在回转窑内的高温带硫的化合物在回转窑内的高温带逐步挥发出来呈气态，逐
41、步挥发出来呈气态，(挥发顺挥发顺序为碱的氢氧化物、碱的氧化物，序为碱的氢氧化物、碱的氧化物，碱的硫酸盐，挥发出来的碱、氯、碱的硫酸盐，挥发出来的碱、氯、硫是以气相的形式与出窑废气一硫是以气相的形式与出窑废气一起被带到窑尾系统，随着温度的起被带到窑尾系统，随着温度的降低，挥发物冷凝在生料粉的表降低，挥发物冷凝在生料粉的表面上，特别是面上，特别是K2O在预热器中的在预热器中的冷凝率高达冷凝率高达8l%95%；Na2O的的冷凝率较低。冷凝的碱、氯、硫冷凝率较低。冷凝的碱、氯、硫随生料又重新回到回转窑中，这随生料又重新回到回转窑中，这样循环往复，逐渐积聚起来，当样循环往复，逐渐积聚起来，当该系统中的碱
42、、氯、硫挥发物达该系统中的碱、氯、硫挥发物达到一定浓度时，挥发物含量才能到一定浓度时，挥发物含量才能够保持大体上不变，但其浓度却够保持大体上不变，但其浓度却远远高于入系统生料或出系统熟远远高于入系统生料或出系统熟料中碱、氯、硫的含量。这就是料中碱、氯、硫的含量。这就是所谓的所谓的“碱的内循环碱的内循环”现象。现象。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述“碱的外循环碱的外循环”：被预热器后面的收尘系统被预热器后面的收尘系统收集下来的飞灰，如果重新收集下来的飞灰，如果重新随生料入悬浮预热器预热，随生料入悬浮预热器预热，而后进入分解炉，再到回转而后进入分解炉，再到回转窑内煅烧，就会将其中的碱窑内煅烧，就会
43、将其中的碱成分重新带入到煅烧系统中，成分重新带入到煅烧系统中，这样的碱循环被称为这样的碱循环被称为“碱的碱的外循环外循环”现象。现象。结皮的形成还与煤灰的成结皮的形成还与煤灰的成分有关，如果煤灰属低熔点分有关，如果煤灰属低熔点灰分，它在高温气流中必然灰分，它在高温气流中必然会过早地出现液相，从而促会过早地出现液相，从而促进了结皮的形成。进了结皮的形成。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述防止堵塞事故措施：防止堵塞事故措施：(1)要保证均衡稳定的操作。要保证均衡稳定的操作。u 若系统中的加料量突然减少，则高温气流中多余的热量就会若系统中的加料量突然减少，则高温气流中多余的热量就会使生料的温度骤升，会
44、导致预热生料因温度升高而发粘，造成使生料的温度骤升，会导致预热生料因温度升高而发粘，造成结皮堵塞，结皮堵塞，u若来料量突然加大，有可能会直接导致旋风筒中锥体部分的若来料量突然加大，有可能会直接导致旋风筒中锥体部分的物料发生堵塞而影响整个系统的工作。物料发生堵塞而影响整个系统的工作。(2)要对原料、燃料中的碱、氯、硫等有害成分进行限制。要对原料、燃料中的碱、氯、硫等有害成分进行限制。新型干法窑对生料的一般要求：新型干法窑对生料的一般要求：碱含量碱含量(R2O)1.5，氯含量，氯含量(C1-)0.015；燃料中硫含量燃料中硫含量(S)1.3；强调硫碱比接近于；强调硫碱比接近于1；避免使用高；避免使
45、用高 灰分及灰分熔点低的煤。灰分及灰分熔点低的煤。(3)利用空气炮技术以及经常定期清扫。利用空气炮技术以及经常定期清扫。(4)采用旁路放风技术。采用旁路放风技术。(5)在因碱富集结皮而容易发生堵塞的直筒部位多加生料，这在因碱富集结皮而容易发生堵塞的直筒部位多加生料，这样可以减轻结皮程度，甚至消除此处的结皮。样可以减轻结皮程度，甚至消除此处的结皮。新型干法水泥回转窑工艺及设备概述固体燃料煤燃烧方法固体燃料煤燃烧方法1.6 固体燃料煤的燃烧设备固体燃料煤的燃烧设备层燃燃烧法层燃燃烧法(直接燃烧未经加工的块煤直接燃烧未经加工的块煤)沸腾燃烧法沸腾燃烧法(将低质、劣质碎煤用流态将低质、劣质碎煤用流态化
46、的原理进行燃烧化的原理进行燃烧)煤粉燃烧法煤粉燃烧法(先将原煤烘于同时粉磨成先将原煤烘于同时粉磨成煤粉，然后将煤粉用喷燃法进行燃烧煤粉，然后将煤粉用喷燃法进行燃烧)1.8.1 煤粉燃烧技术煤粉燃烧技术 将煤在煤磨中磨成一定细度的煤粉，并对其进行烘干。将煤在煤磨中磨成一定细度的煤粉，并对其进行烘干。再通过小量的空气以一定的动量携带煤粉送至需要煤粉燃烧再通过小量的空气以一定的动量携带煤粉送至需要煤粉燃烧的地方进行燃烧以放出热量。的地方进行燃烧以放出热量。p输送煤的空气为一次空气或一次风，输送煤的空气为一次空气或一次风，p从其他地方送至煤粉燃烧处的从其他地方送至煤粉燃烧处的(热热)空气被称为助燃空气
47、。空气被称为助燃空气。p燃烧煤粉所用的装置为喷煤管（煤粉喷嘴）燃烧煤粉所用的装置为喷煤管（煤粉喷嘴）新型干法水泥回转窑工艺及设备概述1、水泥回转窑内的煤粉燃烧特点：、水泥回转窑内的煤粉燃烧特点：具有一定动量的空气具有一定动量的空气(一次风一次风)携带一定量的煤粉喷入水泥回携带一定量的煤粉喷入水泥回转窑内实现着火燃烧。煤粉喷入水泥回转窑内后，再与大量来自转窑内实现着火燃烧。煤粉喷入水泥回转窑内后，再与大量来自于水泥熟料冷却机的预热空气于水泥熟料冷却机的预热空气(二次风二次风)相接触，在二次风的助燃相接触，在二次风的助燃下，煤粉实现完全燃烧，从而形成了一个具有一定长度、刚度和下，煤粉实现完全燃烧，
48、从而形成了一个具有一定长度、刚度和形状的稳定火焰。形状的稳定火焰。2、喷煤管、喷煤管单通道单通道三通道三通道多通道多通道新型干法水泥回转窑工艺及设备概述新型干法水泥回转窑工艺及设备概述新型干法水泥回转窑工艺及设备概述新型干法水泥回转窑工艺及设备概述新型干法水泥回转窑工艺及设备概述1.8.2沸腾燃烧室沸腾燃烧室新型干法水泥回转窑工艺及设备概述1.7 水泥窑系统选用耐火材料简介水泥窑系统选用耐火材料简介1、水泥窑系统选用耐火材料的原则如下、水泥窑系统选用耐火材料的原则如下(1)根据生产方法和窑型选用耐火材料根据生产方法和窑型选用耐火材料(2)根据窑的规格选用耐火材料根据窑的规格选用耐火材料(3)根
49、据所用原料、燃料的性质选用耐火材料根据所用原料、燃料的性质选用耐火材料(4)根据窑内的热负荷选用耐火材料根据窑内的热负荷选用耐火材料5)根据窑内应力分布、热应力分布的情况选用耐火材料根据窑内应力分布、热应力分布的情况选用耐火材料新型干法水泥回转窑工艺及设备概述2）回转窑烧成带）回转窑烧成带要求：要求：回转窑烧成带的耐火衬料主要受到高温冲击和化学回转窑烧成带的耐火衬料主要受到高温冲击和化学侵蚀侵蚀(碱性侵蚀碱性侵蚀)，因此要求使用具有足够的耐火度和高温下，因此要求使用具有足够的耐火度和高温下易挂窑皮的耐火材料，易挂窑皮的耐火材料，选用：镁砖、铬镁质砖；选用：镁砖、铬镁质砖；2、窑外分解窑系统用的
50、耐火材料、窑外分解窑系统用的耐火材料 1）回转窑卸料口和冷却带）回转窑卸料口和冷却带 要求：要求：两处的耐火衬料由于受高温熟料、二次空气及高温两处的耐火衬料由于受高温熟料、二次空气及高温 火焰的共同作用，机械磨损和化学侵蚀很强烈。因此火焰的共同作用，机械磨损和化学侵蚀很强烈。因此 要求具有良好的耐磨性、抗渣性和耐热震性。要求具有良好的耐磨性、抗渣性和耐热震性。选用：选用：冷却带一般使用冷却带一般使用I级高铝砖级高铝砖(A12O3含量为含量为65-75)、耐热震高铝砖、尖晶石砖、铬镁砖以及磷酸盐砖等；耐热震高铝砖、尖晶石砖、铬镁砖以及磷酸盐砖等；卸料口常用高铝砖、耐火混凝土卸料口常用高铝砖、耐火
