第5章熟料煅燒技術(shù)水泥工藝學(xué)精品課程

1、 5-1 5-1 生料在煅燒過程中的物理化學(xué)變化生料在煅燒過程中的物理化學(xué)變化 5-2 5-2 熟料形成的熱化學(xué)熟料形成的熱化學(xué) 5-7 5-7 熟料煅燒工藝技術(shù)的改造熟料煅燒工藝技術(shù)的改造 5-6 5-6 水泥熟料煅燒技術(shù)的發(fā)展水泥熟料煅燒技術(shù)的發(fā)展 5-5 5-5 水泥熟料的煅燒方法及設(shè)水泥熟料的煅燒方法及設(shè)備備 5-4 5-4 揮發(fā)性組分及其他微量元素的作用揮發(fā)性組分及其他微量元素的作用 5-3 5-3 礦化劑、晶種對(duì)熟料煅燒和質(zhì)量影響礦化劑、晶種對(duì)熟料煅燒和質(zhì)量影響第五章第五章 熟料煅燒技術(shù)熟料煅燒技術(shù)n生料生料在水泥窯窯內(nèi)經(jīng)過連續(xù)加熱加熱，高溫煅燒至部分熔熔融融，經(jīng)過一系列的物理化學(xué)

2、反應(yīng)物理化學(xué)反應(yīng)，得以硅酸鈣硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料熟料的工藝過程過程叫硅酸鹽水泥熟料的煅燒，簡稱煅燒。煅燒煅燒n干燥（自由水蒸發(fā)）干燥（自由水蒸發(fā)） 吸熱n粘土質(zhì)原料脫水粘土質(zhì)原料脫水 吸熱吸熱n碳酸鹽分解碳酸鹽分解 強(qiáng)吸強(qiáng)吸熱熱n固相反應(yīng)固相反應(yīng) 放熱放熱n熟料燒結(jié)熟料燒結(jié) 微吸熱n熟料冷卻熟料冷卻 放熱5.1生料在煅燒過程中 的物理化學(xué)變化一、干燥與脫水一、干燥與脫水n（一）干燥（一）干燥n自由水的蒸發(fā)。自由水的蒸發(fā)。n含水量與生產(chǎn)方法和窯型有關(guān)（含水量增加熱耗增加）含水量與生產(chǎn)方法和窯型有關(guān)（含水量增加熱耗增加）n（二）脫水（二）脫水n粘土質(zhì)原料脫去化合水（結(jié)構(gòu)水和層間吸附水）

3、粘土質(zhì)原料脫去化合水（結(jié)構(gòu)水和層間吸附水）n高嶺土（高嶺土（alal2 2oo3 32sio2sio2 22h2h2 2oo）脫水后變成無定形的脫水后變成無定形的alal2 2oo3 32sio2sio2 2，這些無定形物具有較高的，這些無定形物具有較高的活性活性 （高嶺土活性高，蒙脫石，伊利石活性低高嶺土活性高，蒙脫石，伊利石活性低）o2h2oalo2h2oal22326005002232siosio一、干燥與脫水一、干燥與脫水n反應(yīng)式：反應(yīng)式：mgco3mgo+co2-q caco3cao +co2-q 反應(yīng)溫度：反應(yīng)溫度： mgco3 始于402408最高700 caco3 600 開始

4、，812928 快速分解二、碳酸鹽分解二、碳酸鹽分解( (一一) )碳酸鈣分解反應(yīng)的特點(diǎn)碳酸鈣分解反應(yīng)的特點(diǎn)n反應(yīng)特點(diǎn)：反應(yīng)特點(diǎn)： 可逆反應(yīng)（溫度，可逆反應(yīng)（溫度， coco2 2分壓分壓 ） 強(qiáng)吸熱反應(yīng)（分解所需熱量強(qiáng)吸熱反應(yīng)（分解所需熱量: :濕法濕法1/31/3，干法，干法1/21/2） 燒失量大燒失量大(co(co2 2) ) 分解溫度與分解溫度與 coco2 2分壓分壓 和礦物結(jié)晶程度有關(guān)和礦物結(jié)晶程度有關(guān) ( (圖圖5.1)5.1)n（ coco2 2分壓分壓 大，分解溫度高，伴生礦物和雜質(zhì)降低分大，分解溫度高，伴生礦物和雜質(zhì)降低分解溫度，結(jié)晶，分解溫度高解溫度，結(jié)晶，分解溫度高）

5、( (一一) )碳酸鈣分解反應(yīng)的特點(diǎn)碳酸鈣分解反應(yīng)的特點(diǎn)n圖圖5.25.2n1 1、氣流向顆粒表面?zhèn)鳠幔ā饬飨蝾w粒表面?zhèn)鳠幔ㄎ锢磉^程）物理過程） n2 2、熱量由表面以傳導(dǎo)方式向分解面?zhèn)鬟f；、熱量由表面以傳導(dǎo)方式向分解面?zhèn)鬟f； （物理過程）物理過程） n3 3、碳酸鈣在一定溫度下，繼續(xù)分解、吸收熱量并放出、碳酸鈣在一定溫度下，繼續(xù)分解、吸收熱量并放出coco2 2； （化學(xué)過程）化學(xué)過程） n4 4、放出的、放出的coco2 2從分解面通過從分解面通過caocao層，向四周進(jìn)行內(nèi)部擴(kuò)層，向四周進(jìn)行內(nèi)部擴(kuò)散；散； （物理過程）物理過程） n5 5、擴(kuò)散到顆粒邊緣的、擴(kuò)散到顆粒邊緣的coco2

6、2，通過邊界層向介質(zhì)擴(kuò)散。，通過邊界層向介質(zhì)擴(kuò)散。 （物理過程）物理過程） ( (二二) )碳酸鈣分解過程碳酸鈣分解過程n1.0cm 傳熱傳質(zhì)占主導(dǎo)n0.2cm物理和化學(xué)過程同樣重要n30m化學(xué)反應(yīng)占主導(dǎo)（coco2 2分壓）（懸?。┓謮海☉腋。﹏回轉(zhuǎn)窯（堆積）回轉(zhuǎn)窯（堆積）n立窯（料球顆粒大）立窯（料球顆粒大）n懸浮預(yù)熱器和分解爐內(nèi)懸浮預(yù)熱器和分解爐內(nèi) 研究表明n石灰質(zhì)原料的特性（石灰質(zhì)原料的特性（伴生礦物和雜質(zhì)、結(jié)晶伴生礦物和雜質(zhì)、結(jié)晶）n生料細(xì)度和顆粒級(jí)配（比表面積）生料細(xì)度和顆粒級(jí)配（比表面積）n生料懸浮分散程度（傳熱面積）生料懸浮分散程度（傳熱面積）n溫度（高，快，熱耗增，結(jié)皮，堵

7、塞）溫度（高，快，熱耗增，結(jié)皮，堵塞）n窯系統(tǒng)的窯系統(tǒng)的coco2 2分壓分壓n生料中粘土質(zhì)組分的性質(zhì)（生料中粘土質(zhì)組分的性質(zhì)（活性高，則能直接與碳酸鈣活性高，則能直接與碳酸鈣發(fā)生反應(yīng)，可以促進(jìn)碳酸鈣的分解過程發(fā)生反應(yīng)，可以促進(jìn)碳酸鈣的分解過程 ）（三）影響反應(yīng)速度的因素（三）影響反應(yīng)速度的因素（一）反應(yīng)過程（一）反應(yīng)過程ncaocao與與siosio2 2、alal2 2oo3 3、fefe2 2oo3 3進(jìn)行固相反應(yīng)生成進(jìn)行固相反應(yīng)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 應(yīng)應(yīng)n800

8、ncao+ al2o3 caoal2o3 （ca）n cao+ fe2o3 caofe2o3 （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）110012

9、00大量形成c3a c4af c2s含量達(dá)最大值n反應(yīng)特點(diǎn)：反應(yīng)特點(diǎn)： 多級(jí)反應(yīng) 放熱反應(yīng)三固三固 相相 反反 應(yīng)應(yīng)n（二）影響固相反應(yīng)的主要因素（二）影響固相反應(yīng)的主要因素n1 1、生料細(xì)度及其均勻程度；（比表面積、充分接觸）、生料細(xì)度及其均勻程度；（比表面積、充分接觸）n2 2、原料物理性質(zhì)（結(jié)晶，慢，磨細(xì)）；、原料物理性質(zhì)（結(jié)晶，慢，磨細(xì)）；n3 3、溫度對(duì)固相反應(yīng)的影響；、溫度對(duì)固相反應(yīng)的影響；n4 4、礦化劑。、礦化劑。三固三固 相相 反反 應(yīng)應(yīng) 熟料燒結(jié)過程：熟料燒結(jié)過程： 當(dāng)物料溫度升高到最低共熔溫度后，c3a、c4af、mgo、r2o等熔融成液相。c2s、cao逐步溶解于液相中

10、， c2s吸收cao形成c3s。 反應(yīng)式： c2s+ cao c3s 隨著溫度的升高和時(shí)間延長，液相量增加，液相粘度降低， c2s、cao不斷溶解、擴(kuò)散， c3s晶核不斷形成，并逐漸發(fā)育、長大，形成幾十微米大小、發(fā)育良好的阿利特晶體。晶體不斷重排、收縮、密實(shí)化，物料逐漸由疏松狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樯珴苫液凇⒔Y(jié)構(gòu)致密的熟料。c3s的形成熟料燒結(jié)四、熟四、熟 料料 燒燒 結(jié)結(jié) 條件：條件： 溫度：溫度：130014501300 液相量：液相量： 20%30% 時(shí)間：時(shí)間： 1020min四、熟四、熟 料料 燒燒 結(jié)結(jié)n1. 1.最低共熔溫度最低共熔溫度（組分多，溫度低，表（組分多，溫度低，表5.25.2）n2

11、.2.液相量液相量（一般為一般為202030%30%； ）（液相量與煅燒溫度、組分含量有關(guān)）（液相量與煅燒溫度、組分含量有關(guān)）n3.3.液相粘度液相粘度（小，擴(kuò)散快）（小，擴(kuò)散快）（alal，fefe有關(guān)圖有關(guān)圖5.55.5，溫度圖，溫度圖5.45.4，組分，圖，組分，圖5.65.6）n4.4.液相的表面張力液相的表面張力（小，潤濕，利于固液反應(yīng)小，潤濕，利于固液反應(yīng)）（溫度、組成、結(jié)構(gòu)）圖（溫度、組成、結(jié)構(gòu)）圖5.75.7n5.c5.c2 2s s、caocao溶于液相的速率溶于液相的速率（速率愈大速率愈大，c c3 3s s的成核與發(fā)育的成核與發(fā)育愈快愈快 ）（粒徑，粘度）表（粒徑，粘度）

12、表5.45.4，圖，圖5.85.8（二）影響熟料燒結(jié)過程的因素（二）影響熟料燒結(jié)過程的因素n熟料的冷卻：熟料的冷卻：燒成溫度常溫?zé)蓽囟瘸厝垠w晶化凝固熟料顆粒結(jié)構(gòu)形成（凝固和相變）熔體晶化凝固熟料顆粒結(jié)構(gòu)形成（凝固和相變）c c2 2s s的多晶轉(zhuǎn)變的多晶轉(zhuǎn)變c c3 3s s分解分解n冷卻目的：冷卻目的：改善熟料質(zhì)量與易磨性；改善熟料質(zhì)量與易磨性；降低熟料的溫度，便于運(yùn)輸（安全）、儲(chǔ)存（砼開裂）降低熟料的溫度，便于運(yùn)輸（安全）、儲(chǔ)存（砼開裂） 和粉磨（假凝）和粉磨（假凝）回收熱量，預(yù)熱二次空氣，降低熱耗、提高熱利用率。回收熱量，預(yù)熱二次空氣，降低熱耗、提高熱利用率。n冷卻方式：冷卻方式：冷

13、卻速度慢（平衡冷卻）(45 /min)冷卻速度快急冷（淬冷）(1820 /min)五、熟五、熟 料料 的的 冷冷 卻卻 防止或減少防止或減少c c3 3s s的分解；的分解； 避免避免-c-c2 2s s轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成 -c -c2 2s s ； 改善了水泥安定性；改善了水泥安定性；( (mgomgo玻璃體易水化玻璃體易水化) ) 使熟料使熟料c c3 3a a晶體減少，提高水泥抗硫酸鹽性能；晶體減少，提高水泥抗硫酸鹽性能； 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快冷對(duì)改善熟料質(zhì)量的作用：n熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)與熱效

14、應(yīng)關(guān)系的方程式系的方程式n生料在煅燒過程中的物理化學(xué)變化生料在煅燒過程中的物理化學(xué)變化n吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)n表表5.55.5n5.2 . . 熟料形成的熱化學(xué)熟料形成的熱化學(xué)n1、定義定義：在一定生產(chǎn)條件下，用某一：在一定生產(chǎn)條件下，用某一基準(zhǔn)溫度基準(zhǔn)溫度（一（一般是般是0或或20）的）的干燥物料干燥物料，在，在沒有沒有任何任何物料損物料損失失和和熱量損失熱量損失的條件下，制成的條件下，制成1kg1kg同溫度同溫度的的熟料熟料所需所需要的要的熱量熱量稱為熟料的形成熱（熟料理論熱耗）。稱為熟料的形成熱（熟料理論熱耗）。n2、計(jì)算原理計(jì)算原理：理論熱耗理論熱耗=吸收的總熱量放出的總吸

15、收的總熱量放出的總熱量熱量，一般為，一般為16301800kj/kg-ck。（表（表5.6）n3、影響因素影響因素：熟料的形成熱是熟料形成在理論上消：熟料的形成熱是熟料形成在理論上消耗的熱，它僅與原、燃料的品種、性質(zhì)及熟料的化耗的熱，它僅與原、燃料的品種、性質(zhì)及熟料的化學(xué)成分與礦物組成、生產(chǎn)條件有關(guān)。學(xué)成分與礦物組成、生產(chǎn)條件有關(guān)。n一、熟料的形成熱（理論熱耗）一、熟料的形成熱（理論熱耗）n定義：每煅燒1kg1kg熟料熟料窯內(nèi)實(shí)際消耗的熱量稱為熟料實(shí)際熱耗，簡稱熟料熱耗，也叫熟料單位熱耗。n熱損失熱耗熟料形成熱，n降低熱耗，降低各種熱損失（廢氣、散熱等）。理論熱耗：理論熱耗：1630-1800

16、 kj/kg 1630-1800 kj/kg ；實(shí)際熱耗：實(shí)際熱耗：3400-7500kj/kg3400-7500kj/kg%100實(shí)際熱耗理論熱耗熱效率碳酸鈣分解吸熱量最大碳酸鈣分解吸熱量最大熟料冷卻放熱量最大熟料冷卻放熱量最大n二、熟料熱耗（二、熟料熱耗（實(shí)際熱耗）n1 1、生產(chǎn)方法與窯型；、生產(chǎn)方法與窯型；（干、濕，表（干、濕，表5.75.7）n2 2、廢氣余熱的利用；、廢氣余熱的利用；n3 3、生料組成（、生料組成（礦渣代替部分石灰石、石灰礦渣代替部分石灰石、石灰）、細(xì)）、細(xì)度及生料易燒性；度及生料易燒性；n4 4、燃料的燃燒情況；、燃料的燃燒情況；（不完全燃燒）（不完全燃燒）n5 5

17、、窯體的散熱損失、窯體的散熱損失（保溫）（保溫）；n6 6、礦體劑及微量元素的作用。、礦體劑及微量元素的作用。n（二）、影響熟料熱耗的因素n定義：定義：在煅燒過程中，能加速加速熟料礦物的形成，本身不參加反應(yīng)或只參加中間反應(yīng)的物質(zhì)。n類型：類型： 礦化劑（礦化劑（1 1種）種） 復(fù)合礦化劑（復(fù)合礦化劑（2 2種）種）石膏石膏螢石螢石重晶石重晶石螢石螢石磷石膏磷石膏- -螢石螢石n作用作用：加速分解反應(yīng)；加速固相反應(yīng)；降低液相出現(xiàn)的溫度；加速c3s的形成n使用礦化劑易引起的問題：使用礦化劑易引起的問題：凝結(jié)時(shí)間不正常，快凝或慢凝。一、 礦化劑含氟化合物：如：含氟化合物：如：cafcaf2 2( (

18、螢石螢石) )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：銅礦渣、磷礦渣如：銅礦渣、磷礦渣5.3礦化劑、晶種對(duì)熟料煅燒礦化劑、晶種對(duì)熟料煅燒和質(zhì)量的影響和質(zhì)量的影響n（一）作用機(jī)理（一）作用機(jī)理n1. 1.加速加速cacocaco3 3分解，促進(jìn)固相反應(yīng)（高溫，蒸汽）分解，促進(jìn)固相反應(yīng)（高溫，蒸汽）n反應(yīng)生成反應(yīng)生成sifsif4 4和和cafcaf2 2的在高溫，蒸汽作用下分解生成活性的在高溫，蒸汽作用下分解生成活性的的siosio2 2，caocao。2223242222242coohcafcacohfohsifsiohfhfcaoohcaf二、

19、氟化鈣的礦化作用2 2降低液相出現(xiàn)的溫度和粘度，促進(jìn)降低液相出現(xiàn)的溫度和粘度，促進(jìn)c c3 3s s形成形成n高溫，加入氟化鈣，高溫，加入氟化鈣，1%3%,燒成溫度下降燒成溫度下降50100液相含氟固溶體)(333)(32224311752323113022221040222295085022fsccafsccafsccafcaosccafsccafsccafsccafsiocao 二、氟化鈣的礦化作用n1.根據(jù)生料的易燒性決定是否采用（結(jié)晶（結(jié)晶siosio2 2 多，熔多，熔劑礦物多）劑礦物多）n2.用量適當(dāng)，一般小于1%n3.摻加量要均勻n4.摻有螢石的熟料應(yīng)急冷（12501250時(shí)螢石

20、促進(jìn)時(shí)螢石促進(jìn)c c3 3s s分解，分解， c c2 2s s 晶型轉(zhuǎn)變）晶型轉(zhuǎn)變）（二）使用礦化劑時(shí)注意事項(xiàng)n氧化氣氛氧化氣氛caocao soso3 3n還原氣氛還原氣氛cascas 2c2c2 2s scao cao （硫硅石）（硫硅石） 4cao4caoalal2 2oo3 3soso3 3（無水硫鋁酸鈣）早強(qiáng)，適量有利（無水硫鋁酸鈣）早強(qiáng)，適量有利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，同時(shí)少量的成，同時(shí)少量的casocaso4 4能穩(wěn)定能穩(wěn)定c c2 2s s晶型轉(zhuǎn)化晶型轉(zhuǎn)化n石膏摻量石膏摻量2%4

21、%2%4%，燒成溫度為，燒成溫度為13601370 ,13601370 ,當(dāng)摻量超當(dāng)摻量超過過5.3%5.3%時(shí)，游離時(shí)，游離caocao增加。增加。1050形成，形成，1300 分解為分解為42casosc和三硫酸鹽類礦化劑（石膏）熟料的形成過程比較復(fù)雜，影響因素多。（熟料的形成過程比較復(fù)雜，影響因素多。（khkh，imim， cafcaf2 2 /so /so3 3、燒成溫?zé)蓽囟榷龋?fù)合礦化劑應(yīng)用中應(yīng)注意的問題復(fù)合礦化劑應(yīng)用中應(yīng)注意的問題1. 1.不正常凝結(jié)問題及對(duì)策不正常凝結(jié)問題及對(duì)策急凝急凝 khkh偏低、煅燒溫度偏低、還原氣氛偏低、煅燒溫度偏低、還原氣氛慢凝慢凝 imim偏低、煅燒

22、溫度偏高、偏低、煅燒溫度偏高、 khkh偏高、偏高、mgomgo, , cafcaf2 2偏高偏高2.2.腐蝕、污染腐蝕、污染2 2、配料方案、配料方案復(fù)合礦化劑的摻加量率值（高復(fù)合礦化劑的摻加量率值（高khkh，低，低n,n,高高p p）配煤（少）配煤（少）3.3.生料均化與煅燒工藝生料均化與煅燒工藝生料成分均勻穩(wěn)定生料成分均勻穩(wěn)定采用黑生料、淺暗火操作（減少熱損失、采用黑生料、淺暗火操作（減少熱損失、f f，s s的揮發(fā)）的揮發(fā)）提高加料與卸料速度，加強(qiáng)中部通風(fēng)提高加料與卸料速度，加強(qiáng)中部通風(fēng)四復(fù)合礦化劑n1、晶種晶種：是晶體結(jié)晶過程的晶核晶核.(晶核劑、核化劑)n硅酸鹽水泥熟料。硅酸鹽水

23、泥熟料。n2、晶種技術(shù)：晶種技術(shù)：在入磨原材料入磨原材料中摻入少量少量的硅酸鹽水泥熟料熟料共同磨制出生料，業(yè)已存在的硅酸鹽水泥熟料礦物在煅燒過程煅燒過程中作為晶核劑誘導(dǎo)誘導(dǎo)水泥窯中物料迅速燒結(jié)燒結(jié)，從而達(dá)到提高熟料產(chǎn)量，降低煤耗目的的技術(shù)。五、晶種技術(shù)五、晶種技術(shù)（二）晶種摻加量及生產(chǎn)工藝的調(diào)整（二）晶種摻加量及生產(chǎn)工藝的調(diào)整晶種摻加量及生產(chǎn)工藝的調(diào)整晶種摻加量及生產(chǎn)工藝的調(diào)整n1.晶種及其摻加量（c3s，23.5%）n2.晶種加入工藝（單獨(dú)計(jì)量配料）n3.率值及熟料熱耗的調(diào)整中（高kh，高p，減煤）五、晶種技術(shù)五、晶種技術(shù)n使用礦化劑、晶種有積極的一面，也有消極的一面，如增加成本，有副作用等

24、，使用時(shí)應(yīng)注意：n1、根據(jù)實(shí)際情況考慮是否采用；n2、選擇合適的品種；n3、摻量要合適，計(jì)量要精確；n4、摻入要均勻；n5、相應(yīng)調(diào)整配料方案及操作措施；n6、礦化劑、晶種可以同時(shí)使用。六、使用礦化劑、晶種時(shí)的注意事項(xiàng)六、使用礦化劑、晶種時(shí)的注意事項(xiàng)n由原、燃料帶入的伴生組分。（由原、燃料帶入的伴生組分。（p19p19）n對(duì)熟料煅燒和質(zhì)量有不同程度的影響。對(duì)熟料煅燒和質(zhì)量有不同程度的影響。n有正作用也有副作用有正作用也有副作用n合理利用，化害為利合理利用，化害為利5.4 5.4 揮發(fā)性組分及揮發(fā)性組分及其他微量元素的作用其他微量元素的作用n揮發(fā)性組分：堿、氯、硫。揮發(fā)性組分：堿、氯、硫。n主要來

25、源：原料、燃煤主要來源：原料、燃煤n特點(diǎn)：特點(diǎn)：n（1 1）低溫下呈固態(tài)，高溫下?lián)]發(fā)成氣體；）低溫下呈固態(tài)，高溫下?lián)]發(fā)成氣體；n（2 2）當(dāng)其含量大時(shí)，可降低最低共熔溫度，）當(dāng)其含量大時(shí)，可降低最低共熔溫度，增加液相量，降低液相粘度，起助熔作用。增加液相量，降低液相粘度，起助熔作用。一、揮發(fā)性組分的影響一、揮發(fā)性組分的影響n1 1、揮發(fā)性組分的揮發(fā)凝聚循環(huán)、揮發(fā)性組分的揮發(fā)凝聚循環(huán)n堿、氯、硫化合物堿、氯、硫化合物n高溫分解、氣化和揮發(fā)低溫區(qū)窯尾高溫分解、氣化和揮發(fā)低溫區(qū)窯尾n凝聚、聚集、粘附于生料顆粒表面凝聚、聚集、粘附于生料顆粒表面n在循環(huán)過程中富集在循環(huán)過程中富集揮發(fā)性組分對(duì)新型干法水泥

26、生產(chǎn)的影響揮發(fā)性組分對(duì)新型干法水泥生產(chǎn)的影響n2、危害：n（1 1）結(jié)皮、堵塞：）結(jié)皮、堵塞：n結(jié)皮：物料在設(shè)備或氣體管道內(nèi)壁上逐步分層粘掛，結(jié)皮：物料在設(shè)備或氣體管道內(nèi)壁上逐步分層粘掛，形成疏松多孔的層狀覆蓋物；形成疏松多孔的層狀覆蓋物；n堵塞：窯后通風(fēng)系統(tǒng)或料流系統(tǒng)被結(jié)皮物料堵塞。堵塞：窯后通風(fēng)系統(tǒng)或料流系統(tǒng)被結(jié)皮物料堵塞。（不一定是堵死）（不一定是堵死）n（2 2）結(jié)大塊、結(jié)圈）結(jié)大塊、結(jié)圈揮發(fā)性組分對(duì)新型干法水泥生產(chǎn)的影響揮發(fā)性組分對(duì)新型干法水泥生產(chǎn)的影響3、防止措施：n3 3、防止措施：、防止措施：n（1 1）限制原燃料中堿、氯、硫的含量；）限制原燃料中堿、氯、硫的含量；n新型干法水

27、泥生產(chǎn)：新型干法水泥生產(chǎn)：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生料和燃料的硫堿比要生料和燃料的硫堿比要s/rs/rsoso3 3/ /（0.85k0.85k2 2o+1.29nao+1.29na2 2oo）n =0.60.8=0.60.8n（2 2）旁路放風(fēng)）旁路放風(fēng)n（3 3）及時(shí)清理：如定期用高壓風(fēng)吹掃結(jié)皮、空氣炮清除等）及時(shí)清理：如定期用高壓風(fēng)吹掃結(jié)皮、空氣炮清除等揮發(fā)性組分對(duì)新型干法水泥生產(chǎn)的影響揮發(fā)性組分對(duì)新型干法水泥生產(chǎn)的影響破壞熟料礦物熟料礦物c c3 3s s、c c2 2s

28、 s、c c3 3a a的形成，的形成，f-caof-cao增加增加（s s少時(shí)）表少時(shí)）表5.105.10，5.115.11影響液相粘度（無影響液相粘度（無s s，粘度高，有，粘度高，有s s時(shí)，粘度低）時(shí)，粘度低）水泥結(jié)塊、快凝（鉀石膏）水泥結(jié)塊、快凝（鉀石膏）水泥性能變壞（鹽析、堿集料反應(yīng)）水泥性能變壞（鹽析、堿集料反應(yīng)）有有s s存在，生堿的硫化物存在，生堿的硫化物較高堿含量對(duì)熟料煅燒和質(zhì)量的影響較高堿含量對(duì)熟料煅燒和質(zhì)量的影響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 2

29、o o5 5含量少，含量少，0.10.3% 0.10.3% ，穩(wěn)定，穩(wěn)定 c cs s提高強(qiáng)度，提高強(qiáng)度，n增加，增加，c c3 3s s分解分解ntiotio2 2少穩(wěn)定少穩(wěn)定 c cs s提高強(qiáng)度提高強(qiáng)度n 多降低強(qiáng)度多降低強(qiáng)度n v v2 2o o5 5 少少 易燒性好，多易燒性差，易燒性好，多易燒性差，f-caof-cao增加，強(qiáng)度下降等增加，強(qiáng)度下降等n作用：總體說，這些微量成分，少量存在時(shí)，對(duì)水泥生產(chǎn)有好作用：總體說，這些微量成分，少量存在時(shí)，對(duì)水泥生產(chǎn)有好處，多了有副作用。處，多了有副作用。二、非揮發(fā)性組分n回轉(zhuǎn)窯濕法回轉(zhuǎn)窯濕法n立波爾（窯尾帶加熱機(jī)，半干法）立波爾（窯尾帶加熱機(jī)

30、，半干法）n干法干法n新型干法（懸浮預(yù)熱、窯外分解）新型干法（懸浮預(yù)熱、窯外分解）n立窯土立窯立窯土立窯n機(jī)立窯機(jī)立窯5.5 5.5 水泥熟料的煅燒方法及設(shè)備水泥熟料的煅燒方法及設(shè)備n（一）、回轉(zhuǎn)窯的煅燒工藝流程 1、回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)： 2、煅燒工藝流程：傳動(dòng)大齒輪傳動(dòng)大齒輪高端窯高端窯尾尾冷端冷端低端窯頭低端窯頭熱端熱端傾斜鋼筒體，內(nèi)部耐火材料，保溫，保護(hù)d25m l 60180m干短濕長國外7230燃料燃料生料生料熟料熟料廢氣廢氣回轉(zhuǎn)窯與冷卻機(jī)、煤粉燃燒裝置、鼓風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)及收塵設(shè)備等熟料燒成系統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯與冷卻機(jī)、煤粉燃燒裝置、鼓風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)及收塵設(shè)備等熟料燒成系統(tǒng) 燃燒用空氣：一次空氣和煤粉混

31、合（燃燒用空氣：一次空氣和煤粉混合（1530%1530%）二次空氣預(yù)熱二次空氣預(yù)熱( (與熟料進(jìn)行熱交換與熟料進(jìn)行熱交換) )一、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料的煅燒懸浮預(yù)熱器窯流程圖懸浮預(yù)熱器窯流程圖預(yù)分解窯工藝流程預(yù)分解窯工藝流程n（二）、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料的煅燒過程 按回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料沿窯長的溫度變化和反應(yīng)情況逼和占有的空間可劃分為按回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料沿窯長的溫度變化和反應(yīng)情況逼和占有的空間可劃分為6 6個(gè)帶個(gè)帶干燥帶干燥帶預(yù)熱帶預(yù)熱帶分解帶分解帶放熱反應(yīng)帶放熱反應(yīng)帶燒成帶燒成帶冷卻帶冷卻帶物料物料()()氣體氣體150150250400250400150750150750100010007501075010000014

32、001400100013001000130016001600130014130014501300501300170017001300101300100000主要主要反應(yīng)反應(yīng)自由水蒸自由水蒸發(fā)發(fā)粘土質(zhì)原料粘土質(zhì)原料脫水脫水碳酸鹽碳酸鹽分解分解固相固相反應(yīng)反應(yīng)熟料熟料燒成燒成熟料熟料的冷卻的冷卻濕法回轉(zhuǎn)窯干法回轉(zhuǎn)窯干法回轉(zhuǎn)窯干法回轉(zhuǎn)窯干法回轉(zhuǎn)窯分解爐懸浮預(yù)熱器懸浮預(yù)熱器加熱機(jī)各帶不是截然分開的各帶不是截然分開的,而是互相交叉的；不同窯型，帶的劃分不同而是互相交叉的；不同窯型，帶的劃分不同二、帶懸浮預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料的煅燒二、帶懸浮預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料的煅燒二、帶懸浮預(yù)熱器二、帶懸浮預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料

33、的煅燒回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料的煅燒旋風(fēng)式懸浮預(yù)熱器窯旋風(fēng)式懸浮預(yù)熱器窯n1 1、傳熱面積大、傳熱面積大（1kg生料在窯內(nèi)的傳熱面積是0.1572,在懸浮預(yù)熱器里是12502,后者是前者的8000倍）；n2、傳熱效率提高，傳熱速率增大傳熱效率提高，傳熱速率增大（在窯內(nèi)僅為5.8/min,立波爾窯的加熱機(jī),其速率也只有50/min,而懸浮預(yù)熱器內(nèi)的速率可達(dá)1000/min）；n3、總體物料與氣流是逆向運(yùn)動(dòng)，而在管道和旋風(fēng)筒內(nèi)則是順流總體物料與氣流是逆向運(yùn)動(dòng)，而在管道和旋風(fēng)筒內(nèi)則是順流運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。傳熱主要是在管道中進(jìn)行（約占80%），旋風(fēng)筒主要起氣固相分離作用，傳熱較少（約占20%）n4 4、入窯物料碳酸鈣分

34、解率達(dá)、入窯物料碳酸鈣分解率達(dá)303040%40%，從而減輕了回轉(zhuǎn)窯的負(fù)荷，使窯的長度縮短。n5、窯內(nèi)沒有干燥帶、預(yù)熱帶，只有其余四個(gè)帶熟料煅燒特點(diǎn)n分解爐，在其中加入分解爐，在其中加入505060%60%的燃料，的燃料，燃燒放熱過程與生料的吸熱分解過程燃燒放熱過程與生料的吸熱分解過程在懸浮態(tài)或流化態(tài)下在懸浮態(tài)或流化態(tài)下極其迅速地進(jìn)行極其迅速地進(jìn)行使生料在入回轉(zhuǎn)窯接受基本上完成碳酸鹽的使生料在入回轉(zhuǎn)窯接受基本上完成碳酸鹽的分解反應(yīng)，（分解反應(yīng)，（85%95%85%95%）三、預(yù)分解窯內(nèi)熟料的煅燒三、預(yù)分解窯內(nèi)熟料的煅燒預(yù)分解窯生產(chǎn)流程圖預(yù)分解窯生產(chǎn)流程圖預(yù)分解窯工藝流程預(yù)分解窯工藝流程分解爐，

35、在其中加入分解爐，在其中加入505060%60%的燃料，的燃料，燃燒放熱過程與生料的吸熱分解過程燃燒放熱過程與生料的吸熱分解過程在懸浮態(tài)或流化態(tài)下在懸浮態(tài)或流化態(tài)下極其迅速地進(jìn)行極其迅速地進(jìn)行使生料在入回轉(zhuǎn)窯接受基本上完成碳酸鹽使生料在入回轉(zhuǎn)窯接受基本上完成碳酸鹽的分解反應(yīng)，（的分解反應(yīng)，（85%95%85%95%）n1 1、分解爐中，溫度為、分解爐中，溫度為820820900900時(shí)，分解率可達(dá)時(shí)，分解率可達(dá)858595%95%， n 分解時(shí)間分解時(shí)間 4 410s10sn 窯內(nèi)窯內(nèi) 3030多分鐘多分鐘n2 2、碳酸鈣的分解到窯外，窯長縮短，降低占地面積。、碳酸鈣的分解到窯外，窯長縮短，降

36、低占地面積。n3 3、懸浮狀態(tài)，傳熱面積大，傳熱速率高，熟料單位熱耗降低。、懸浮狀態(tài)，傳熱面積大，傳熱速率高，熟料單位熱耗降低。n4.4.熟料密度小，顆粒細(xì)熟料密度小，顆粒細(xì)n5 5、窯內(nèi)分三個(gè)帶：過渡帶（主要是少量分解反應(yīng)、固相反應(yīng)）、燒成、窯內(nèi)分三個(gè)帶：過渡帶（主要是少量分解反應(yīng)、固相反應(yīng)）、燒成帶、冷卻帶。帶、冷卻帶。預(yù)分解窯煅燒熟料的特點(diǎn)n工藝參數(shù)：風(fēng)、煤、料、窯速工藝參數(shù)：風(fēng)、煤、料、窯速n窯的傳熱能力：窯的傳熱能力：n窯尾系統(tǒng)的類型；窯尾系統(tǒng)的類型；n冷卻機(jī)的類型冷卻機(jī)的類型工藝條件工藝條件窯的傳熱能窯的傳熱能力要與發(fā)熱力要與發(fā)熱能力相適應(yīng)。能力相適應(yīng)。四、工藝條件對(duì)熟料形成的影響

37、1 1、工藝參數(shù)、工藝參數(shù)n1 1）風(fēng)和煤：）風(fēng)和煤：風(fēng)和煤配合，形成火焰?；鹧妫簻囟?、長度、形狀、位置均要合適煤質(zhì)煤量風(fēng)量風(fēng)煤的配合煤的成分：煤的細(xì)度：aqv影響火焰的因素合適穩(wěn)定2）料n生料的質(zhì)量n生料的數(shù)量化學(xué)成分：細(xì)度 均勻性生料的易燒性：生料的易燒性：生料煅燒時(shí)形成熟料的難易程度 生料的易燒性愈好，生料煅燒的溫度愈低，f-cao含量越低，熟料質(zhì)量愈好； 易燒性愈差，煅燒溫度愈高，燒成時(shí)間長，否則就會(huì)使f-cao含量較高，熟料質(zhì)量差，熟料產(chǎn)量降低。n測(cè)定生料易燒性的方法：測(cè)定生料易燒性的方法：很多。如：按一定的煅燒制度對(duì)生料試樣進(jìn)行煅燒后，測(cè)定其f-cao含量，并以該f-cao含量的多

38、少表示生料的難易程度。n影響生料易燒性的主要因素：影響生料易燒性的主要因素：生料的化學(xué)成分生料的顆粒組成生料的均勻性礦化劑的使用原料的性質(zhì)率值次要氧化物的含量 3）窯速n 表示方法：每分鐘回轉(zhuǎn)次數(shù)。r/minn窯速要穩(wěn)定，以穩(wěn)定窯內(nèi)熱工制度；為此要求喂料要穩(wěn)定。且窯速與喂料量相適應(yīng)。n回轉(zhuǎn)爐篦子加熱機(jī)n懸浮預(yù)熱器n懸浮預(yù)熱器+分解爐3、窯尾系統(tǒng)的類型預(yù)熱器預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯冷卻機(jī)冷卻機(jī)干燥、預(yù)熱、部分分解（30%50%）部分分解、固相反應(yīng)、燒結(jié)反應(yīng)熟料的冷卻懸浮預(yù)熱器窯熟料煅燒特點(diǎn)預(yù)熱器預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯冷卻機(jī)冷卻機(jī)分解爐分解爐干燥、預(yù)熱 分解（85%95%）部分分解、固相反應(yīng)、燒結(jié)反應(yīng)熟料的

39、冷卻預(yù)分解窯煅燒特點(diǎn)n第二、三、四代推動(dòng)篦式冷卻機(jī)水平推動(dòng)篦式冷卻機(jī)水平推動(dòng)篦式冷卻機(jī)4、冷卻機(jī)n盡可能多的回收熱量n縮短冷卻時(shí)間n冷卻單位質(zhì)量熟料的空氣消耗量要少n結(jié)構(gòu)簡單，操作方便n筒式n篦篦式4、冷卻機(jī)可控氣流通風(fēng)篦板堅(jiān)式固定床煅燒設(shè)備堅(jiān)式固定床煅燒設(shè)備普通立窯和機(jī)立窯普通立窯和機(jī)立窯12%14%12%14%水水d d515mm515mm料球料球成球、鼓風(fēng)、收塵、立成球、鼓風(fēng)、收塵、立窯及配煤系統(tǒng)組成立窯窯及配煤系統(tǒng)組成立窯煅燒系統(tǒng)煅燒系統(tǒng)熱耗低傳熱效率高熱耗低傳熱效率高（燃燒與煅燒同時(shí)進(jìn)行）（燃燒與煅燒同時(shí)進(jìn)行）四、立窯的煅燒工藝由表及里傳熱、溫度由表及里升高，熟料的形成也是由表及里由表及里傳熱、溫度由表及里升高，熟料的形成也是由表及里n根據(jù)料球表面的平均溫度和進(jìn)行的物理化學(xué)根據(jù)料球表面的平均溫度和進(jìn)行的物理化學(xué)反應(yīng)，沿著窯的高度方向，反應(yīng)，沿著窯的高度方向，n預(yù)熱帶預(yù)熱帶（窯面，占窯高的窯面，占窯高的5 510%10%，煤，煤，v v，缺氧，不燃燒，缺氧，不燃燒，損失，無煙煤。分解，損失，無煙煤。分