水泥熱工設備11水泥熟料形成過程及煅燒設備的分類

1、新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)1.11.1、系統(tǒng)概述、系統(tǒng)概述 1.1.1 水泥熟料形成過程及煅燒設備分類水泥熟料形成過程及煅燒設備分類 1.1.2 回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng) 1.1.3 新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的幾個重要新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的幾個重要性能指標性能指標 7:33:20 理解水泥熟料的形成過程，重點掌握影響理解水泥熟料的形成過程，重點掌握影響碳酸鹽分解反應的因素。碳酸鹽分解反應的因素。 理解熟料礦物形成的熱化學。理解熟料礦物形成的熱化學。要求：要求：l掌握水泥熟料煅燒過程；掌握水泥熟料煅燒過程；l掌握碳酸鹽分解機理及影響因素。掌握碳酸鹽分解機理及影響因素。重點：

2、1.1.1 水泥熟料形成過程及煅燒設備分類 7:33:20石灰質(zhì)原料、石灰質(zhì)原料、粘士質(zhì)原料粘士質(zhì)原料少量的鐵質(zhì)原料少量的鐵質(zhì)原料按一定要求的按一定要求的比例配合比例配合生料經(jīng)均化、經(jīng)均化、粉磨、調(diào)粉磨、調(diào)配而成。配而成。1450熟料回顧水泥熟料生產(chǎn)的工藝流程？1 1、水泥熟料的形成過程、水泥熟料的形成過程4（1 1） 生料的干燥（干燥帶）生料的干燥（干燥帶）（2 2 ）生料的脫水）生料的脫水（預熱帶）（預熱帶）（3 3）碳酸鹽分解階段（）碳酸鹽分解階段（600-900 600-900 ）（4 4）固相反應過程）固相反應過程（5）1250 1280，有液相形成（6 6）水泥熟料燒成階段（燒成帶

3、）水泥熟料燒成階段（燒成帶）（7 7）水泥熟料冷卻階段：）水泥熟料冷卻階段：(T1300)(T1300)1 1、水泥熟料的形成過程、水泥熟料的形成過程7:33:215（1 1） 生料的干燥（干燥帶）生料的干燥（干燥帶） 干燥階段（水分的蒸發(fā)干燥階段（水分的蒸發(fā)100150）自由水的蒸發(fā)。耗熱：自由水的蒸發(fā)。耗熱：100時，時，2250kJ/kgH2O這一過程由于煅燒方式的不同而有所差異。這一過程由于煅燒方式的不同而有所差異。干法窯生料含水量一般不超過干法窯生料含水量一般不超過1.0；6（2）生料的脫水）生料的脫水（預熱帶）（預熱帶）（2 2）蒙脫石脫水）蒙脫石脫水 AlAl2 2OO3 3.4

4、SiO.4SiO2 2.m H.m H2 2OAlOAl2 2OO3 3.4SiO.4SiO2 2+m H+m H2 2OO ( (晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)活性低活性低) )（3 3）伊利石脫水）伊利石脫水 晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu), ,伴隨體積膨脹伴隨體積膨脹（1 1）高嶺石脫水）高嶺石脫水7（3 3）碳酸鹽分解階段（）碳酸鹽分解階段（600-900 600-900 ）n問題一：碳酸鹽分解反應有何特點？問題一：碳酸鹽分解反應有何特點？n縮核型強吸熱氣固反應；縮核型強吸熱氣固反應； 燒失量大燒失量大. . 1321321655.(890)1420 1214.(560 650)CaCOCaOCOkJ kgCMg

5、COMgOCOkJ kgC 問題二：影響碳酸鹽分解速度的因素？7:33:218影響碳酸鹽分解速度的因素？n石灰質(zhì)原料的活性和物理性質(zhì)；結(jié)構(gòu)致密,結(jié)晶粗大的石灰石,分解速率慢;n生料中粘土質(zhì)組分的性質(zhì)：粘土質(zhì)中的礦物組分的活性依次按高嶺土、蒙脫石、伊利石、石英降低.粘土質(zhì)原料活性越大，可加速碳酸鹽的分解過程.n生料細度和顆粒級配：生料細度細,顆粒均勻,粗粒少,分解速率快;n生料懸浮分散程度：生料懸浮分散良好, 增大了傳熱面積,提高了碳酸鹽分解速率;n窯系統(tǒng)的CO2分壓：通風良好, CO2分壓較低,有利于碳酸鹽分解。n溫度 隨溫度升高，分解時間縮短；分解率提高。7:33:229（4 4）、固相反應

6、過程）、固相反應過程 -800，開始形成，開始形成CA,C2F,C2S 800 -900，開始形成，開始形成C12A7 900 -1000時形成時形成C2AS并接著分解，開始形成并接著分解，開始形成 C3A、C4AF,f-CaO最大。最大。 1100-1200，大量形成，大量形成C3A和和C4AF,C2S達到最大值。達到最大值。特特 點：點：多級反應；放熱反應。反應產(chǎn)物：反應產(chǎn)物：C C2 2S S、C C3 3A A、C C4 4AFAF7:33:2210l主要由主要由C3A、C4AF、少量的、少量的mgo、Na2O、K2O組成。組成。（5）1250 1280，有液相形成7:33:2211哪

7、些因素影響水泥熟料的燒成？影響水泥熟料的燒成？ 最低共熔溫度 液相量和液相粘度 煅燒溫度和燒成時間。條件：溫度：條件：溫度：130013001450145013001300 液相量：液相量： 20% 20% 30%30%反應式反應式：C C2 2S(S(液液)+)+CaOCaO（液）（液） C C3 3S S（固）（固）（6）水泥熟料燒成階段（燒成帶）7:33:2212（7）水泥熟料冷卻階段：）水泥熟料冷卻階段：(T1300)（冷卻帶）（冷卻帶）l C3S的形成終止。l 水泥熟料燒成每個階段需要的溫度和熱效應不同，如下表：n 水泥熟料的礦物組成： C3S 、 C2S、 C3A、C4A7:33:

8、2313溫度和熱效應溫度（溫度（） 反應反應 相應溫度下相應溫度下1 1噸物料的熱變噸物料的熱變化化 100 100 游離水蒸發(fā)游離水蒸發(fā) 吸熱吸熱 2250kJ/kg 2250kJ/kg 水水 450 450 粘土結(jié)合水逸出粘土結(jié)合水逸出 吸熱吸熱 932kJ/kg 932kJ/kg 高嶺土高嶺土 600 600 碳酸鎂分解碳酸鎂分解 吸熱吸熱 1420kJ/kg-MgCO1420kJ/kg-MgCO3 3 900 900 粘土中無定形物粘土中無定形物結(jié)晶結(jié)晶 放熱放熱 260 260 285kJ/kg 285kJ/kg 脫水脫水高嶺土高嶺土 900900碳酸鈣分解碳酸鈣分解 吸熱吸熱 16

9、55kJ/kg-CaCO1655kJ/kg-CaCO3 3 900 900 1200 1200 固相反應固相反應 放熱放熱 420420500kJ/kg 500kJ/kg 熟料熟料 1250 1250 1280 1280 形成液相形成液相 吸熱吸熱 105kJ/kg 105kJ/kg 熟料熟料 13001300145014501300 1300 硅酸三鈣形成硅酸三鈣形成 微吸熱微吸熱 8.6kJ/kg-C8.6kJ/kg-C3 3S S 7:33:23按按B .B .福斯滕觀點分五步：福斯滕觀點分五步：（1）氣流向顆粒表面的傳熱過程；（2）熱量由表面以熱傳導方式向分解面?zhèn)鬟f過程；（3）碳酸鹽在

10、一定溫度下吸收熱量，進行分解并放出CO2的化學過程；（4）分解出的CO2，穿過CaO層面向表面擴散的傳質(zhì)過程；（5）表面的CO2向周圍介質(zhì)氣流擴散過程CaOCaCO3CO2熱量熱量2、碳酸鹽分解反應機理7:33:23 （1）、什么是熟料礦物的形成熱？指生料在加熱過程中發(fā)生了一系列物理化學變化，將全過程的總吸熱量減去總放熱量，由0的干生料的干生料在沒有任何熱量損失和物料損失的情況下，燒成1Kg熟料所需的凈熱量。3、熟料礦物形成的熱化學（2）、熟料的形成熱僅與礦物的組成有關(guān)。熟料礦物的形成熱（理論熱耗熟料礦物的形成熱（理論熱耗)1675-1755 )1675-1755 KjKj/kg /kg 7:

11、33:2316 2、按窯型分：l 干法制備料粉干法制備料粉; ;l 濕法制備成料漿（含水濕法制備成料漿（含水30-40%30-40%）; ;l 半干法制備成料球（含水半干法制備成料球（含水12-14%12-14%）. .n1 1、按生料的制備方法分：、按生料的制備方法分：回轉(zhuǎn)窯（干法窯、半干法窯、濕法窯）立窯（煅燒料球）4、水泥熟料煅燒設備的分類（了解）7:33:2317思考題：l 1、熟料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)經(jīng)歷了哪些物理化學變化？l 2、以濕法窯為例說明窯內(nèi)各反應帶的劃分？l 3、窯外分解窯的工藝流程？有何優(yōu)點？l 4、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)為何要加強通風？l 5、影響碳酸鹽反應的因素有哪些？l 6、窯外分解水泥

12、回轉(zhuǎn)窯與普通回轉(zhuǎn)窯相比有哪些不同？l 7、什么原因會造成水泥熟料的實際熱耗比理論熱耗高？l 8、什么是熟料的形成熱？一般為多少？與什么有關(guān)？7:33:2318主主要要內(nèi)內(nèi)容容回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)及特點1 新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的幾個新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的幾個重要性能指標重要性能指標2 2各類回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)的簡單比較31.1.2、回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)7:33:2319要求：l了解各種回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)的特點l掌握懸浮預熱器窯和窯外分解窯系統(tǒng)的工藝流程及特點；l重點掌握入窯生料的分解率概念。1.1.2、回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)7:33:2320（1 1）新型干法水泥生產(chǎn)工藝流程（2）帶余熱鍋爐的干法窯（3）旋風式懸浮預熱

13、器窯流程圖（4）預分解窯生產(chǎn)流程圖1、回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)及特點概述(1)(1)、7:33:2322預熱預分解窯的低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)預熱預分解窯的低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)（2）、帶余熱鍋爐的干法窯n特點：n減少對環(huán)境n造成的污染；n緩解電力緊n張的狀態(tài)，n是水泥廠n節(jié)能的發(fā)展趨勢之一。7:33:2323（3）、旋風式懸浮預熱器窯流程圖7:33:24243 3、懸浮預熱器窯、懸浮預熱器窯旋風預熱器窯流程圖旋風預熱器窯流程圖返回上一頁下一頁7:33:2425（4）、預分解窯生產(chǎn)流程圖懸浮預熱器分解爐窯7:33:2426預分解窯與其他類型水泥窯有何區(qū)別？預分解窯與其他類型水泥窯有何區(qū)別？（掌握）（掌握） 結(jié)構(gòu)：在懸

14、浮預熱器與窯之間增設一分解爐， 熱工方面：分解爐是預分解窯系統(tǒng)的“第 二熱源”爐與窯的燃料比為6：4。 燃燒所需的空氣分三部分 一次風 二次風 三次風 工藝方面： 碳酸鹽分解的吸熱過程、燃料的燃燒在分解爐內(nèi)以懸浮狀態(tài)下進行。返回上一頁下一頁7:33:2427 優(yōu)點：優(yōu)點： 單位面積產(chǎn)量比預熱器窯高出一倍，為濕法長窯的單位面積產(chǎn)量比預熱器窯高出一倍，為濕法長窯的7 7倍。倍。 熱耗較低，熱效率高可達熱耗較低，熱效率高可達50%50%以上；以上； 生料預熱均勻，熟料質(zhì)量高；占地面積小、環(huán)境污染輕、對燃生料預熱均勻，熟料質(zhì)量高；占地面積小、環(huán)境污染輕、對燃料的適應性強。料的適應性強。 窯的熱工制度穩(wěn)

15、定，設備的運轉(zhuǎn)率高（窯的熱工制度穩(wěn)定，設備的運轉(zhuǎn)率高（85-95%85-95%） 可大型化、自動化可大型化、自動化, ,產(chǎn)量可達產(chǎn)量可達8000-12000t/d8000-12000t/d 缺點：缺點： （1 1）窯的流體阻力大，電耗較高。）窯的流體阻力大，電耗較高。 （2 2）原、燃料中堿、氯、硫高對生產(chǎn)有影響，易結(jié)皮。）原、燃料中堿、氯、硫高對生產(chǎn)有影響，易結(jié)皮。 （3 3）建筑較高。）建筑較高。窯外分解窯有哪些主要優(yōu)缺點？窯外分解窯有哪些主要優(yōu)缺點？（了解）（了解）7:33:2428 1 回轉(zhuǎn)窯的發(fā)熱能力 2 水泥熟料的實際燒成熱耗 3 回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的熱效率 4 入窯生料的分解率返回上一頁

16、下一頁1.1.3、新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的幾個重要性能指標7:33:24291 什么是回轉(zhuǎn)窯的發(fā)熱能力？ 指在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃燒帶，單位時間內(nèi)燃料燃燒所放出的熱量。,(/ )yrrnet arQGkm Qkj h上一頁 下一頁返回返回7:33:242 水泥熟料的實際燒成熱耗指生產(chǎn)每千克水泥熟料所消耗的熱量指生產(chǎn)每千克水泥熟料所消耗的熱量.,(/)rnet arqm Qkjkg返回上一頁下一頁思考：為什么實際熱耗理論熱耗？7:33:24313 回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的熱效率 指水泥熟料的理論熱耗與實際熱耗的百分比.100%shQq上一頁下一頁shQ熟料的理論熱耗（16751755kj/kg）窯外分解窯的熱效率最

17、高窯外分解窯的熱效率最高.返回7:33:2432生產(chǎn)中的新型干法窯和等效短窯的生產(chǎn)中的新型干法窯和等效短窯的規(guī)格、生產(chǎn)能力和熱利用系數(shù)規(guī)格、生產(chǎn)能力和熱利用系數(shù) 筒體內(nèi)徑長度(m)4.7744.5568460生產(chǎn)廠冀東柳州江西有效內(nèi)徑Di （m)4.34.153.6系統(tǒng)熱利用系數(shù)，0.8560.8540.852窯筒體生產(chǎn)能力 (t/h)3934.224.1熟料熱耗qcl (kcal/kg)750760780NSP等效窯規(guī)格 (m)5.055 4.252規(guī)模級別4000噸級3200噸級2000噸級上一頁下一頁返回7:33:25334 入窯生料的分解率概念：指由入窯尾生料中已分解的碳酸鹽與生料中原

18、 有的碳酸鹽的百分比。()%()%LLeLLLL 1201212100100100生料中原有燒失量（ ）所取窯尾樣品的燒失量（ ）規(guī)律:真實分解率e e0 el el-飛灰的分解率 表示法有:表觀分解率、真實分解率、飛灰分解率。 計算公式7:33:25341 1、從熱工工藝布置上比較、從熱工工藝布置上比較：回轉(zhuǎn)窯的燒成功能是不可替代的回轉(zhuǎn)窯的燒成功能是不可替代的干燥帶干燥帶預熱帶預熱帶分解帶分解帶固相反應固相反應帶帶燒成帶燒成帶冷卻帶冷卻帶濕法濕法長窯長窯干法干法長窯長窯懸浮懸浮預熱預熱器窯器窯（預熱（預熱器內(nèi)進行）器內(nèi)進行）（預熱器（預熱器內(nèi)分解內(nèi)分解40%40%）窯外窯外分解分解窯窯預熱器內(nèi)預熱器內(nèi)進行進行分解爐內(nèi)完分解爐內(nèi)完成成8595%8595%1.1.4、各類回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)的