水泥熟料的烧成
水泥生产工艺熟料煅烧
➢ 3.1 新型干法煅烧工艺技术
➢ 3.1.1 悬浮预热技术
➢ 悬浮预热技术是在水泥中空窑的尾部（生料喂入端） 装设悬浮预热器（也称旋风预热器），使出窑废热气体 在预热器内通过，同时使入窑的低温生料粉分散于废热 气流之中，在悬浮状态下进行热交换，使物料得到迅速 加热升温后再入窑煅烧的一项技术。
➢ 传统的回转窑煅烧水泥熟料过程完全是在窑内进行 的，即生料喂入到窑内后的干燥→预热→碳酸盐分解→ 放热反应→熟料矿物的形成→冷却这六个过程完全是在 回转窑内完成的（见下图），使得窑体长度相对较长， 热量损失较大，窑的产量不高。
新型干法（现代水泥）回转窑
悬浮或立筒预热器
干法回转窑
加热机
立波尔回转窑（已被淘汰）
普通干法回转窑（逐渐被淘汰）
湿法回转窑（逐渐在改造成为新型干法窑）
二次风入窑 出窑熟料
不同类型回转窑各带划分
➢ 3.1.1.1 悬浮预热器单元组成
➢ 悬浮风预热器单元由换热管道、预热器、衬料、出风 管（废热气体将热量传给生料后排出）、下料管和锁风阀 （重锤）组成，见下图（C1代表第一级旋风预热器，以下 类推）。悬浮预热器系统由上述多个（四级串联的称为四 级旋风预热器，五级串联的称为五级旋风预热器）单元组 合构成：
热电偶 重锤
分解后的 生料入窑
窑体（窑尾）
分解炉、第四级预热器、 回转窑窑尾之间的关系
分解炉
重锤
喷煤嘴（3个） 三次风来自冷却机
窑体（窑尾）
物气料体放温温热度度反::应~~带11370000CC
回转窑
物气料体温温度度::13烧0~01成70带104C5~0~130冷0 C却物带料温度: ~1000 C
煤粉三次风
火焰
怎样从回转窑熟料颜色判断其质量和烧成情况
怎样从回转窑熟料颜色判断其质量和烧成情况水泥回转窑煅烧出的熟料，因受温度、配料率值的变化，物料预热好坏及煤粉是否燃烧完全等因素的影响，烧出的熟料会出现不同颜色，不同颜色反映不同的问题，因而正确地分析熟料颜色所产生的问题及造成的原因，是看火技术不可缺少的一部分，下面就常见的11 种情况作一介绍：(1)熟料呈灰绿色熟料颗粒均匀，圆而光滑，砸开后致密，微有小孔，晶体闪亮，无严重熔融痕迹，则该熟料煅烧正常，配料合适，熟料质量好，较为理想。
(2)熟料呈深墨绿色熟料表面粗糙，有小麻点，晶体闪亮(晶体比正常熟料多)，稍有摩擦，则小颗粒纷纷脱落，质轻，砸开后孔多，煅烧中“飞砂”大，称为粘散料。
其特点是升重低、游离氧化钙低、早强偏低、煅烧中不易长窑皮、衬料损失大、运转周期短，造成这种现象原因是硅酸率高、熔媒矿物含量少、操作不当所致。
粘散料一般发生在原料成分不稳、配比不当的情况下。
克服办法是加强原料成分控制，保证配料率值在要求范围内，控制合理的硅酸率及熔煤矿物成分，采用合乎实情的燃烧参数。
(3)熟料呈灰色熟料表面光滑无孔，砸开后结构致密，熔融感强，属高湿煅烧熟料，质重，强度高，质量好。
但是，这种熟料的煅烧用煤多、温度高，易烧坏窑皮，缩短衬料使用寿命，影响窑的长期安全运转。
克服办法：尽力不烧大火，把熟料立升重控制在规定范围内。
(4)熟料表面发灰绿，内呈棕色从熟料表观看与正常熟料无异，砸开后，呈包心状，外层灰绿，中间棕色，结构致密，是由于煤粉燃烧不完全，形成还原焰，产生CO 把熟料中的高价铁(Fe2O3)还原低价铁(FeO)，出现黄心料。
燃烧不完全，一般发生在煤质不好、操作不当、用煤过多或煤管位置过低、窑内热工制度不稳、开停车次数多等情况。
这种熟料对质量影响不大，但不易粉碎、粉磨电耗高，并严重影响水泥的颜色，对出厂水泥尤为不利。
克服办法：保证煤物质量，加强风、煤配合的控制，保证煤粉完全燃烧，减少开、停窑次数，稳定热工制度。
水泥熟料生产工艺及设备
湿法窑
熟料
硅质原料
石灰石
校正原料
破碎
单段锤式破碎机 预均化堆场
配料站 （新型水泥干法生料工艺流程图）
立式生料磨
生料均化库
贮库 干法窑
熟料
二、水泥熟料生产工艺
• 新型干法水泥生产技术，就是以悬浮预热和预分解技术为核心，把现代科学技术和工 原料矿山计算机控制网络化开采，原料预均化，生料均化，挤压粉磨，新型耐热、耐 以及IT技术等广泛应用于水泥干法生产过程，使水泥生产具有高效、优质、节约资源 保护要求和大型化、自动化、科学管理特征的现代化水泥生产方法。
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三、具体工艺流程-----煤粉磨
• 煤粉磨指从原煤仓、喂料控制、烘干粉磨、收尘到煤粉仓等生产贮存环节。其简要的
• 原煤 破碎机
煤预均化堆场
原煤仓
粉输送
分别到窑和分解炉燃烧器。
喂煤计量控制 煤粉烘干粉Page 18来自18Page 19
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三、具体工艺流程-----熟料煅烧
• 熟料煅烧过程是指生料出均化库后的预热、煅烧和熟料冷却等环节。其简要生产流程
• 石灰石均化堆场 生料均化库储存。
原料计量配料系统及输送原料磨
空气输送斜槽
提升
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三、具体工艺流程-----生料制备
• 破碎：水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎， • 破碎物料的目的在于提高烘干和粉磨的效率，同时亦便于物料的均化、运输和储存。
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三、具体工艺流程-----生料制备
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
预分解窑是20世纪70年代发展起来的一种煅烧工艺设备。它是在悬浮预 热器和回转窑之间，增设一个分解炉或利用窑尾烟室管道，在其中加入 30～60%的燃料，使燃料的燃烧放热过程与生料的吸热分解过程同时在悬 浮态或流化态下极其迅速地进行，使生料在入回转窑接受基本上完成碳 酸盐的分解反应，因而窑系统的煅烧效率在幅度提高。这种将碳酸盐分 解过程从窑内移到窑外的煅烧技术称窑外分解技术，这种窑外分解系统 简称预分解窑。
水泥熟料生产工艺及设备
1一物料层；2一漏斗；3一库底中心锥；4一收尘器 ；5-钢 制减压锥；6一充气管道；7一气动流量控制阀；8一电动流 量控制阀；9一套筒式生料计量仓；lO一固体流量计
干法生产：将原料先烘干后粉磨或同时烘干与粉磨成生料粉，而后喂 入干法窑内煅烧成熟料。但也有将生料粉加入适量水制成生料球，送 入立波尔窑内煅烧成熟料的方法，称之为半干法，仍属干法生产之一 种。
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黏土堆场 泥浆库
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石灰石
单段锤式破碎机 碎石库
生料湿法粉磨系统
铁粉堆场 铁粉库
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三、具体工艺流程-----生料制备
原燃材料的储存设施一般为各种储存库，也有的为露天堆场或堆棚、 预均化设施兼储存等。
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三、具体工艺流程-----生料制备
原燃料在储存、取用过程中，通过采用特殊的堆、取料方式及设施， 使原料或燃料化学成分波动范围缩小，为入窑前生料或燃料煤成分趋 于均匀一致而做的必要准备过程，通常称作原燃料的预均化。
粉磨：将各种原料（石灰石、粘土、铁粉）配料的混合物后在磨机内 磨成适合窑煅烧的的生料。
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三、具体工艺流程-----煤粉磨
煤粉磨指从原煤仓、喂料控制、烘干粉磨、收尘到煤粉仓等生产贮存 环节。其简要的生产流程：
原煤 破碎机 煤预均化堆场 原煤仓 喂煤计量控制 煤 粉烘干粉磨 煤粉仓 煤粉输送 分别到窑和分解炉燃烧器。
水泥生产工艺及水泥熟料的形成
水泥生产工艺及水泥熟料的形成水泥生料经过连续升温，达到相应的温度时，其煅烧会发生一系列物理化学变化，最后形成熟料。
硅酸盐水泥熟料主要由硅酸三钙（C3S）、硅酸盐二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）、铁铝酸四钙（C4AF）等矿物所组成。
硅酸盐水泥生料通常是用石灰石、黏土及少量铁矿石等按适当的比例配制而成。
石灰石的主要组成是碳酸钙（CaCO3）和少量的碳酸镁（MgCO3），黏土的主要矿物是高岭石（2SiO2·Al2O3·2H2O）及蒙脱石（4SiO2·Al2O3·9H2O)等，铁矿石的主要组成是氧化铁（Fe2O3）。
硅酸盐水泥熟料形成的过程，实际上是石灰石、黏土、铁矿石等主要原料经过加热，发生一系列物理化学变化形成C3A、C4AF、C2S和C3S等矿物的过程，不论窑型的变化如何，其过程是不变的。
一、煅烧过程物理化学变化水泥生料在加热煅烧过程中所发生的（一）自由水的蒸发（二）黏土质原料脱水和分解（三）石灰石的分解（四）固相反应（五）熟料烧成（六）熟料的冷却（一）自由水的蒸发无论是干法生产还是湿法生产，入窑生料都带有一定量的自由水分，由于加热，物料温度逐渐升高，物料中的水分首先蒸发，物料逐渐被烘干，其温度逐渐上升，温度升到100~150℃时，生料自由水分全部被排除，这一过程也称为干燥过程。
（二）黏土质原料脱水和分解黏土主要由含水硅酸铝所组成，其中二氧化硅和氧化铝的比例波动于2：1~4：1之间。
当生料烘干后，被继续加热，温度上升较快，当温度升到450℃时，黏土中的主要组成高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O）失去结构水，变为偏高岭石（2SiO2·Al2O3）。
高岭土进行脱水分解反应时，在失去化学结合水的同时，本身结构也受到破坏，变成游离的无定形的三氧化二铝和二氧化硅，其具有较高的化学活性，为下一步与氧化钙反应创造了有利条件。
在900-950℃，由无定形物质转变为晶体，同时放出热量。
日产5000吨水泥熟料新型干法生产线烧成系统窑头工艺设计
日产5000吨水泥熟料新型干法生产线烧成系统窑头工艺设计随着水泥工业的迅速发展，对于熟料烧成系统的要求也越来越高。
本文将对一条日产5000吨水泥熟料新型干法生产线的烧成系统窑头工艺进行设计和论述。
一、烧成系统窑头工艺设计的目标1.提高熟料的质量，降低生产成本。
2.提高能源利用率，降低生产过程中的排放。
3.确保炉内稳定的温度和氧气含量，保证燃烧效果。
4.保证炉内较低的CO浓度，防止炉内积炭。
5.确保炉内无积存物，使得生产线连续稳定运行。
二、烧成系统窑头工艺设计的主要控制参数1.窑头布置：合理布置窑头，使得煤气流线畅通，有利于煤气的燃烧和炉内温度的均匀分布。
2.煤粉喷淋：采用喷淋煤粉的方式，将煤粉均匀喷入窑头区域，确保燃烧稳定，控制煤粉的喷射量和角度，以达到最佳燃烧效果。
3.进料量控制：通过控制进料量，保持炉内熟料层的稳定，并控制窑头区域的温度分布。
4.喷注位置和方式：合理设置喷注位置，使得燃料和空气能够充分混合，燃烧更充分。
确保炉内氧气浓度达到规定要求，提高熟料的烧结质量。
三、烧成系统窑头工艺设计的具体内容1.窑头布置合理设置窑头区域的布置，使得煤气在该区域内流线畅通，有利于煤气的燃烧和炉内温度的均匀分布。
窑头区域应尽量避免死角和室外风向相对应的通风口。
2.煤粉喷淋采用喷淋煤粉的方式，将煤粉均匀喷入窑头区域，使得燃烧更加均匀稳定。
喷淋方式可以采用多角度喷淋或者环形喷淋，根据窑头区域的具体设计来决定。
3.进料量控制通过控制进料量，保持炉内熟料层的稳定，并控制窑头区域的温度分布。
进料量可以通过控制进料设备的运行速度和进料口的开启程度来实现。
4.喷注位置和方式根据窑头区域的特点和煤粉的喷射角度，合理设置喷注位置，使得燃料和空气能够充分混合，燃烧更加充分。
喷射方式可以采用立喷、横喷或者斜喷等方式。
5.空气供给浓度达到规定要求。
炉内的氧气浓度可以通过调节空气进口阀门的开启程度来实现。
四、总结通过对日产5000吨水泥熟料新型干法生产线的烧成系统窑头工艺设计的详细论述，我们可以看到，合理布置窑头、控制煤粉喷淋、控制进料量、合理设置喷注位置和方式，以及调节空气供给量等因素，对于烧成系统的燃烧效果、熟料质量和生产成本具有重要影响。
水泥熟料粒径和温度的关系
水泥熟料粒径和温度的关系
水泥熟料是水泥的前体材料，其粒径和温度之间存在一定的关系。
水泥熟料的粒径主要受到熟料烧成过程中的矿石成分、矿物组成和冷却速度等因素的影响。
以下是水泥熟料粒径和温度之间的关系的一些主要方面：
1. 烧成温度与晶体形成：熟料烧成温度的升高通常会导致晶体的形成和长大。
高温有助于形成更大的晶体，而低温则可能导致晶体的尺寸较小。
2. 冷却速度与晶体尺寸：熟料冷却速度的快慢也会对晶体的尺寸产生影响。
快速冷却可能导致细小的晶体，而较慢的冷却则有助于形成较大的晶体。
3. 粒径与反应速率：熟料的粒径大小与水泥的水化反应速率有关。
较小的粒子通常具有更大的比表面积，这可能加速水化反应的发生。
4. 颗粒分布与强度：熟料的颗粒分布对最终水泥的强度产生影响。
合适的颗粒分布可能有助于形成更紧密、更均匀的水泥石结构，提高水泥的强度。
5. 熟料中矿物相与温度：熟料中的不同矿物相在烧成温度下有不同的稳定区间。
矿物相的变化可能导致熟料的组成和粒径分布发生变化。
总体而言，水泥熟料的粒径和温度之间的关系是一个复杂的系统，受到多种因素的综合影响。
生产中通常通过控制熟料的烧成温度和冷却速度等参数，来调节水泥熟料的粒径分布，以获得符合水泥生产要求的熟料。
第6章 水泥熟料的烧成2-形成热计算
( ) q0 = q − q' = (q1 + ⋅⋅⋅⋅⋅⋅ +q6 ) − q1' + ⋅⋅⋅⋅⋅⋅ +q5'
式中，q0—形成 1kg 熟料理论热耗量，kJ/kg-clinker；
q—熟料形成过程中吸收热量之和，kJ/kg-clinker； q' —熟料形成过程中放出热量之和，kJ/kg-clinker。 上述计算比较麻烦，可用下列简易公式进行计算，即
q1'
= mr AS2 H 2
M AS2 M AS2H2
×
301
=
mr AS2 H 2
× 301× 0.86
式中， q1' —黏土脱水后无定形物质结晶放热，kg/kg-clinker；
0.86—脱水高岭土（Al2O3·2SiO2）和高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O）相
对分子质量之比；
301—脱水高岭土的结晶热，kJ/kg-AS2。 ⑵ 熟料矿物形成放出热量，与各矿物的含量有关，其矿物含量可根据
⑷ 碳酸盐分解吸收热量
q4
=
Mr CaCO3
×1660 +
Mr MgCO3
× 1420
式中，q4—碳酸盐分解吸收的热量，kJ/kg-clinker；
1660—碳酸钙分解热效应，kJ/kg-CaCO3；
1420—碳酸镁分解热效应，kJ/kg- MgCO3。
⑸ 物料由 900℃加热到 1400℃时吸收的热量
C4 AF = 3.04Fe2O3k ( P > 0.64)
式中，C3S，C2S，C3A，C4AF—熟料各种矿物的含量，%； CaOk，SiO2k，Al2O3k，Fe2O3k—熟料中各化学成分含量，%。
水泥熟料 检测标准
水泥熟料是水泥生产过程中的一种中间产品，其质量直接影响到最终水泥的性能和品质。 以下是一些常见的水泥熟料的检测标准：
1. 化学成分检测：水泥熟料的化学成分检测是评估其组成和含量的重要指标。常见的化学 成分检测项目包括SiO2（二氧化硅）、Al2O3（三氧化二铝）、Fe2O3（三氧化二铁）、 CaO（氧化钙）、MgO（氧化镁）等。
2. 矿物相组成检测：水泥熟料的矿物相组成检测可以确定其主要矿物相的含量和类型。常 见的矿物相检测项目包括C3S（三钙硅酸盐）、C2S（二钙硅酸盐）、C3A（三钙铝酸盐）பைடு நூலகம்、C4AF（四钙铁酸盐）等。
水泥熟料 检测标准
3. 物理性能检测：水泥熟料的物理性能检测可以评估其颗粒大小、比表面积、热稳定性等 特性。常见的物理性能检测项目包括比表面积、颗粒大小分布、烧失量等。
4. 硬度检测：水泥熟料的硬度检测可以评估其抗压强度和耐磨性能。常见的硬度检测项目 包括抗压强度、耐磨深度等。
5. 烧成度检测：水泥熟料的烧成度检测可以评估其烧成程度和反应活性。常见的烧成度检 测项目包括烧成温度、烧成时间、烧成损失等。
水泥熟料 检测标准
需要注意的是，不同国家和地区可能有不同的水泥熟料检测标准，具体的检测标准应根据 当地的法规和行业标准进行确定。在进行水泥熟料的检测时，应选择合适的检测方法和设备 ，并确保检测过程的准确性和可靠性。
新型干法水泥第四节熟料烧成系统的调试
新型干法水泥第四节熟料烧成系统的调试1.工艺流程及介绍1.1熟料烧成范围按现在计算机控制水平和集中控制操作习惯，熟料烧成系统范围包括：生料入窑喂料系统、喂煤系统、废气处理系统、熟料烧成窑尾、熟料烧成窑中和熟料冷却及熟料输送等部分。
1.1.1生料入窑喂料系统生料计量仓设有两套卸料装置，各配一套固态流量计，计量出仓生料量，其中一套备用。
生料计量仓由罗茨风机充气卸料，操作员给定生料喂料量，固态流量计按给定值控制仓下卸料阀的开度，使卸出量与给定值一致。
经生料计量仓卸出的生料，通过斜槽、提升机、预热器顶部的空气斜槽、回转下料器喂入预热器的C2级～C1级风管中。
1.1.2喂煤系统窑头、窑尾共用一个煤粉仓布置在煤粉制备车间内，仓下各有计量、输送设备。
煤粉仓卸煤粉入窑头煤粉计量转子秤，转子秤按给定值输出煤粉，煤粉气体输送至窑头喷煤管，输送空气由输送窑头煤粉的罗茨风机提供。
煤粉仓卸煤粉入窑尾煤粉计量转子秤，转子秤按给定值输出煤粉，煤粉气体输送至窑尾，经两路分配阀分两路入分解炉喷煤管，输送空气由输送窑尾煤粉的罗茨风机提供。
1.13熟料烧成窑尾、窑中、熟料冷却及熟料输送系统预热器有单系列五级旋风预热器和喷腾型分解炉构成，生料在C2级～C1级的风管处进入预热器。
生料自上而下与热气体悬浮换热升温，。
入分解炉后，由C5级收集，经窑尾烟室喂入回转窑。
入窑物料经回转窑高温煅烧，发生固液相反应，形成高温熟料，高温熟料出窑入篦式冷却机冷却。
回转窑内煤粉燃烧后，生成高温废气经烟室从分解炉底部入炉。
在分解炉内，煤粉、三次风、预热后的生料及回转窑的高温废气，通过喷腾，实现气料成分混合，完成燃烧、分解。
分解炉排出的气料，在C5级内气料分离，物料入窑，废气经各级旋风筒，自下而上与生料悬浮换热降温，最后从C1级排出，窑尾高温风机将废气送入废气处理系统。
熟料在篦冷机内与鼓入的冷空气进行热交换，排出的高温热空气一部分作为二次风入窑供煤粉燃烧，另一部分作为三次风经三次风管入分解炉。
水泥烧成工艺技术
水泥烧成工艺技术水泥烧成工艺技术是水泥生产过程中的重要环节，它直接影响水泥的质量和性能。
在水泥烧成工艺技术中，主要包括原料烧成、熟料烧成、冷却和熟料磨矿等环节。
下面将对水泥烧成工艺技术进行详细介绍。
首先是原料烧成环节。
水泥的原料主要有石灰石和黏土。
原料烧成的目的是将原料进行高温煅烧，使其化学成分发生变化，最终生成水泥熟料。
原料的成分和烧成温度对熟料的质量有着重要的影响。
一般来说，石灰石的含钙量和黏土的含铝量越高，水泥熟料的活性越高。
同时，烧成温度的选择也非常关键，过高或过低都会影响熟料的活性和品质。
其次是熟料烧成环节。
在熟料烧成过程中，主要是通过回转窑对原料进行煅烧。
回转窑是一种长轴回转设备，可以将原料在高温条件下进行反复翻转和混合，从而实现煅烧的目的。
熟料烧成过程中，由于高温下的煅烧和反复翻转，原料中的水分和有机物会被挥发掉，同时熟料中的矿物相也会发生相互作用，形成新的化合物。
这些新的化合物对水泥的硬化特性和强度有着重要的影响。
然后是冷却环节。
在熟料烧成后，需要对其进行冷却，使其温度降至合适的水平。
熟料的冷却方式有很多种，常用的有二级气体冷却和冷却机械冷却等。
冷却过程中，需要控制冷却速度，以避免熟料中的矿物相发生不稳定的相变。
同时，冷却过程中还需要对熟料进行破碎和筛分操作，以获取合适颗粒大小的水泥熟料。
最后是熟料磨矿环节。
熟料磨矿是指对熟料进行机械粉磨，最终得到合适颗粒大小的水泥粉末。
熟料磨矿过程中，需要选择适当的磨矿设备和工艺参数。
常用的磨矿设备有球磨机和辊压机等。
磨矿的目的是将熟料中的矿物颗粒细化，增加其活性和反应速度，从而提高水泥的强度和硬化特性。
综上所述，水泥烧成工艺技术是水泥生产过程中的重要环节。
通过对原料烧成、熟料烧成、冷却和熟料磨矿等环节的控制和调节，可以获得高质量的水泥熟料，从而保证水泥的质量和性能。
水泥回转窑工作原理
水泥回转窑工作原理
水泥回转窑是一种常用的水泥生产设备，它通过回转运动来完成水泥熟料的烧成过程。
其工作原理主要包括以下几个步骤：
1.给料：原料（水泥熟料、燃料和辅助材料）从回转窑的进料
口进入回转窑内，形成料层。
2.回转运动：回转窑开始回转，物料在重力和离心力的作用下
逐渐下滑并向前推进。
3.干燥带：物料在窑筒的上部由于高温气流的流动和强烈的辐
射热作用下逐渐干燥，失去部分水分。
4.预热带：物料进入窑筒的中部后，与窑内旋转的燃料混合燃烧，产生大量的热量。
燃料的燃烧使物料逐渐升温，进行预热。
5.煅烧带：物料进一步下滑进入窑筒的下部，此处温度最高，
达到水泥熟料的煅烧温度。
在高温作用下，水泥熟料发生化学反应，产生熟料矿物。
6.冷却带：熟料通过窑筒下部的冷却带，利用逆向流动的冷却
气体（常为热风或冷风）对熟料进行冷却。
这一过程对于保证熟料质量和降低生产成本非常重要。
7.排料：冷却后的熟料从回转窑的排料口排出，送入到熟料仓
进行储存。
以上即为水泥回转窑的工作原理，通过回转窑的连续运转，将原材料转化为熟料，完成水泥生产的过程。
技术水泥熟料的形成
高岭土进行脱水分解反应时，在失去化学结合水的同时，本身结构也受到破坏，变成游离的无定形的三氧化二铝和二氧化硅，其具有较高的化学活性，为下一步与氧化钙反应创造了有利条件。在900-950℃，由无定形物质转变为晶体，同时放出热量。
表1 C3S-C2S-C3A系统熟料矿物组成
在熟料的冷却过程中，将有一部分熔剂矿物（C3A和C4AF）形成结晶析出，另一部分熔剂矿物则因冷却速度较快来不及析晶而呈玻璃态存在。C3S在高温下是一种不稳定的化合物，在1250 ℃时，容易分解，所以要求熟悉产自1300℃以下要进行快冷，使C3S来不及分解，越过1250℃以后C3S就比较稳定了。
（四）固相反应
黏土和石灰石分解以后分别形成了CaO、MgO、SiO2、Al2O3等氧化物，这时物料中便出现了性质活泼的游离氧化钙，它与生料中的二氧化硅、三氧化二铁和三氧化二铝等氧化物进行固相反应，其反应速度随温度升高而加快。
水泥熟料中各种矿物并不是经过一级固相反应就形成的，而是经过多级固相反应的结果，反应过程比较复杂，其形成过程大致如下：
技术水泥熟料的形成
水泥生料经过连续升温，达到相应的温度时，其煅烧会发生一系列物理化学变化，最后形成熟料。硅酸盐水泥熟料主要由硅酸三钙（C3S）、硅酸盐二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）、铁铝酸四钙（C4AF）等矿物所组成。
硅酸盐水泥生料通常是用石灰石、黏土及少量铁矿石等按适当的比例配制而成。石灰石的主要组成是碳酸钙（CaCO3）和少量的碳酸镁（MgCO3），黏土的主要矿物是高岭石（2SiO2·Al2O3·2H2O）及蒙脱石（4SiO2·Al2O3·9H2O)等，铁矿石的主要组成是氧化铁（Fe2O3）。
混凝土的水泥熟料烧成原理
混凝土的水泥熟料烧成原理一、引言混凝土是建筑中常用的一种材料，它的主要成分是水泥、砂、石和水。
其中水泥是混凝土中最重要的一种原材料，它能够让混凝土变得坚固耐用。
水泥是由熟料、石膏和矿物质混合而成的，其中熟料是水泥的主要成分。
那么，水泥熟料是如何烧成的呢？下面将对水泥熟料烧成的原理进行详细介绍。
二、水泥熟料的组成水泥熟料是由多种矿物质混合而成的。
其中主要的成分包括石灰石、粘土、石膏、铁矿石等。
石灰石是水泥熟料的主要成分，它的化学式为CaCO3，含有大量的钙元素。
粘土是水泥熟料的辅助成分，它含有较多的铝元素和硅元素。
石膏则是水泥熟料中的调节剂，它能够调节水泥熟料的硫酸盐含量，使得水泥熟料的性能更稳定可靠。
三、水泥熟料烧成的过程1. 原料的预处理在水泥熟料的烧成过程中，首先需要对原料进行预处理。
预处理的目的是去除原料中的杂质和水分，使得原料更加纯净。
预处理的方法主要有破碎、磨粉、筛分等。
2. 造粒在水泥熟料的烧成过程中，需要将原料造成合适的颗粒大小。
颗粒大小的合理控制能够提高水泥熟料的热传导性能，使得熟料的烧成更加均匀。
造粒的方法主要有湿法造粒和干法造粒两种。
3. 熟料的烧成熟料的烧成是水泥熟料制备过程中最为重要的一步。
熟料的烧成需要在高温下进行，烧成温度一般在1300℃左右。
在高温的条件下，原料中的矿物质会发生化学反应，生成新的矿物质。
4. 熟料的冷却熟料烧成后需要进行冷却。
冷却的目的是使得熟料均匀地冷却，避免出现因温度不均匀而导致的熟料开裂、变形等现象。
熟料的冷却方法主要有空气冷却和水冷却两种。
四、水泥熟料烧成的原理水泥熟料的烧成是一种复杂的化学反应过程。
在高温的条件下，原料中的石灰石和粘土会发生化学反应，生成新的矿物质。
具体来说，石灰石和粘土在高温下分别发生以下反应：（1）石灰石发生分解反应，生成氧化钙（CaO）：CaCO3 → CaO + CO2（2）粘土发生脱水反应，生成氧化铝（Al2O3）和二氧化硅（SiO2）：Al2O3·2SiO2·2H2O → Al2O3 + 2SiO2 + 2H2O在高温下，氧化钙和氧化铝、二氧化硅会发生以下反应，生成新的矿物质：（3）氧化钙和氧化铝、二氧化硅发生反应，生成三钙硅酸盐（C3S）：3CaO + Al2O3 + 3SiO2 → C3S（4）氧化钙和二氧化硅发生反应，生成二钙硅酸盐（C2S）：2CaO + 2SiO2 → C2S熟料的烧成过程中，还会产生大量的CO2气体。
水泥熟料煅烧工艺
收尘设备
收尘设备是用于收集水泥熟料煅烧过程中产生的粉尘和有害气体的设备，以保护环境和工人健康。
收尘设备通常采用袋式除尘器、电除尘器等不同类型，根据工艺要求进行选择和配置，确保粉尘和有害气体排放达到环保标 准。
原料储存
建立严格的原料管理制度，确保原料 的储存环境干燥、通风良好，防止原 料受潮、变质。
配料比例控制
科学配比
根据生产需求和原材料特性，制定合理的配料比例，确保熟料成分的稳定性和合理性。
配料精度
采用先进的配料设备，提高配料精度，确保各组分比例准确，降低误差。
煅烧温度与气氛控制
温度控制
根据熟料煅烧的不同阶段，合理控制煅烧温 度，确保熟料烧成反应的顺利进行。
智能化控制技术
应用智能化控制技术，实现煅烧 过程的自动化和智能化控制，提 高生产稳定性和节能减排效果。
废弃物处理与资源化利用
废弃物分类处理
对生产过程中产生的废弃物进行分类处理，如对废气、废水、废渣 等进行分别处理，实现资源化利用。
废弃物资源化利用
通过技术手段将废弃物转化为有价值的资源，如将废气中的二氧化 碳捕集并用于生产尿素等化学品，将废渣用于生产建筑材料等。
经过粉磨阶段，将冷却后的熟料磨细成粉末状，以便于后续 的水泥制备和使用。
03
水泥熟料煅烧工艺设备
预热器
预热器是水泥熟料煅烧工艺中的重要设备之一，其主要作 用是将生料加热至一定温度，使其达到煅烧所需的活性状 态。
预热器通常采用管道、旋风筒和换热器等构件组成，通过高 效换热和气流组织，将生料加热至约800℃左右，为后续的 煅烧提供良好的条件。
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•水泥熟料的烧成•第一节水泥熟料的形成过程•一、干燥与脱水•1.干燥•入窑物料当温度升高到100～150℃时，生料中的自由水全部被排除，特别是湿法生产，料浆中含水量为32～40%，此过程较为重要。
而干法生产中生料的含水率一般不超过1.0%。
•2.脱水•当入窑物料的温度升高到450℃，粘土中的主要组成高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O ）发生脱水反应，脱去其中的化学结合水。
此过程是吸热过程。
•Al2O3·2SiO2·2H2O Al2O3 + 2SiO2 + 2H2O•(无定形) (无定形)•脱水后变成无定形的三氧化三铝和二氧化硅，这些无定形物具有较高的活性。
•二、碳酸盐分解•当物料温度升高到600℃时，石灰石中的碳酸钙和原料中夹杂的碳酸镁进行分解，在CO2分压为一个大气压下，碳酸镁和碳酸钙的剧烈分解温度分别是750℃和900℃。
•MgCO3MgO+CO2•CaCO3CaO+CO2•碳酸钙分解反应的特点•碳酸钙的分解过程是一个强吸热过程（1645 kJ/kg ），是熟料形成过程中消耗热量最多的一个工艺过程；该过程的烧失量大，在分解过程中放出大量的CO2气体，使CaO疏松多孔，强化固相反应。
•三、固相反应•1.反应过程•从原料分解开始，物料中便出现了性质活泼的游离氧化钙，它与生料中的SiO2、Al2O3、Fe2O3进行固相反应，形成熟料矿物。
•2.影响固相反应的主要因素•⑴生料细度及其均匀程度；•⑵温度对固相反应的影响；•四、熟料烧结•水泥熟料主要矿物硅酸三钙的形成需在液相中进行，液相量一般在22～26％。
•2 CaO· SiO2+ CaO 3 CaO· SiO2•该反应称为烧结反应，它是在1300～1450～1300℃范围进行，故称该温度范围为烧成温度范围；在1450℃时反应迅速，故称该温度为烧成温度。
为使反应完全，还需有一定的时间，一般为15～25分钟。
•五、熟料冷却•熟料冷却时需急速冷却，其目的和作用是：•1、为了防止CS在1250℃分解出现二次游离氧化钙（对水泥安定性没大影响），降低熟料的3强度；•2、为了防止CS在500℃时发生晶型转变，产生“粉化”现象；2•3、防止CS晶体长大而强度降低且难以粉磨；3•4、减少MgO晶体析出，使其凝结于玻璃体中，避免造成水泥安定性不良；•5、减少CA晶体析出，不使水泥出现快凝现象，并提高水泥的抗硫酸盐性能；3•6、使熟料产生应力，增大熟料的易磨性。
第二节水泥熟料的形成热一、熟料的形成热•1.定义：•在一定生产条件下，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称为熟料的形成热（熟料形成热效应）。
•2.影响因素：•熟料的形成热是熟料形成在理论上消耗的热，它仅与原、燃料的品种、性质及熟料的化学成分与矿物组成、生产条件有关。
•3、计算原理：•理论热耗=吸收的总热量－放出的总热量，一般为1630～1800kJ/kg-ck。
•计算方法参看教材p164•简易公式（6－20）计算p167•表6－3 熟料形成热计算结果•二、熟料热耗•1.定义：•每煅烧1kg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。
•热耗＞熟料形成热，因为有各种热损失，要降低热耗，实际上就是要降低各种热损失。
•第三节回转窑的结构•一、回转窑的功能•燃料燃烧装置•热交换装置•化学反应器•输送设备•二、结构组成•回转窑的主要结构由筒体、轮带、托轮、传动装置和窑头窑尾密封装置等组成。
•1.筒体•回转窑筒体是回转窑的主体，一般是用不同厚度的钢板，先卷制成一段一段的圆筒，然后焊接成所需长度的筒体。
钢板的厚度取决于窑的规格和钢板质量，在应力集中的部位钢板厚度需加厚。
•筒体内镶嵌200mm左右的耐火材料，以保护筒体；筒体外套装有轮带，坐落在与轮带相对应的托轮上。
•为便于检查和更换耐火材料，在窑体上常开设人孔门和取样孔。
•规格：用筒体的内径与长度表示。
如Ф4×60m表示直径为4m、长度为60m的回转窑。
•回转窑筒体倾斜放置，冷端（窑尾）高、热端（窑头）低，斜度一般为3.5~5%。
•筒体运转要求：保持“直而圆”，保证窑的安全运转和较长的窑衬寿命。
•筒体的变形：•径向变形位置在回转窑支撑处，与筒体钢板厚度成反比，并随与支撑位置距离的加大而衰减。
•a 加厚筒体钢板厚度；•b 加强轮带刚性，选择适当的轮带与筒体垫板之间的间隙，以求筒体在热态条件下与轮带呈无间隙的紧密配合，间隙过小易使筒体产生缩颈。
•2.轮带•a 作用：•承重、增加筒体刚性•b 安装：•活套安装，在筒体上铆接或焊有垫板，轮带与垫板之间留有适当的间隙，一般为3～6mm。
•c 筒体轮带一体化：实心、空心•d 槽齿轮带•3.托轮与窑体窜动•⑴托轮•结构•安装：两托轮中心和窑中心构成等边三角形，保证两托轮均匀受力，筒体“直而圆”稳定运行。
•轴承：滑动轴承和滚动轴承•自动调位托轮•传动托轮•⑵回转窑筒体的窜动•筒体窜动的原因：筒体的倾斜安装、基础沉陷不同、筒体弯曲、轮带与托轮不均匀磨损、轮带与托轮接触面之间摩擦因数的变化等。
•托轮的调整方法：改变摩擦因数法、歪斜托轮轴线法•4.挡轮组•分类：•不吃力挡轮（信号挡轮）•吃力挡轮•液压挡轮•5.传动装置•组成：电动机、减速机及大小齿轮•大齿轮的安装：靠近窑尾、远离热端。
大齿轮中心线与筒体中心线必须重合。
•切向连接：具有较大弹性，但中心不易找准。
•轴向连接：•安装时大小齿轮中心线保持平行，一般小齿轮装在大齿轮的斜下方。
•减速机传动•双传动系统•辅助传动系统•速比大，可使窑非常缓慢旋转，主要作用：•主系统出现故障时定时转窑，以免筒体在高温下停转时间过长造成弯曲；•砌窑或检修时使筒体停留在某个指定位置；•用辅助电动机启动窑可减少启动时的能量消耗。
•6.密封装置•⑴窑对密封装置的要求•密封性好•能适应窑的上下窜动和摆动•耐高温、耐磨，结构简单，便于维修等。
•⑵窑的密封形式•非接触式：迷宫式、气封式•接触式：端面摩擦、径向摩擦•①迷宫式•②气封式•③气缸式•④弹簧杠杆式•⑤石棉绳端面摩擦式•⑥石墨块密封装置•⑦薄片式密封•7.两档窑简介•两档窑是70年代末德国KHD公司首先设计应用的。
其优点是避免了窑基础下沉或运转中遇到暴雨，引起窑的弯曲或其它原因造成窑体翘起，致使应力集中在一个轮带上。
上述应力几乎为正常设计值的二倍，因而在生产过程中易于损坏。
而两档窑受力均衡，有利于生产维护。
两档窑的其它优点是土建受力较三档窑小14％，传动动力也小10%左右，相应设备重量也减轻11．5％。
因此，在工艺条件允许窑的长径比L/D＝10～12的前提下，应推广采用这种结构的窑型。
•新疆水泥厂2000t/d生产线φ4×43m两档窑也已投产运转多年，目前尚有4台用于2000 ~5500t/d生产线的短窑正在兴建。
•由于新技术的采用，轮带面和托轮接触均匀，受力也均衡。
窑两端的悬臂长度均有所提高．窑头悬臂从1.3D可增至2.7D，窑尾从3．0D提高至3.86D，这样全窑的L/D可从10~12提高至14。
此长度已达到现行设计的常规三档窑长度。
•也就是说，新型两档窑可满足预分解窑生产系统中不同原料对窑的工艺要求。
由于新型两档窑省去了一对托轮和与之相配套的轮带、档轮以及大小齿轮，设备重量、窑墩受力均较原有两档窑小些，投资费用也低得多。
•第四节回转窑工作原理•由于回转窑是一个集燃烧、换热、反应、输送等功能于一体的高温设备，因此，探讨回转窑的工作原理，主要探讨物料在窑内的运动、窑内气体流动、燃料燃烧、物料与气体之间的换热以及物料烧成反应的基本规律。
•一、窑内物料的运动•物料运动方式影响料层温度的均匀性；运动速度影响物料在窑内停留时间，即物料受热和反应时间；填充系数影响气固换热的有效接触面积和窑内气体流动速度和阻力损失。
•静休止角θ•动休止角β•移动距离ΔS•当回转窑转速为n（r/min）时，物料沿轴线方向运动速度为•物料运动速度的影响因素：•窑的直径和斜度•窑一定后：窑的转速n，物料的填充率、物料性质、窑壁的光滑程度（通过φ、β－θ反映）。
•运动速度的测量•回转窑的填充系数（物料负荷率）•物料通过窑所需时间•t 运动时间，min•L 窑长度，m•n 窑转速，r/min•D i有效内径，m•S 窑斜度，°•物料运动与结蛋•二、回转窑内燃料燃烧•1.煤粉燃烧过程•燃料与空气混合•燃料与空气加热至一定温度，释放挥发分•（形成的流股在生产上称为“黑火头”）•挥发分着火燃烧放出热量，为固定碳着火燃烧创造高温环境条件•固定碳着火燃烧及烧尽，释放燃烧产物•2.回转窑对燃煤的要求•煤炭分类：•烟煤：挥发分含量>15％•无烟煤：挥发分含量<10％•贫煤或半无烟煤：挥发分含量10～15％•煤的搭配使用•煤的细度•3.煤粉燃烧过程控制•控制燃烧火焰的温度，主要影响因素有：•燃料的发热量、燃料和一次风的温度、二次风的温度、火焰向周围传递的热量、过剩空气系数•4.回转窑的发热能力和热负荷•发热能力Q•断面热负荷q A•表面热负荷q F•容积热负荷q V•三、回转窑内的气体流动•窑内的限制射流（燃烧带）•气体流速：影响对流换热系数的大小和高温气体与物料的接触时间。
•窑内需要的气体流速与窑的直径成正比。
•回转窑的漏风对窑系统的影响•四、回转窑内的传热•1.传热形式•辐射、对流传热（90％）•传导传热（10％）•影响传热的主要因素：•火焰的黑度•火焰的温度•窑衬与物料的平均温度•第五节煤粉燃烧器•一、煤粉燃烧火焰•1.火焰长度•火焰长度的调整•氧浓度>0.7%：增加排风机转速，火焰延长；降低排风机转速，火焰缩短；•短火焰在非常短区域中释放大量热，会侵蚀窑皮，而长火焰对烧成带形成窑皮有利。
•新型干法窑的烧成带长，需要将火焰拉长。
•窑操的责任在于烧成带形成和维持良好的固体窑皮。
•2.火焰方向•火焰的轨迹不能直接对着窑衬作用，而且火焰不能长期维持不变。
•由于二次空气不均匀的进入窑内向上浮动，使火焰趋于向上而朝向窑顶部拱砖。
（火焰漂浮）•火焰方向的调整•当火焰位置稍微朝向物料层，一般使火焰与物料间发生最佳热交换，因此最有利的目标是使火焰处在（2A）的位置或窑中心（2B）。
•如果火焰太靠近物料层（3A），则会使一部分没有燃烧的煤粉有冲进物料层的危险；如果火焰吹向目标太靠近窑衬壁（1C，2C或1B）会使火焰侵蚀窑皮，缩短耐火砖寿命。
•3.火焰温度•观察到的颜色和相当温度•升高火焰温度的措施：•提高二次空气温度；•使用尽可能少的一次空气；•使出口气体不缺少氧，维持氧含量在0.7～3.5％范围内；•改进燃烧器的设计，促使燃料和空气在离开燃烧器时迅速混合。