熟料煅烧系统
熟料在烧成系统中的形成过程
1、干燥带温度范围：生料温度～450℃。
主要任务：①物料升温至450℃②物理水蒸发（生料进入窑系统后，大约在超过烟气的露点后75～150℃其间水分蒸发）。
该反应在C2-C1上升烟道及C1筒和C3-C2上升烟道完成。
2、预热带温度范围450℃～700℃。
主要任务：①物料升温至700℃②化合水脱水（粘土质原料）。
脱水反应在C3-C2、C2、C4-C3内进行，温度继续上升至700℃。
3、碳酸盐分解带主要承担MgCO3和CaCO3的分解任务，是吸热反应。
碳酸盐在C4已有少量分解，主要分解反应发生在分解炉中，在C5也有少量分解反应发生，出C5筒的物料碳酸盐表观分解率达90％以上，其余部分的分解反应在回转窑内进行，入窑物料温度升至850℃左右。
4、放热反应带（亦称过渡带）主要承担固相反应，生成C2S、C3A、C4AF，以上三种反应生成的热量可使物料温度上升200℃，放热反应在分解炉内、C5筒就有少量发生，大量反应是在进入回转窑内进行的。
5、烧成带主要承担熟料中最主要的矿物C3S的形成和f-CaO的吸收，完成熟料的最后烧成任务。
该带在回转窑内温度最高的部位，在正常的配料范围内，物料在1280℃时就开始出现液相，在1350～1450℃时液相量可达20％多（与配料有关）C2S和CaO先是溶于液相中，在液相中反应结合为C3S结晶析出，倒出地方使其他的C2S和CaO溶于液相，再结晶析出，这样使C3S大量形成，使f-CaO逐渐被C2S吸收。
窑内温度越高，液相粘度越低，C3S形成越快，f-CaO被吸收的越彻底，直至f-CaO逐渐被C2S吸收。
由此可见，影响f-CaO的因素：⑴窑内煅烧温度越高，f-CaO吸收越快，f-CaO被吸收的越彻底，直至f-CaO最后被基本吸收（﹤1.5％）⑵配料中液相量越高（L）液相粘度越低，石灰石吸收越快；饱和比越低，石灰石吸收越快，但对熟料质量有影响，因此要兼顾熟料质量和煅烧能力达到最佳平衡点。
熟料烧结(一)
熟料烧结（一）
冷却带 从火焰后部到窑头的一带。高温熟料在冷却带由二次空气和窑头漏风冷却， 逐步冷却到1000以下下落到冷却机。 五、熟料窑结构示意图：
熟料烧结（二）之熟料窑系统
烧结温度范围和液相量控制的意义 液相量的出现和控制 在一定的烧结温度下，液相量很少，在该温度时只能使炉料体现有少许收缩，但尚 不能把粉状炉料粘结成颗粒状（叫黄料）。 提高一定温度，出现液相量较少，在凝结时，虽能把粉状炉料粘结成颗粒状，的温度，液相量达到一定的适当量时，才能出现颗粒度均匀，孔隙度大 并有一定机械强度的熟料，叫正烧结料。 又提高一定的温度，液相量较多时，产生的是致密而少孔的，机械强度很大的熟料， 叫过烧结料。 当液相量过多时，就产生坚硬无孔的，所谓熔融熟料。 生产上把产生以上近烧结熟料，正烧结熟料、过烧结熟料所对应的温度，称为近烧 结温度、正烧结温度、过烧结温度。而炉料从近烧结温度到过烧结温度所经过 的温度区间，叫烧结温度范围。一般来说，在炉料正常配方的情况下，近烧结 时液相量为5~~10%，正烧结时液相量为15~~20%，过烧结时液相量为大于 ~~20%以上。
熟料烧结（二）之熟料窑系统
熟料烧结（二）之熟料窑系统
熟料烧结（二）之熟料窑系统
熟料烧结（二）之熟料窑系统
熟料生产工艺流程图：
熟料烧结（二）之熟料窑系统
几个概念： 烘窑 烘窑的目的是什么？ 耐火砖砌好后，在点火开窑前必须烘窑， 使胶泥和耐火砖的水分缓慢的蒸发出来，以加强耐火砖和胶泥之间的结合，同 时可避免耐火砖温度急剧上升和水分剧烈蒸发而引起耐火砖表面爆裂，也防止 机械设备（领圈）因温度急剧升高而涨裂。 挂窑皮 窑皮是物料煅烧后粘附在烧成带耐火砖表面形成的保护层（过烧熟料层）。 它可以防止高温区物料对耐火砖的化学侵蚀和机械磨损，从而可以延长耐火砖 的使用寿命，提高回转窑的运转周期，同时可以增强传热效率，稳定窑的热工 制度，减少散热损失，所以挂好和维护好窑皮是保证优质高产的前提，而挂好 第一层高温窑皮尤为重要。 窑皮形成的机理： ；炉料在回转窑中由窑尾向窑头移动，当进入到分解带前沿时， 在一定温度下开始出现液相，随着温度升高液相量也相应增加，当增加到一定 数量时，炉料有黏结性，物料和耐火砖接触时，由于耐火砖向外散热，液相和 部分炉料就黏结在耐火砖表面而形成第一层窑皮，由于炉料推进，同时形成第 二层窑皮，第二层窑皮黏结后，第一层窑皮因为温度下降而凝固，这个过程继 续下去窑皮愈厚，当厚到一定程度时，由于窑皮的热负荷增加，窑皮表面温度 升高，液相黏度逐渐减小，由于向外冷却困难，液相过热，粘性不足，此时窑 皮就会停止生成。 结圈 炉料烧结过程中，由于液相的出现和凝结，在烧结带前后两端形成了致密而 高于窑皮的结圈称前结圈和后结圈。
流化床水泥窑熟料煅烧技术是日本的新型煅烧技术
水 泥 公 司建 成 投 产 。 该 公 司开 发 的道 路 专 用 矿 粉 ，是 采 用 Ｃ ａ Ｏ 平
颗 粒 物 料 通 过 简 体 圆 周 上 的 排 料 装 置 排 出 ，进 入
一
部 分 物 料 的 颗 粒 细 度 达 到 成 品指 标 。 为 了使 这 部 分 物料 能及 时提 取 出来 ，该 技 术 发 明是 在 微
一
（ 摘 自中国建材 数 字报）
用 于水 泥 窑 头 处 理 的 ＧＣＳ雾 化 降 温 系 统 的 特 点 分 析
粉 磨 机 每 个 仓 的 尾 仓 与 下 一 仓 之 间 双 层 隔 仓 装 置 部 位 设 置 了成 品 物 料 提 取 隔 离 装 置 、 隔 仓 扬 料 板 ，
单 仓 磨 机 在 磨 尾 所 排 出 的 物 料 在 平 均 细 度 上 有 大
幅 度 改 善 。 由 于 被 粉 磨 后 物 料 的 大 颗 粒 与 小 颗 粒 的 差 距 不 大 ， 平 均 粒 度 变 细 之 后 ， 既 可 提 高 粉 磨 台 时 产 量 ， 又 可 增 加 成 品 的 比 表 面 积 ， 改 善 水 泥
灰 强 度 不 够 、 脉 冲 喷 吹 清 灰 与 过 滤 同 时 进 行 会 产 生 粉 尘 再 吸 附 现 象 的 缺 点 ， 具 有 占地 面 积 小 、 运
其 他 喷枪 无 法 比拟 的。 （ ３ ） 显著 节 能 ， 它可 以在 较低 的 气体 压 力（ ≤
３ ｋ ｇ ） 和（ ≤４ ｋ ｇ ） 条 件 下 实 现 微 细 雾 化 。 除 本 身 使 用
低挥发份煤煅烧机理及升温操作注意事项
低挥发份煤煅烧机理及升温操作过程及注意事项段丰涛黄新景龙力水泥有限责任公司我公司熟料煅烧系统采用的是天津院设计的ø4.8×72米回转窑，日产熟料5000t/d,签于生产条件，主要使用低挥发份（8%-12%）煤，燃烧速度慢，着火温度高，在升温期间不易掌握升温速率，根据生产实际，现将我公司的升温操作过程简要介绍。
一、对低挥发份煤燃烧的认识1、煤粉燃烧过程煤粉的燃烧大体可以分为两个阶段：煤粉达到着火温度时开始煤粉燃烧过程的第一阶段，首先是挥发份开始挥发，反应生成CO2、H2O、SO2，放出热能使反应继续，当挥发份燃烧结束后，燃烧过程进入第二阶段，由于第一阶段挥发份挥发和燃烧而使煤粉颗粒表面产生大量的孔洞和凹陷，增加了煤粉颗粒与空气的接触面，同时由于挥发份燃烧提供了大量的温度，固定碳开始燃烧，使燃烧过程进入稳定阶段。
当然上述两个过程不是截然分开而是交叉进行。
2、低挥发份煤与烟煤燃烧过程的区别我国常规回转窑烧成系统中所用的燃料一般是烟煤，挥发分含量20%～35%，由于挥发分含量较高，煤粉在较低的温度时开始燃烧，待挥发分基本燃烧完后固定碳开始燃烧。
在回转窑中烟煤燃烧形成了较长的火焰。
低挥发份煤燃点较高，反应活性差，在回转窑内燃烧的特点是煤粉从燃烧器喷嘴喷出一段时间后才开始燃烧，燃烧过程较短，热力强度非常集中，火焰形状短而粗。
低挥发份煤由于其挥发份含量较低，反应时间很短几乎没有，因此其第一阶段燃烧所提供的热量很少，很难达到固定碳燃烧所需的温度，同时由于挥发份含量少，第一阶段反应结束后煤粉颗粒并没有产生大量的孔洞和凹陷，因此第二阶段时煤粉颗粒与周围空气的接触面几乎没有增加；有学者研究表明，在回转窑内燃烧是由颗粒边界层的扩散速度控制的。
因而燃尽时间与粒径的平方呈正比。
当反应温度上升时，反应速率将呈指数关系增加。
三、低挥发份煤的升温操作注意事项综上所述我们要控制好低挥发份煤的燃烧过程就需解决以下三个问题:a、为了尽快点燃无烟煤和缩短燃烧时间，应降低煤粉细度。
水泥熟料的煅烧
6 水泥熟料的煅烧【本章导读】生料在入窑后和热气体进行热交换发生一系列的物理化学反应生成熟料。
熟料主要由硅酸三钙(C 3S)、硅酸二钙(C 2S)、铝酸三钙(C 3A)、铁铝酸四钙(C 4AF)等矿物所组成。
煅烧过程所发生的物理化学变化在不同条件下进行的程度与状况决定了水泥熟料的质量和性能，也直接影响到水泥熟料的产量以及燃料、耐火材料的消耗和窑的长期安全运转。
无论窑型的变化如何，熟料的煅烧过程和煅烧中所发生的反应基本相同，掌握了这些矿物形成的机理及影响因素，掌握了这些物理化学变化的规律，就能烧出高质量的熟料。
6.1 煅烧过程物理化学变化水泥生料入窑后，在加热煅烧过程中发生干燥、粘土脱水与分解、碳酸盐分解、固相反应、熟料烧成和熟料冷却等物理化学反应。
这些过程的反应温度、速度及生成的产物不仅和生料的化学成分及熟料的矿物组成有关，也受到其它因素如生料细度、生料均匀性、传热方式等的影响。
6.1.1 干燥干燥即自由水的蒸发过程。
生料中都有一定量的自由水，生料中自由水的含量因生产方法与窑型不同而异。
干法窑生料含水量一般不超过1.0%，立窑、立波尔窑生料需加水12～14%成球，湿法生产的料浆水分在30～40%。
自由水的蒸发温度为100～150℃左右。
生料加热到100℃左右，自由水分开始蒸发，当温度升到150℃～200℃时，生料中自由水全部被排除。
自由水的蒸发过程消耗的热量很大。
每千克水蒸发热高达2257kJ ，如湿法窑料浆含水35%，每生产1kg 水泥熟料用于蒸发水分的热量高达2100kJ ，占湿法窑热耗的1/3以上。
降低料浆水分是降低湿法生产热耗的重要途径。
3.1.2 粘土脱水粘土脱水即粘土中矿物分解放出结合水。
粘土主要由含水硅酸铝所组成，常见的有高岭土和蒙脱土，但大部分粘土属于高岭土。
粘土矿物的化合水有两种：一种是以OH -离子状态存在于晶体结构中，称为晶体配位水（也称结构水）；另一种是以分子状态存在吸附于晶层结构间，称为晶层间水或层间吸附水。
熟料质量控制及煅烧方面的影响因素
培训材料熟之三料质量控制及煅烧方面的影响因素一、熟料质量控制的重要性1、熟料质量是确保水泥质量的核心，熟料质量达不到要求，难以磨制优质的水泥产品。
其中配料和煅烧是决定熟料质量的关键。
2、从生料到熟料，是一个化学反应过程。
化学反应，最基本的核心就是要求参预化学反应的物质间的比例要满足理论要求。
参预化学反应的某一物质的量，不得过剩或者不足，否则，化学反应形成的结果，不是当初设计的结果。
因此，熟料生产过程实际上要求是很精细的，不是表面上的那种粗糙现象。
3、设计合理的熟料率值，通过良好的煅烧，才干生产出优质的水泥熟料。
1、原料磨工艺变化现代水泥企业，以节能高效为主要导向，装备和工艺流程日益简化和高效。
2、原料磨由过去的球磨机改为现代立磨，原料磨工艺装备的改变，对产品质量的影响。
3、球磨机的工艺特点，决定了生料细度更加均匀，900 孔细度小，只在 3.0%以内， 1800 孔细度在 12%以内。
立磨的生料细度粗， 900 孔细度在 6.0-8.0%， 1800 孔细度在 22%摆布。
由上看出，现代水泥工业改成立磨后，生料的颗粒级配产生了较大的变化，立磨的生料粗大颗粒占比例明显上升，中等颗粒的比例，也较球磨机增加了一倍。
4、现代水泥工业、细度标准的变化。
80 年代，国家旋窑管理规程对细度有控制要求，最开始的标准规定生料细度小于等于 10%，作为一次水泥工艺管理的标准来执行，其后更改为 12%。
后来随着先进水泥工艺发展，生料细度作为一次过程控制指标，再也不强制执行，由企业根据自身生产需要自行控制。
质量体系认证，也将细度标准作为企业自行制定来审核，细度标准被企业自身不断放松标准。
按照现行立磨的生产工艺，生料细度按 10%、12%、16% 等等标准，已经无法满足当前立磨工艺的要求，根据立磨的特点及与窑的产能关系，细度只能控制在 20-22%之间,即使控制较好的工厂细度也在 8 摆布。
但是 , 目前的细度控制指标，不表示细度粗对煅烧没有影响。
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。
第4章 水泥熟料煅烧工艺
五、立窑
六、悬浮预热窑
七、预分解窑
第3节 煅烧过程物理化学变化
❖ 完成生料制备后，下一步是把生料送到窑内 进行煅烧。熟料的形成过程实际上就是石灰 石、粘土等主要原料经过高温煅烧，从入窑 到出窑发生一系列的物理化学变化二形成 C3A、C4AF、 C2S和C3S的过程。
㈠自有水的蒸发
100～150℃，也成干燥过程。150~200℃，自 由水蒸发完毕。
2Ca0+ Si02 → 2CaO·Si02 (C2S)开始形成
800～900℃ 7(CaO·Al2O3)+5CaO→12CaO·7Al2O3 (C12A7)
CaO·Fe2O3 +CaO → 2CaO·Fe2O3 (C2F)
900～1100℃ 2CaO+Al2O3+Si02 → 2CaO·Al2O3·Si02 (C2AS)形成后又分解
第四章 水泥熟料煅烧
刘辉敏
材料科学与工程系
第一节 水泥窑的作用和分类
一、水泥窑的作用
①水泥窑是化学反应器。 ②水泥窑是燃烧设备和传热设备。 ③水泥窑是输送设备。 ④水泥窑还具有降解利用废弃物的功能。 ⑤气体流动
二、水泥窑的分类
Hale Waihona Puke 第二节 水泥熟料煅烧工艺流程一、湿法回转窑煅烧工艺
l一回转窑；2一多筒式冷却机；3一喷煤管；4一传动齿轮；5一热交换器；6一 链条；7一托轮；8一水冷却；9一鼓风机；10一煤磨；11一选粉机；12一旋风 收尘器；13一煤磨样风机；14一煤磨热风管；15一收尘器；16一烟囱
▲碳酸钙的分解过程
①热气流向颗粒表面传进分解所需要的热量； ②热量以传导方式由表面向分解面传递的过程； ③在一定温度下碳酸钙吸收热量，进行分解并放出CO2的 化学过程； ④分解放出的CO2，穿过CaO层，向表面扩散传质； ⑤表面的CO2向周围气流介质扩散。
水泥熟料能效等级
水泥熟料能效等级
水泥熟料能效等级是指水泥生产过程中，熟料的能耗水平。
熟料是指经过煅烧过程后的水泥原料，是制造水泥的关键材料。
水泥熟料能效等级分为一级、二级和三级，等级越高表示能效越好。
一级熟料能效等级要求：熟料煅烧系统的热耗电耗比不高于3.5 MJ/ kg 熟料，或者热耗电耗比不高于4.0 MJ/ kg 熟料，且热耗不高于2.85 GJ/ t 熟料。
二级熟料能效等级要求：熟料煅烧系统的热耗电耗比不高于4.0 MJ/ kg 熟料，或者热耗电耗比不高于4.5 MJ/ kg 熟料，且热耗不高于3.25 GJ/ t 熟料。
三级熟料能效等级要求：熟料煅烧系统的热耗电耗比不高于4.5 MJ/ kg 熟料，或者热耗电耗比不高于5.0 MJ/ kg 熟料，且热耗不高于3.65 GJ/ t 熟料。
水泥生产企业可以根据自身条件和技术水平选择适合的熟料能效等级，提高能效水平，减少能源消耗，降低生产成本，同时也有利于环境保护。
浅析影响熟料煅烧煤耗的主要因素与降耗措施
摘要：降低熟料煅烧煤耗，应针对主要影响因素，从减少热损失、降低热消耗、增加热收入入手，对系统分部优化。
C1筒分离效率低、废气温度高、熟料烧成热耗高、系统漏风严重等是造成热损失的主因；设备表面散热和冷却机系统损失热，也是不可忽略的重要因素。
降低热消耗，要重视生料易烧性的影响和余热浪费现象。
可采取优化篦冷机性能，挖掘余热发电潜能，优化烧成工艺，利用替代燃料，使用新型耐火保温材料等措施，回收余热增加热收入。
0 引言节约能源，提高能源利用率，是企业保障生产经营，实现可健康发展的长久之计。
结合生产实际，分析影响煤耗的主要因素，采取措施，降低熟料煅烧煤耗，既是企业提高经济效益，控制环境污染义不容辞的社会责任，也是适应市场需要，提高企业竞争力的必然选择。
更是我们每个水泥工作者应尽的社会义务。
1 影响因素与降耗途径1.1 主要的影响因素熟料煅烧过程是一个复杂的热工过程，虽然影响预分解窑熟料煤耗的因素很多，但对主要因素进行综合归纳，具体可划分为三类影响：（1）生产热损失的影响：生产热损失，主要指在熟料煅烧过程中，废气、熟料带走热，设备筒体散热等造成的热损失。
主要表现为C1出口废气量大、废气温度高、分离效率低。
废气热量不能得到合理回收利用。
耐火材料使用不合理、冷却机热回收效率低等，也是导致系统热损失大的直接原因。
（2）物料易烧性的影响：生料易烧性，是指在回转窑实际操作中，熟料煅烧的难易程度。
一般是以在一定温度下，生料经过一定时间煅烧后，生成熟料中所含游离钙的多少来表示。
因物料配料方案、熟料煅烧过程质量控制指标或中控操作中工艺参数匹配合理性欠缺等原因，导致物料易烧性差、热能浪费，使熟料煅烧热耗增加。
（3）系统热收入的影响：系统热收入是指在生产过程中，损失的热量被回收利用的程度。
因对系统散热损失回收利用的观念更新不及时、设备维护保养或技术改造不到位、能够回收的热量得不到回收，导致系统散热损失增大，热回收效率降低，热收入减少，进一步增大了熟料煅烧热耗。
回转窑熟料煅烧工艺原理
回转窑熟料煅烧工艺原理朋友，今天咱们来唠唠回转窑熟料煅烧这个事儿。
这回转窑啊，就像是一个神奇的大炉子，在水泥生产里可是个超级重要的角色呢。
回转窑是个长长的大圆筒，它一直在慢悠悠地转着，就像一个在跳慢舞的大巨人。
那它为啥要转呢？这一转啊，就能让里面的物料均匀受热啦。
你想啊，如果不转，那靠近火的地方不就烧糊了，离得远的还没热乎呢。
咱说说这熟料煅烧的原料。
主要就是石灰石、黏土、铁矿石这些东西。
它们被混合在一起，就像是一群小伙伴手拉手走进了回转窑这个大舞台。
这些原料刚进去的时候，那可都是生料，就像没经过锻炼的小菜鸟。
在回转窑里，热量可是关键。
这个热量是从哪儿来的呢？一般是从窑头喷进去的燃料燃烧产生的。
燃料就像一个热情的小火苗，呼呼地烧着，把热量传递给周围的一切。
这热量就像温暖的阳光一样，一点点地渗透到那些生料里。
随着回转窑的转动和热量的传递，生料开始发生奇妙的变化。
最开始，生料里的水分被烤干了，就像你把湿衣服放在太阳下晒干一样。
这个过程中，生料会变得稍微干燥一些，也更松散了。
然后呢，温度继续升高，一些化学变化就开始悄悄发生了。
碳酸钙开始分解啦，这就像是一场魔法表演。
碳酸钙本来是一个很稳定的家伙，但是在高温的逼迫下，它不得不分解成氧化钙和二氧化碳。
二氧化碳就像一个调皮的小气泡，从物料里跑出来，消失在空气中。
温度越来越高，物料也变得越来越神奇。
各种矿物质之间开始融合、反应。
氧化钙就像一个热情的社交达人，开始和其他的矿物质交朋友，形成新的化合物。
这个过程就像是一场盛大的聚会，大家互相交流、组合，最后形成了熟料。
这熟料啊，可不再是之前那些松散的生料了。
它变得又硬又结实，就像一个经过千锤百炼的战士。
这时候的熟料就像是水泥生产里的宝贝，它有着特殊的结构和性能，是制造水泥的关键原料呢。
回转窑在这个过程中，它的转速、温度的控制都是很有讲究的。
要是转速太快了，物料可能还没反应好就被转到下一个地方了；要是温度控制不好，要么就是反应不完全，要么就是烧过头了。
水泥热工设备
水泥的热工设备指水泥熟料的煅烧设备 及附属设备。
水泥熟料煅烧是水泥生产中的重要工序，是影 响和决定水泥质量的重要环节。 任何水泥熟料的煅烧都要经历干燥、预热、分 解、固相反应、烧成阶段。 水泥热工设备根据熟料煅烧的各个阶段所采用 的方法和设备不同，水泥的热工设备也各不相同。
一、分类 1. 按水泥煅烧熟料窑的结构分类
2、多筒冷却机 由环绕在回转窑出料端的若干个（4-16）冷却 筒构成。筒径一般为 0.8-1.4m， L/D 4.5-5.5， 长度4-7m，冷却筒与窑体连成一体，并随回转窑一 起回转。 特点： 结构简单，不需要另设传动装置，电耗较低， 无废气污染。但是冷却机与窑体连体，窑头胴体承 受的机械负荷很大，限制了多筒冷却机冷却能力的 进一步提高及在大型窑上的应用。 结构：
湿法中等长度回转窑：L/D 18-30，与料浆压滤机 组合
干法回转窑煅烧系统有:
干法中空长窑：L/D 20-38 干法短窑带余热锅炉：L/D 15-30 干法短窑与料球加热机组合（立波尔窑）：L/D 10-15 干法短窑与悬浮预热器、预分解炉组合： L/D 14-17，通称新型干法分大约30-35%，，为 了强化传热，往往在窑内冷端加装链条和或窑炉外 加装料浆预热器。 湿法回转窑的热耗与干法相比，热耗较大，其热 量主要由燃料提供，支出的热量： 反应 ：30-33% 蒸发料浆水分：25-30% 废气带走:20-24% 窑炉表面散热:10% 熟料和其他原因带走一部分热量
（二）冷却机类型
筒式冷却机 单筒 多筒式 推动篦式 振动篦式 回转篦式
蓖式冷却机
立筒式 其它冷却机 “g”型冷却机
（三）冷却机结构特点
1、单筒冷却机 是最早使用的冷却机，和回转窑相似。单筒冷却 机与回转窑的相对布置方法有逆流和顺流两种方式。 特点： 单筒冷却机结构简单，运转可靠，热效率高，无 废气收尘处理；但是冷却机内高温熟料不能骤冷， 熟料出冷却机温度较高，热散失较大，不适用大型 窑的配套使用。 结构:
熟料煅烧液相量与温度
熟料煅烧液相量与温度熟料的烧结在很大程度上取决于液相含量及其物理化学性质。
因此，控制液相出现的温度、液相量、液相粘度、液相表面张力和氧化钙、硅酸二钙溶于液相的速率，并努力改善它们的性质至关重要。
1．最低共熔温度系 统最低共熔温度(℃) 系 统最低共熔温度(℃) C 3S-C 2S-C 3A 1455 C 3S-C 2S-C 3A –C 4AF 1338 C 3S-C 2S-C 3A -Na 2O 1430 C 3S-C 2S-C 3A -Na 2O -Fe 2O 3 1315 C 3S-C 2S-C 3A -MgO 1375 C 3S-C 2S-C 3A -Fe 2O 3 -MgO 1300 C 3S-C 2S-C 3A-Na 2O-MgO1365C 3S-C 2S-C 3A-Na 2O-MgO -Fe 2O 31280表1 一些系统的量低共熔温度液相出现的温度决定于物料在加热过程中的最低共熔温度。
而最低共熔温度决定于系统组分的性质与数目。
表1列出了一些系统的最低共熔温度。
由表1可知，系统组分数目越多，其最低共熔温度越低，即液相初始出现的温度越低。
硅酸盐水泥熟料由于含有氧化镁、氧化钠、氧化钾、硫矸、氧化钛、氧化磷等次要氧化物，因此，其最低共熔温度约为1280℃左右，适量的矿化剂与其他微量元素等降低最低共熔温度，使熟料烧结时的液相提前出现。
如参加矿化剂后最低共熔温度约1250℃，即1250℃开始出现液相。
2．液相量如前所述，熟料的烧结必须要有一定数量的液相。
液相是硅酸三钙形成的必要条件，适宜的液相量有利于C 3S 形成，并保证熟料的质量。
液相量太少，不利于C 3S 形成，反之，过多的液相易使熟料结大块，给煅烧操作带来困难。
液相量与组分的性质、含量及熟料烧结温度等有关。
因此，不同的生料成分与煅烧温度等对液相量有很大影响。
一般水泥熟料烧成阶段的液相量大约为20%～30%。
(1)液相量与煅烧温度、组分含量有关，根据硅酸盐物理化学原理，不同温度下形成的液相量可按下式计算：①煅烧温度为1338℃时：IM（P）>1.38 L=6.1F(6.1)IM（P）<1.38 L=8.2A-5.22F(6.2)②煅烧温度为1400℃和1450℃时:1400℃L=2.95A+2.5F+M+R(6.3)1500℃L=3.0A+2.2F+M+R(6.4)式中L——液相量(％)；F——熟料中Fe2O3的含量(％)；A——熟料中Al2O3的含量(％)；M、R——MgO及(Na2O+K2O)的含量(％)。
烧成系统
1烧成系统是水泥厂生产的核心，它包含了烧成窑尾、烧成窑中、烧成窑头和熟料输送及储存。
本系统采用了高吸低阻5级旋风预热器带管道式在线分解炉系统；熟料冷却采用第三代控制流推动篦式冷却机，熟料烧成设计热耗不超过度小于正个系统的操作均由中央控制室集中操作控制。
由于本系统的工艺参数多，工况复杂且变化多端，因此要求中控操作员必须十分熟悉本系统的生产工艺操作，对操作终端上的显示信号、操作功能及方法均十分熟悉。
2烧成系统包括从生料喂入一级旋风筒进风管道开始，经预热、分解后入回转窑烧成水泥熟料，通过水平推动篦式冷却机的冷却、破碎并卸到链斗输送机输送入熟料库为止。
本系统可分为生料预热与分解、三次风管、熟料煅烧、熟料冷却破碎及熟料输送四大部分。
1）生料预热与分解（烧成窑尾）窑尾系统由五级旋风筒和链接旋风筒的气体管道、料管及分解炉构成，生料经计量后由空气输送斜槽、提升机送入二级旋风筒出口管道，在气流作用下立即分散、悬浮在气流中，并进入一级旋风筒。
经一级旋风筒气料分离后，料粉通过重锤翻板阀转到三级旋风筒出口管道，并随气流进入二级旋风筒。
这样经过四级热交换后，生料粉得到充分预热，随之入分解炉内与来自窑头罩的三次风及喂入的煤粉在喷腾状态下进行煅烧分解。
预分解的物料，随气流进入五级旋风筒，经过第五级旋风筒分离后喂入窑内；而废气沿着逐级旋风筒及其出口管道上升，最后由第一级旋风筒出风管道排出，经增湿塔由高温风机送往原料磨和废气处理系统。
为防止气流沿下料管反串而影响分离效率，在各级旋风筒下料管上均设有带重锤平衡的翻板阀。
正常生产中应检查各翻板阀动作是否灵活，必要时应调整重锤位置，控制翻板动作幅度小而频繁，以保证物料流畅、物料连续均匀，避免大幅度的脉冲下料。
预热器系统中，各级旋风筒依其所处的地位和作用侧重之不同，采用不同的高径比和内部结构型式。
一级旋风筒采用高柱长内筒型式以提高分离效率，减少废气带走飞灰量；各级旋风筒均采用大蜗壳式进口方式，减小旋风筒直径，使进入旋风筒气流通道逐渐变窄，有利于减少颗粒向桶壁移动的距离，增加气流通向出风口的距离，将内同缩短并加粗，以降低阻力损失，各级旋风筒间链接风管均采用方圆变换形式，增强局部涡流，使气料得打冲锋的混合与热交换。
水泥中央控制室操作_熟料煅烧正常操作
• 烘干时间：连续烘干90h以上。
• 烘干速率：一般为20℃/h，在200℃、400℃、500℃时 要分别保温20h、16h、10h，在700℃时，要保温4h。
• 烘窑结束后，灭火、停风，关闭阀门进行自然冷却，并注 意转窑。
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任务2 熟料煅烧系统正常运行操作
• 临时性停窑后的开窑点火
• 因停电、断料、缺煤或设备故障停窑几小时，为临时性停窑。由于停 窑时间短物料温度还较高，均在煤粉的燃点以上，因此不需要用木柴 或棉球点火，只要转动一下窑，将灼烧的物料翻到表面上来，再开一、 二次风，即可喷煤点火。
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任务2 熟料煅烧系统正常运行操作
• 3.2 事故停窑
• 系统的故障停车有两类，机电设备故障和物料淤堵故障。 • 临时性停窑操作注意事项 • 视导致停窑原因，制定相应的保温措施。确保故障排除后， 能迅速投料生产。 • 停窑后对预热器系统特别是C5筒要进行仔细检查，以利于 下次正常投料。 • 严格执行停窑操作程序，确保窑系统设备及人身安全。 • 根据停窑具体时间，利用停窑间隙组织人员检修窑系统隐 患。
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任务2 熟料煅烧系统正常运行操作
2.3 影响挂窑皮的因素
影响挂窑皮的因素
挂窑皮期间的 配料与配煤
烧成温度与 火焰形状
喂料与窑速
挂窑皮时喷 煤嘴位置
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任务2 熟料煅烧系统正常运行操作
• 3 停窑操作 • 3.1 正常停窑
• 回转窑正常停窑步骤如下： • （1）在预定熄火2h前，减少生料供给，分解炉逐步减煤，再逐步减 少生料量，以防预热器系统温度超高。 • （2）点火烟囱慢慢打开，使C1出口温度不超过400℃。 • （3）当分解炉出口温度降至600～650℃时，完全止料，同时降窑 速至1.2r/min，控制窑头用煤量。 • （4）减少高温风机拉风。 • （5）配合减风的同时，减少窑头喂煤，不使生料出窑。 • （6）停增湿塔喷水，然后继续减风。
熟料煅烧
任务二 水泥熟料的形成热
掌握三点： 1、熟料形成热就是熟料的理论热耗 理论热耗=煅烧过程中物料的（总吸热量-总放 热量） 2、熟料实际热耗=每煅烧一公斤熟料，窑内实际消 耗的热量。(也叫熟料单位热耗) 实际热耗=总吸热量-总放热量+热损失 3、生产中的理论热耗与实际热耗的热耗值 理论热耗：1650~1800kJ/㎏熟料 实际热耗：3400~7500kJ/㎏熟料
粘土中无定形物转变为 晶体
吸热 吸热 吸热 放热 吸热 放热 吸热 微吸热
2249KJ/㎏水 932KJ/㎏高岭石 1421KJ/㎏碳酸镁
259-284KJ/ ㎏脱水高岭石
碳酸钙分解
固相反应生成物
1655KJ/ ㎏碳酸钙 418-502KJ/ ㎏熟料 108KJ/ ㎏熟料 8.6KJ/ ㎏熟料
1250-1280 生成部分液相 1300-1450
温度800 ℃时：生成CA 、CF和C2S
反应特点 多级反应 放热反应
温度800-900 ℃时：生成C2F和C12A7
温度900-1100 ℃时：生成C3A和C4AF
温度1100-1200 ℃时：C3A、C4AF大量 形成，C2S达最大值。
固相反应过程 最后产生的熟 料中所需的矿 物组成是： 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙
任务二 水泥熟料的形成热
两个概念： 1、热效率=理论热耗/实际热耗 每公斤熟料的热效率只有24%-49% 2、热损失=实际热耗-理论热耗 每公斤熟料的热损失为：1750-5700千焦耳
作业：根据下列数据，写出熟料形 成热的计算式（热量用Q表示）
• 吸热量：1、物料加热过程吸收的热量；2、粘土 脱水吸收的热量；3、粘土脱水后因加热升温吸收 的热量；4、碳酸盐分解吸收的热量；5、碳酸盐 分解后因加热升温吸收的热量；6、形成液相吸收 的热量。 • 放热量：1、粘土脱水后无定形物质转变为晶体放 出热量；2、熟料矿物形成放出的热量；3、熟料 冷却放出的热量；4、碳酸盐分解处的二氧化碳被 冷却放出的热量；5、水蒸气被冷却放出的热量； • 熟料形成热Q=总吸热量QX-总放热量QF= （QX1+...+QX6）-(QF1+...+QF5)
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任务 １ 熟料煅烧系统运行准备
• 悬浮预热器有旋风预热器和立筒预热器之分，但随着时代的发展，经 实践证明，旋风预热在各方面都表现出很大的优越性，所以在水泥行 业已取得优势地位，而立筒预热器在技术上已经被淘汰。因此，这里 重点介绍旋风预热器。
• （一） 旋风预热器的结构 • （１）旋风筒 • 旋风筒的主要作用是分离物料，其次还具有一定的换热功能。其结构
如图 4.7所示。 • （２）连接管道 （也叫换热管道） • （３）锁风阀 （也叫翻板阀） • 目前广泛使用的锁风阀有单板式和双板式两种，如图4.8所示。
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任务 １ 熟料煅烧系统运行准备
• （二） 旋风预热器的工作原理 • 以带四级旋风预热器的预分解窑为例，简单介绍旋风预热器的工作原
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任务 １ 熟料煅烧系统运行准备
• 四、篦冷机 • 篦式冷却机是一种骤冷式冷却机。它是水泥熟料冷却的一个重要设备，
也是一种热交换装置，它是高温物料向低温气体传热，使从回转窑内 卸出的熟料经过冷却后温度降至 １００℃以下，并将含有大量热量 的废气加以利用，提高窑的热效率；另外，熟料的冷却过程还能改善 熟料质量，提高熟料易磨性，改善火焰燃烧条件，节约能源。 • 五、煤粉燃烧器 • ２０世非常简单，即喷煤管只有一个风煤通道，是一根很长的前端有一小段 较小直径的圆管，通常被称为喷嘴。
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任务 １ 熟料煅烧系统运行准备
• （１）Ｎ－ＳＦ型分解炉 • ＳＦ分解炉是世界上最早出现的分解炉，由日本石川岛公司与秩父水
泥公司研制，石川岛公司对 ＳＦ炉进行了改进，形成 Ｎ－ＳＦ分解 炉。Ｎ－ＳＦ型分解炉属于旋流 －喷腾式分解炉，其结构如图 4.10 所示。 • （２）ＲＳＰ型分解炉 • ＲＳＰ型分解炉是由日本小野田水泥公司和川崎重工共同开发，并于 １９７４年 ８月应用于工业生产，其结构和工艺流程如图 4.11所示。 • （３）ＤＤ型分解炉 • ＤＤ炉的结构和工艺流程如图4.12所示。 • （４）Ｎ－ＭＦＣ分解炉 • Ｎ－ＭＦＣ炉的结构和工艺流程如图 4.13所示。
项目四 熟料煅烧操作
• 任务 １ 熟料煅烧系统运行准备 • 任务 ２ 熟料煅烧系统开、停机操作 • 任务 ３ 熟料煅烧系统正常运行操作 • 任务 ４ 熟料煅烧系统常见故障处理
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任务 １ 熟料煅烧系统运行准备
• 4.1.1 熟料煅烧系统操作员岗位职责 • ① 遵守劳动纪律、厂规厂纪，听从中控室主任的调动和指挥，保质
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任务 １ 熟料煅烧系统运行准备
• 预分解窑煅烧系统由悬浮预热器、分解炉、回转窑和冷却机系统组成， 其基本流程如图 4.1所示。
• 4.1.3 熟料煅烧系统中控操作画面 • 生料均化系统如图 4.2所示，窑头部分如图 4.3所示，熟料烧成系
统如图4.4所示，熟料输送及储存部分如图 4.5所示，废气处理系统如 图 4.6所示。 • 4.1.4 烧成系统主要设备 • 一、悬浮预热器 • 悬浮预热器窑从根本上改变了物料预热过程的传热状态，将窑内物料 在堆积状态下进行的预热和分解过程，移至悬浮预热器内在悬浮状态 下进行，物料与气流的接触面积大幅度增加，因此传热速率极快，传 热效率高。
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任务 １ 熟料煅烧系统运行准备
• ⑤ 合理操作，保证负压，防正压造成扬尘，以减少污染物排放。 • ⑥ 负责记录纸、记录表、质量通知单的保管，避免丢失。 • 4.1.2 熟料煅烧系统工艺流程 • 熟料煅烧系统是水泥企业的 “心脏”，对水泥的产、质量及能耗会
产生重要的影响。熟料煅烧系统作为水泥生产过程中 “两磨一烧” 的一个至关重要环节，承担着熟料烧成的主要任务。预分解窑是目前 主要窑型，它是以悬浮预热和窑外分解技术为核心，以计算机控制为 代表，采用新型的工艺及装备，实现优质、高产、低消耗的水泥生产 过程。
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任务 １ 熟料煅烧系统运行准备
• （５）ＴＤＦ型分解炉 • ＴＤＦ型分解炉是天津院在引进 ＤＤ炉的基础上，针对中国燃料情
况研制开发的双喷腾分解炉，其结构见图 4.14所示。 • （６）ＣＤＣ型分解炉 • ＣＤＣ分解炉是成都水泥设计院在分析研究 Ｎ－ＳＦ炉的基础上，
研发的适合劣质煤的旋流与喷腾相结合的分解炉。有同线型和离线型 等类型。同线型 ＣＤＣ分解炉的结构如图 4.15所示。 • 三、回转窑 • 回转窑由筒体、支撑装置、传动装置、密封装置、喂料装置和窑头燃 烧装置等组成。回转窑是个圆形筒体，它倾斜地安装在数对托轮上。 电动机经过减速后，通过小齿轮带动大齿轮使筒体做回转运动。其结 构如图 4.16所示。
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任务 ２ 熟料煅烧系统开、停机操作
• 4.2.1 熟料煅烧中控室操作员的一般要求 • 在熟料煅烧中控室的具体操作中应坚持 “抓两头，保重点，求稳定，
创全优”十二字诀。所谓 “抓两头”，就是要重点抓好窑尾预热器、 分解炉系统的预烧和窑头熟料烧成两大环节。前后兼顾、协调运转； 所谓 “保重点”，就是要重点保证系统喂煤、喂料设备的安全正常 运行，为熟料烧成的 “动平衡”创造条件；所谓 “求稳定”，就是 在参数调节过程中，适时适量，小调渐调，以及时的调整克服大的波 动，维持热工制度的基本稳定；所谓 “创全优”，就是要通过一段 时间的操作，认真总结，结合现场热工标定等测试工作，总结出适合 本厂实际的系统操作参数，即优化参数，使窑的操作最佳化，取得优 质、高产、低消耗、长期安全稳定及文明生产的全面优良成绩。
保量完成熟料制成任务。 • ② 认真交接班，把本班的运转和操作情况、存在问题等一切与生产
有关的问题以文字形式详细记录，做到交班详细，接班明确。 • ③ 严格执行操作规程、ＩＳＯ９０００作业指导书和点火投料方案，
做好点火烘窑及升温控制工作，进入稳定运转后，要转换计算机自动 控制。 • ④ 运转中随时注意参数的变化，密切注意烧成带筒体温度及窑主电 机功率及电流的变化，并及时调整，在保证窑的安全运转前提下，力 争节约水、电、煤等能源资源。
理，如图 4.9所示。 • 二、分解炉 • 分解炉是窑外分解系统的核心部分，承担着预分解系统中繁重的燃烧、
换热和碳酸盐分解任务。预分解窑的类型很多，目前国际上已有各种 预分解炉 ５０余种，分类方法不一，主要有按设备制造厂商命名分 类、按炉内气体运动的主要流型分类、按窑系统气体流动方式分类、 按分解炉内的流场分类、按分解炉与窑的 • 匹配方式分类等多种分类方法。 • 现介绍几种典型的分解炉。