熟料烧成理论

烧成理论与技术

新型干法水泥生产线概述

新型干法，就是以悬浮预热和窑外分解技术为核心，并把现代科学技术和工业生产成果广泛用于水泥生产全过程，使水泥生产具有高效、优质、低耗、环保和大型化、自动化特征的现代水泥生产方法。

传统的湿法、半干法回转窑生产工艺中，生料的预热、分解和烧成过程均在窑内完成。虽然回转窑能够提供断面温度分布均匀的温度场，并能保证物料在高温区有足够的停留时间，能够满足熟料在高温下煅烧的需要，但作为传热、传质设备其效率则不理想，因为窑内物料主要处于堆积状态，气流与物料的接触面积很小，热传导及对流换热效率很低，同时在堆积状态下，内层物料分解反应受到抑制。因为反应产物CO2扩散的面积很小，阻力大、速率慢，料层内部颗粒被CO2气膜包裹，CO2的分压大，分解要求温度高，这就增加了石灰石分解的困难，降低了分解速率。

悬浮预热、窑外分解技术的突破，从根本上改变了物料的预热、分解过程的传热状态，将窑内（物料堆积状态下）的预热和分解过程，分别移到预热器和分解炉内进行。从而使入窑生料的分解率从悬浮预

1

热窑的30%左右提高到85%～95%。这样，不仅可以减轻窑内煅烧带的热负荷，有利于缩小窑的规格及生产大型化，而且可以节约投资，延长衬料寿命。

第一部分悬浮预热技术

悬浮预热技术是指低温粉状物料均匀分散在高温气流之中，在悬浮状态下进行热交换，使物料得到迅速加热升温的技术。

1.1悬浮预热技术的优越性

悬浮预热技术从根本上改变了物料预热过程的传热状态，将窑内物料堆积态的预热过程移到预热器内，在悬浮状态下进行预热。由于物料悬浮在热气流中，与气流的接触面积大幅度增加，因此传热速率快，传热效率高。

1.2预热器的构成及功能

目前在预分解窑中使用的预热器主要是旋风预热器，构成旋风预热器的热交换单元主要是旋风筒及各级旋风筒之间的连接管道(换热管道)。

预热器系统要求具备使气、固两相能充分分散、迅速换热、高效分离三个功能。

1.3 旋风预热器

1

旋风预热器是由旋风筒和连接管道（即风管）组成的热交换器。

现在一般为五级预热器，也有六级预热器。风管是旋风预热器系统中的重要组成部分，它不但承担着上下两级旋风筒间的连接和气固流的输送任务，同时承担着物料分散、均布和气、固两相间的换热任务。预热器系统除旋风筒和换热管道外还设有下料管、撒料器、锁风阀等，它们共同组合成一个换热单元。

旋风筒的作用主要是气固分离，传热只占6%～12.5%。气固间的热交换80％以上是在风管内进行的，热交换方式以对流换热为主。气固之间的换热在进口管道内仅需0.05s左右即能完成，一般物料在转向被加速的起始区段内即完成换热。

最高一级旋风筒（C1）的分离效率决定着预热器系统的粉尘排出量，提高它的分离效率是降低外部循环的有效措施，因此一级旋风筒一般采用双旋风筒的形式。

各种类型的旋风预热器的换热管道风速，一般选用12～20m/s。

为了使生料能够充分的分散悬浮于管道内的气流中，加速气固之间的传热。往往采取以下措施：

(1) 在生料进入每级预热器的上升管道处，管道内设有物料分散装置，一般分板式撒料器（如图所示）和箱式撒料器。撒料装置的作

用在于防止下料管下行物料进入换热管道时向下冲料，并促使下冲物

1