第五章硅酸盐水泥的煅烧
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（1）尽可能多地回收熟料的热量，以提高入窑二次空气 温度，降低熟料热耗。 （2）缩短熟料的冷却时间，以提高熟料质量，改善易磨 性。 （3）冷却单位质量熟料的空气消耗量要小，以便提高二 次空气温度，减少粉尘飞扬，降低电耗。 （4）结构简单，操作方便，维修容易，运转率高。
2. 分类：
水泥熟料冷却机
筒式冷却机
250~400
1000
自由水蒸 粘土质原料
发
脱水
1400
碳酸盐 分解
放热反应带
1000~1300
1600
固相 反应
烧成带 冷却带
1300~1450~ 1300
1700
1300~1000
熟料 烧成
熟料 的冷却
回转窑内熟料的煅烧过程
5.5.2 带悬浮预热器回转窑内熟料的煅烧
熟料煅烧特点
1. 传热面积大（1kg生料在窑内的传热面积是0.157㎝2，在 悬浮预热器里是1250㎝2，后者是前者的8000倍）；
5.2 熟 料形成 的热化 学
熟料形成热（理论热耗量）= 支出热量-收入热量，1630～
1800 kJ/kg 实际热耗量：3400～7500
kJ/kg
生产方法与窑型； 废气余热和利用； 生料组成、细度及生料易烧性； 燃料的燃烧情况； 窑体的散热损失； 矿体剂及微量元素的作用。
矿化剂 分类
5.3 矿化剂 晶种 矿化剂
篦式冷却机
特点：冷却熟料用的冷风由专门的风机供给，熟料以一定厚度铺 在篦子上随炉篦的运动而不断前进，冷空气则由篦下向上垂直于 熟料运动方向传过料层而流动，因此热效率高。
振动篦式冷却机：速度快(5~10min)，熟料温度60~120℃；二次 空气350~500℃，50~60%。 推动篦式冷却机：料层厚，速度慢，机身短，冷却时间短(100 ℃ 以下，20~30min 熟料温度80~150℃；二次空气600~900℃， 65~75%，热效率高。 回转篦式冷却机：篦子作缓慢回转运动，热端不长期接触高温物 料，可用球墨铸铁代替耐热钢板，结构复杂。
篦式冷却机的发展
第一代 薄料层篦式冷却机（60年代） 第二代 厚料层篦式冷却机（80年代） 第三代 充气梁高效篦式冷却机（90年代） 第四代 行进式稳流篦式冷却机（21世纪）
两个传热、一个化学 反应、两个传质
反应条件 悬浮程度 粘土质性质
CA、CF、C2S C12A、C2F C3A、C4AF C3A、C4AF、C2S
生料的细度均匀性 温度和时间 原料性质 矿化剂
C2S+CaO C3S
提高熟料的质量 改善熟料的易磨性 回收余热 易于熟料的输送、 储存和粉磨
最低共熔温度 液相量 液相粘度 液相表面张力 氧化钙溶解速率 反应物存在状态
2. 传热效率提高，传热速率增大（在窑内仅为5.8℃/min, 立波尔窑的加热机,其速率也只有50℃/min，而悬浮预热器 内的速率可达1000℃/min）；
3. 总体物料与气流是逆向运动，而在管道和旋风筒内则是 顺流运动。传热主要是在管道中进行（约占80%），旋风 筒主要起气固相分离作用，传热较少（约占20%）
2. 碳酸钙的分解到窑外，窑长缩短，降低占地面积。 3. 悬浮状态，传热面积大，传热速率高，熟料单位热耗降
低。 4. 熟料密度小，颗粒细。 5. 窑内分三个带：过渡带（主要是少量分解反应、固相反
应）、烧成带、冷却带。
5.5.4 熟料冷却机
熟料冷却机：将高温熟料向低温气体传热的热交换装置。 1. 对冷却机要求:
多筒冷却机
组成：由环绕在回转窑胴体 上若干个(6~14个)圆筒所构 成，和回转窑连成一体。 优点：结构简单，不用单独 传动，易于管理，没废气处 理问题。
缺点：筒体较短，散热条件 较差，出口熟料温度高 (250~400℃)，二次空气 (350~600 ℃，55~65%)，冷 却能力受限。
适用于日产2000~2500 t熟料 的窑使用。
4. 入窑物料碳酸钙分解率达30～40%，从而减轻了回转窑 的负荷，使窑的长度缩短。
5. 窑内没有干燥带、预热带，只有其余四个带。
5.5.3 预分解窑内熟料的煅烧
熟料煅烧特点
1. 分解炉中，温度为820～900℃时，分解率可达85～95%， 分解时间 4～10 s，而在窑内分解需30多分钟。
单筒式 多筒式 立筒式
篦式冷却机
推动式 振动式 回转式
单筒冷却机
外形和回转窑相似，安装在回 转窑的下方，由单独传动机构 带动。 传热方式：以对流方式为主的 逆流热交换过程，预热后的空 气全部入窑。
优点：热效率高(熟料可冷却到 200℃，二次空气可预热到 600~700 ℃，热效率可达70%) 缺点：熟料冷却速度慢，金属 消耗量大，占地面积大，空间 高度较大，使土建投资增多。 适用于日产2000~2500 t熟料的 窑使用。
5.5.1 回转窑内熟料的煅烧
燃料
低端 窑头 热端
传动大齿轮
高端 窑尾 冷端 生料
废气
熟料
倾斜 钢筒体，内部耐火材料，保温，保护
湿法回转窑
加热机 悬浮预热器 悬浮预热器
干法回转窑
干法回转窑 干法回转窑
分解炉
干法回转窑
干ຫໍສະໝຸດ Baidu带
物料(℃) ~150
预热带
150~750
分解带
750~1000
气体
主要 反应
5.4 挥发性组 分及其它微 量组分的影
响
非挥发性组分：氧化镁、 氧化磷、氧化钛、氧化钒
结皮、堵塞、 结块、结圈
少量存在时，对 水泥生产有好处， 多了有副作用。
5.5 水泥熟料的煅烧方法及设备
湿法 立波尔（窑尾带加热机，半干法） 回转窑 干法 新型干法（悬浮预热、窑外分解） 土立窑 立窑 机立窑
5.5 水泥熟料的煅烧方法及设备
作用
含氟化合物：常用萤石（CaF2） 硫化物：常用石膏（天然石膏、工业副产石膏） 氯化物：CaCl2 其他：铜矿渣、磷矿渣等 萤石：氟离子破坏晶格；降低液相生成温度；降低液相粘度
硫化物：能降低液相出现温度,降低液相粘度和表面张力 复合矿化剂（萤石-石膏、萤石-重晶石）
晶种：硅酸盐水泥熟料
挥发性组分：碱、氯、硫
第五章 硅酸盐水泥熟料的煅烧
高淑雅 王程
生料
水分蒸发 100～150℃
5.1 水泥 熟料 形成 过程
粘土矿物脱水 400～600℃ 碳酸钙分解 600℃以上
固相反应 800～1200℃
熟料的烧结 1300～1450℃ ～1300 ℃
熟料的冷却 ＜1450℃
自由水的脱除
化学结合水的去除
石灰石结构
生料细度
2. 分类：
水泥熟料冷却机
筒式冷却机
250~400
1000
自由水蒸 粘土质原料
发
脱水
1400
碳酸盐 分解
放热反应带
1000~1300
1600
固相 反应
烧成带 冷却带
1300~1450~ 1300
1700
1300~1000
熟料 烧成
熟料 的冷却
回转窑内熟料的煅烧过程
5.5.2 带悬浮预热器回转窑内熟料的煅烧
熟料煅烧特点
1. 传热面积大（1kg生料在窑内的传热面积是0.157㎝2，在 悬浮预热器里是1250㎝2，后者是前者的8000倍）；
5.2 熟 料形成 的热化 学
熟料形成热（理论热耗量）= 支出热量-收入热量，1630～
1800 kJ/kg 实际热耗量：3400～7500
kJ/kg
生产方法与窑型； 废气余热和利用； 生料组成、细度及生料易烧性； 燃料的燃烧情况； 窑体的散热损失； 矿体剂及微量元素的作用。
矿化剂 分类
5.3 矿化剂 晶种 矿化剂
篦式冷却机
特点：冷却熟料用的冷风由专门的风机供给，熟料以一定厚度铺 在篦子上随炉篦的运动而不断前进，冷空气则由篦下向上垂直于 熟料运动方向传过料层而流动，因此热效率高。
振动篦式冷却机：速度快(5~10min)，熟料温度60~120℃；二次 空气350~500℃，50~60%。 推动篦式冷却机：料层厚，速度慢，机身短，冷却时间短(100 ℃ 以下，20~30min 熟料温度80~150℃；二次空气600~900℃， 65~75%，热效率高。 回转篦式冷却机：篦子作缓慢回转运动，热端不长期接触高温物 料，可用球墨铸铁代替耐热钢板，结构复杂。
篦式冷却机的发展
第一代 薄料层篦式冷却机（60年代） 第二代 厚料层篦式冷却机（80年代） 第三代 充气梁高效篦式冷却机（90年代） 第四代 行进式稳流篦式冷却机（21世纪）
两个传热、一个化学 反应、两个传质
反应条件 悬浮程度 粘土质性质
CA、CF、C2S C12A、C2F C3A、C4AF C3A、C4AF、C2S
生料的细度均匀性 温度和时间 原料性质 矿化剂
C2S+CaO C3S
提高熟料的质量 改善熟料的易磨性 回收余热 易于熟料的输送、 储存和粉磨
最低共熔温度 液相量 液相粘度 液相表面张力 氧化钙溶解速率 反应物存在状态
2. 传热效率提高，传热速率增大（在窑内仅为5.8℃/min, 立波尔窑的加热机,其速率也只有50℃/min，而悬浮预热器 内的速率可达1000℃/min）；
3. 总体物料与气流是逆向运动，而在管道和旋风筒内则是 顺流运动。传热主要是在管道中进行（约占80%），旋风 筒主要起气固相分离作用，传热较少（约占20%）
2. 碳酸钙的分解到窑外，窑长缩短，降低占地面积。 3. 悬浮状态，传热面积大，传热速率高，熟料单位热耗降
低。 4. 熟料密度小，颗粒细。 5. 窑内分三个带：过渡带（主要是少量分解反应、固相反
应）、烧成带、冷却带。
5.5.4 熟料冷却机
熟料冷却机：将高温熟料向低温气体传热的热交换装置。 1. 对冷却机要求:
多筒冷却机
组成：由环绕在回转窑胴体 上若干个(6~14个)圆筒所构 成，和回转窑连成一体。 优点：结构简单，不用单独 传动，易于管理，没废气处 理问题。
缺点：筒体较短，散热条件 较差，出口熟料温度高 (250~400℃)，二次空气 (350~600 ℃，55~65%)，冷 却能力受限。
适用于日产2000~2500 t熟料 的窑使用。
4. 入窑物料碳酸钙分解率达30～40%，从而减轻了回转窑 的负荷，使窑的长度缩短。
5. 窑内没有干燥带、预热带，只有其余四个带。
5.5.3 预分解窑内熟料的煅烧
熟料煅烧特点
1. 分解炉中，温度为820～900℃时，分解率可达85～95%， 分解时间 4～10 s，而在窑内分解需30多分钟。
单筒式 多筒式 立筒式
篦式冷却机
推动式 振动式 回转式
单筒冷却机
外形和回转窑相似，安装在回 转窑的下方，由单独传动机构 带动。 传热方式：以对流方式为主的 逆流热交换过程，预热后的空 气全部入窑。
优点：热效率高(熟料可冷却到 200℃，二次空气可预热到 600~700 ℃，热效率可达70%) 缺点：熟料冷却速度慢，金属 消耗量大，占地面积大，空间 高度较大，使土建投资增多。 适用于日产2000~2500 t熟料的 窑使用。
5.5.1 回转窑内熟料的煅烧
燃料
低端 窑头 热端
传动大齿轮
高端 窑尾 冷端 生料
废气
熟料
倾斜 钢筒体，内部耐火材料，保温，保护
湿法回转窑
加热机 悬浮预热器 悬浮预热器
干法回转窑
干法回转窑 干法回转窑
分解炉
干法回转窑
干ຫໍສະໝຸດ Baidu带
物料(℃) ~150
预热带
150~750
分解带
750~1000
气体
主要 反应
5.4 挥发性组 分及其它微 量组分的影
响
非挥发性组分：氧化镁、 氧化磷、氧化钛、氧化钒
结皮、堵塞、 结块、结圈
少量存在时，对 水泥生产有好处， 多了有副作用。
5.5 水泥熟料的煅烧方法及设备
湿法 立波尔（窑尾带加热机，半干法） 回转窑 干法 新型干法（悬浮预热、窑外分解） 土立窑 立窑 机立窑
5.5 水泥熟料的煅烧方法及设备
作用
含氟化合物：常用萤石（CaF2） 硫化物：常用石膏（天然石膏、工业副产石膏） 氯化物：CaCl2 其他：铜矿渣、磷矿渣等 萤石：氟离子破坏晶格；降低液相生成温度；降低液相粘度
硫化物：能降低液相出现温度,降低液相粘度和表面张力 复合矿化剂（萤石-石膏、萤石-重晶石）
晶种：硅酸盐水泥熟料
挥发性组分：碱、氯、硫
第五章 硅酸盐水泥熟料的煅烧
高淑雅 王程
生料
水分蒸发 100～150℃
5.1 水泥 熟料 形成 过程
粘土矿物脱水 400～600℃ 碳酸钙分解 600℃以上
固相反应 800～1200℃
熟料的烧结 1300～1450℃ ～1300 ℃
熟料的冷却 ＜1450℃
自由水的脱除
化学结合水的去除
石灰石结构
生料细度