新型干法水泥生产技术现状及发展方向

第一讲 新型干法水泥生产技术现状及发展方向
一、新型干法水泥生产技术的含义
悬浮预热和窑外分解技术，是国际公认的代表当代技术发展水平的水泥生产方法。
新型干法水泥生产技术的特点是生产能力大、自动化程度高、产品质量高、能耗低、有害物排放量低、工业废弃物利用量大。
新型干法水泥生产技术的内容是原料矿山计算机控制开采、原料预均化、生料均化、新型节能粉磨、高效预热器和分解炉、新型篦式冷却机、高耐热耐磨及隔热材料、计算机与网络化信息技术等，使水泥生产具有高效、优质、节能、资源利用符合环保和可持续发展的要求。
二、新型干法水泥生产技术的主要经济指标：熟料烧成热耗降至2884kJ/kg，熟料单位容积产量160～270kg/(m3?h)；吨水泥单位电耗90kWh，并继续下降；运转率可达92%，年运转周期达到320～330d；人均劳动生产率达5000t/a，可利用窑尾和篦冷机320℃～420℃废气进行余热发电。
表1 新型干法水泥厂主要技术经济指标
生产规模（t/d） 1000 2000 4000 5000 8000 10000
年产熟料（万t）
年产水泥（万t）
设备重量（t）
装机容量（kw）
计算负荷（kw）
年耗电量（kwh）
劳动定员（人）
厂区占地（ha）
熟料热耗（Kj/kg）
标煤耗（kg/kg）
熟料电耗（kwh/t）
水泥电耗（kwh/t） 31
33
3100
1100
7600
4.03×107
180
8～12
3302~3471
113～119

110～120 62
66
6200
1900
13300
6.93×107
300
16～18
3094
106

102～106 124
134
11050
35000
26000
13.77×107
330
20～24
3011
114
56
100～105 155


37000
27500
13.77×107
320
18~20
3000
104
～59
~95 248


47700
30000
14.88×107
323
24
2884
98.6
60
95 310
322
17100
46800

22.7×107
310
21
2885
98.6
56
95

三、新型干法水泥生产工艺过程中涵盖的技术成果
1矿山开采与生料制备
（1）在探明原料矿山地质构成及矿物成分之后，采用现代计算机技术、地质学、矿物学理论与技术，编制矿体三维模型软件，指导矿石搭配开采，矿山开采、运储过程中预先均化，既保证了进厂矿石成分尽可能均匀，又能有效地对在传统开采方式下必须丢弃的废石进行合理有效利用。
（2）采用自控及机电一体化堆、取料技术，在原、燃料进厂后进一步均化，完全改变了传统生产工艺中原、燃料储库仅可用于储存物料的原始功能，使原、燃料储库具有预均化和储存物料的双重新功能，既减少了物料储期，又为原料配料、生料制备和熟料烧成创造了稳定的生产条件。
（3）采用现代数学优化理论技术成果以及X荧光分析仪和物料成分连续测试、计量仪表、仪器系统，并与计算机联网，编制原料配料软件程序，实现生料自动

配料，解决了熟料成分均匀稳定即“均化链”中长期难以解决的课题。
（4）采用粉体工程学理论的技术成果，将传统工艺中的生料储库，优化为具有生料粉连续式气力均化装置，保证在入窑煅烧前得到充分均化的生料。
2熟料烧成工艺及设备
（1）利用现代流体力学、燃烧动力学、气固两相流稀相输送、热量一质量一动量传递机理、硅酸盐物理化学、胶体化学等化学工程以及热工学、热力学等现代科学技术理论，指导新型悬浮预热、分解炉系统的研制开发和工程优化。目前已开发出许多不同形式的高效低压损预热器和新型分解炉，以满足不同原、燃料特性和工艺特殊要求，不仅有利于提高燃料燃烧率和燃尽率，而且保证物料在窑中充分分散、均匀分布，提高了气固换热效率、入窑物料分解率以及整个窑系统的热效率。同时降低了系统的废气排放量、排放温度和还原窑气中产生的NOx含量，降低了二氧化碳排放量等，减少了对大气的污染。
（2）根据矿物晶体化学、硅酸盐物理化学固相反应机理及相图，进一步缩短回转窑长度，研制“两支点超短窑”。在预分解系统中，水泥熟料生产过程中耗热量最大的碳酸盐分解过程基本完成，新生态CaO、SiO2等微晶矿物成分，在入窑后，快速进行固相反应，使固相反应的放热过程直接用于物料升温，实现“熟料速烧，促使熟料矿物结构微晶化，提高熟料品质”，同时，也减少了窑体过大造成的筒体散热损失。
（3）根据流体力学、结晶化学及自控技术研制成功第三代空气梁控制流篦式冷却机，既可保证出窑高温熟料骤冷、以防熟料中硅酸三钙（3CaO?SiO2）晶体长大、硅酸二钙（2CaO?SiO2）晶体变型，又可使铝酸盐（3CaO?A12O3等）、铁铝酸盐（4CaO?A12O3?Fe2O3）固溶体等熔融矿物形成玻璃体，提高熟料活性，同时，也优化了熟料冷却机作为热回收装备的功能，使炽热熟料进入篦冷机后达到急冷的同时，又提高了热回收效率，从而可将入窑二次风温从原来850～950℃提高到1100℃以上，入炉三次风温由原来600～700℃提高到850～950℃，这对入窑及入炉燃料燃烧，优化全窑系统的热工制度，降低热耗也起到了巨大作用。
（4）研制开发新型多通道燃料燃烧器，进一步减少低温一次风量，便于窑内火焰及温度的合理控制，有利于低质燃料及二次燃料利用，并可减少NOx生成量。
（5）研制成功了“中、低温余热发电”系统，以充分利用预热器、蓖冷机排出的热风，达到能源充分回收目的，提高了系统效率。
(6)根据硅酸盐化学原理，现代水泥工业采用了具有高新技术的新型干法水泥生产工艺，在硅酸盐水泥熟料设计上，国

际水泥界普遍采用了“高硅酸盐矿物（C3S+C2S总量达78%以上）、高硅酸三钙（C3S含量达65%以上），根据需要选择适宜的铝酸三钙（C3A）的矿物含量”的优化设计方案，以便尽可能生产出优质熟料，为生产适合不同需要的优质水泥打下基础。这样，不仅可以在混凝土工程中节约水泥用量，延长使用寿命，也可满足日益发展的高性能混凝土的需求。
（7）根据系统工程学原理，将预分解窑系统中的旋风筒、换热管道、分解炉、回转窑、冷却机进行全面优化，并且力求采用高级合金材料，即耐热、耐磨、耐火、隔热、保温材料、电子计算机、自控信息系统、高效除尘设备及精密的装备制造技术，使全部窑系统的优化成为一个完整的热工系统工程体系，再辅以现代化管理，确保水泥生产时所需的熟料锻烧热工过程达到优质、高效、节能、环保和稳定生产的目的。
3水泥粉磨及设备大型化
（1）在水泥装备方面，向大型化发展仍没有改变，但停留在8000～10000t/d最高水平上，大多数在2000～5000t/d的水平上。在粉磨系统技术装备方面，开发了具有巨大潜力的立式磨、挤压机等新型挤压粉磨设备。
（2）根据破碎力学、三大粉碎原理及物料层间挤压粉碎学说，研制开发了新型立式磨（rollermill）及挤压机(rollerpress)终粉磨制备生料。采用挤压机一球磨机或立式磨一球磨机等作为半终粉磨系统装备粉磨水泥，不仅改变了效率低下的球磨机在水泥工业生产中长期一统天下的局面，而且实现了高效节能化生产，并保留球磨机对粉状物料所具有的球形化及级配合理化的功能，提高了水泥产品的质量。
4生产过程的优化及计算机管理控制系统
（1）分散控制、集中管理系统成为主流，同时，对工况较为复杂的预分解窑系统在原有控制程序表格控制、模糊控制的基础上，开发出了专家系统软件，有利于达到生产过程稳定以及节能降耗的效果。
（2）在ISO9000质量体系认证得到了广泛实施后，又颁布了ISO14000环境管理标准，并己在许多发达国家及部分发展中国家直接采用。目前，国际水泥工业界正在采取高新技术手段，为解决大气环境与生态平衡等问题积极进行工作，现代化的水泥工厂也将实现清洁生产。
（3）采用超细粉磨技术与装备，将同硅酸盐水泥成分近似的高炉矿渣、电厂粉煤灰、煤研石等激活改性成为功能调节性材料。这样，不仅彻底改变了以往仅将这些废渣、废料作为代替和减少熟料的单纯混合材性质，亦可进一步增加废渣用量。
5环境保护与废渣利用
（1）目前，新型干法生产技术已日臻成熟，国外水泥工业已更加重视提高质量、节能、环保以及废渣资

源的二次综合利用的开发和应用。先进国家对废气、粉尘的排放标准要求越来越严格，其排放标准通常为30～50mg/m3以下，并且规定了严格的惩罚措施。对于水泥锻烧工艺产生的高温废气中二氧化硫、氧化碳、NOx气体的含量以及微量重金属的排放量，发达国家也采取了严格的限制措施。窑系统向着控制NOx、二氧化硫、二氧化碳以及微量重金属排放量的方向发展，出现了以低氮为主设计的分解炉、燃烧器。由此可见，当今世界水泥工业在环保工作方面，已开始从被动治理转向主动治理，从单项指标控制转到综合指标和总量控制阶段。
（2）节能、利废、资源的二次综合利用技术的发展。由于在水泥生产过程中，以大量的石灰石为原料，并需要很高的锻烧温度，存在一个固有的问题就是向大气排放较多的氧化碳和NOx。氧化碳的排放与燃料、石灰石消耗、燃烧温度有关，减少氧化碳的排放量可采用降低燃料和石灰石消耗的措施。NOx排放量的降低则需要降低燃烧温度，燃料消耗的降低需要石灰石单位消耗量以及锻烧温度的下降。因此，要减少氧化碳、NOx的排放量，必须降低水泥的锻烧温度以及燃料和石灰石消耗量，以开发有利于环境的水泥。
(3 )世界各国采取积极的态度和有利的措施，着手科学地处理、利用垃圾，将垃圾列为维护
经济持续发展的第二资源，向垃圾要资源，要能源，要效益。一些废渣，如矿渣、粉煤灰、硅粉、石膏副产品和铁渣己作为水泥生产原料，其它如煤灰、燃烧剩余物、废旧轮胎、废石、废橡胶、废塑料和废木材等可燃材料，都可作为水泥原料和燃料。其所占比例，1999年德国、瑞士为18%～22%，北欧诸国为10%～14%，英国为8%，美国为5%。瑞典、美国的个别企业，烧废料的比例高达80%。瑞典利用各种废油和化学溶剂做水泥的二次燃料。
（4）欧洲一些国家正在试验用废纸制造水泥。废纸回收重新造纸后会有30%的剩余物，这些泥浆状的剩余物因无法再利用只能排入下水道，造成污染。研究发现，这些泥浆中除纤维外还含有一些矿物质，如高岭土和石灰。当这些矿物质达到一定浓度时，泥浆可以用来制造水泥，而且生产的水泥质量很好。目前，比利时、丹麦、西班牙等国已经建立了用废纸生产水泥的试验性设施。
（5）因回转窑生产熟料具有温度高火焰与物料温度可分别达1850℃及1500℃以上，热容量大，工况稳定，气、料流在窑内滞留时间长（气体在1100℃以上高温区达4s以上，物料达30min左右）以及窑内高温气体湍流强烈，碱性气氛等优点，能消解可燃性废料及化工、医药行业排出的危险性废弃物，同时可将废料、废渣、危险

废弃物中的绝大部分重金属元素固熔在熟料中，生成稳定的盐类矿物。
6)目前，利用废渣和二次能源生产的水泥新品种有：破布水泥、粉煤灰水凝水泥、米糠水泥、变色水泥、木质水泥、夜光水泥、球粒水泥、陶瓷水泥等。水泥生产过程中可利用、处理其它工业大量的废料的特点，将使水泥工业发生重大的变革，成为高效能、低消耗、高耐久性以及对生态环境最友好的工业之一。由于没有二次废渣和有害气体排出，避免了对环境二次污染。原来即使发达国家对危险废弃物的处理也仅有填埋及建设废料焚烧炉两种方法，不仅容易造成二次污染，投资亦相当可观。目前，美、英、法、德、加等国家已扩大采用水泥回转窑处理法。利用二次燃料及危险废弃物，与对废渣、废料以及生活垃圾的处理和利用一起，己赋予现代水泥工业环保型绿色工业的新理念。
四、新型干法水泥生产工艺流程
第二讲 原料预均化
一、 原料预均化的基本原理
1.预均化堆场的意义
2.预均化堆场的类型
3.堆场的布置型式
二、堆料方式
1.人字形堆料法
优点：堆料的方法和设备简单，均化效果较好，使用普遍。
缺点：物料颗粒离析比较显著，料堆两侧及底部集中了大块物料而料堆中上部分多为细粒，且有端锥。
2.波浪形堆料法
优点：均化效果好，特别是当物料颗粒相差较大（如0~200mm），或者物料的成分在粒度大小不同的颗粒中差别很大的情况下，效果比较显著。
缺点：堆料点要在整个堆场宽度范围内移动，堆料机必须能够横向伸缩或回转设备价格贵，操作比较复杂，所以此法一般仅限于少数物料。
3.水平层堆料法
优点：可以完全消除颗粒离析作用，每层内部也比较稳定。
缺点：堆料机结构复杂，操作也不简单，用于多种原料混合配料的堆场。
4.横向倾斜层堆料法
优点：设备价格特别便宜。
缺点：颗粒离析现象比人字形堆料法更严重，大颗粒几乎全落到料堆底部，均化效果不理想。只能应用于对均化要求不高的原材料。
5.纵向倾斜层堆料法
优点：设备价格特别便宜。
缺点：颗粒离析现象比人字形堆料法更严重，大颗粒几乎全落到料堆底部，均化效果不理想。只能应用于对均化要求不高的原材料。
6.Chevcon堆料法
Chevcon堆料法是人字形堆料法和纵向倾斜层堆料法的混合堆料法，适用于圆形堆场，堆料过程和人字形相似，但堆料机下料点的位置不是固定在料堆中心线上，而是随每次循环移动一定的距离。这种堆料法不仅可以克服“端锥效应”，而且由于料堆中、前、后原料的重叠，长期偏差和原料突然变化产生的影响也可被消除，均化

效果较好。
除此之外，还有交替倾斜层、双圆锥形、人字形和圆锥形结合法等等。
三、 取料方式
1.端面取料
2.侧面取料
3.底部取料
四、堆料机
1.天桥（顶部）皮带堆料机
2.悬臂式皮带堆料机
3.桥式皮带堆料机
4. 耙式堆料机
五、取料机
1.桥式刮板取料机
2.桥式圆盘取料机
第三讲 辊式磨
一、 立磨的结构及工作原理
1. 立磨的结构：立磨的形式不同，但其结构和工作原理基本相同。主要区别在磨辊与磨盘的结构组合不同。磨辊沿水平圆形轨迹在磨盘上运动，通过外部施加在磨辊上的垂直压力，使磨盘上物料受到挤压和剪切作用，得以粉碎。
立磨由分离器、磨辊、磨盘、加压装置、减速机、电动机、壳体等部分组成。
2.工作原理
二、各种型式立磨的结构及特点
1. LM型立磨
LM型辊式磨的特点是采用圆锥形磨辊和水平磨盘。有2～6个磨辊，磨辊轴线与水平夹角为15°，各磨辊可以由液压系统单独加压，在检修时可以用液压系统将磨辊翻出磨外。其优点是对粉磨物料的适应性强，操作稳定。
(1)磨盘
(2)磨辊
(3)分离器
(4)摇臂
(5)液压加压装置
(6)传动装置
(7)壳体
(8)机座
(9) 摇臂监视装置
（10）磨机的振动监视
（11）喷水系统
(12)翻辊装置
2. MPS型辊式磨
MPS辊式磨的特点是采用沟槽（环形碾槽）形磨盘，轮胎形斜辊，3个磨辊间隔120°。磨辊轴与水平夹角为12°。磨辊可以翻转180°使用，使用寿命长。优点是3个磨辊在磨盘上容易平衡稳定。
三个磨辊统一由支推架固定，并同时加压。在启动时磨辊不能抬起，必须用辅助传动先在磨盘上铺料，形成粉磨料床，以防止辊、盘直接接触。检修时磨辊不能翻出磨外，需从磨中将磨辊吊出机外。
MPS辊式磨的工艺特点是，辊压低，磨盘转速慢，盘径大，相对风速低。原来的MPS磨机的盘径是以辊道中径计算，现在是指外径以B表示，例如 5000B指磨盘外径为5m。
MPS辊式磨的结构特点是：磨辊与加压部件都在机壳内，磨机的密封性能较好，漏风量少，磨机的外形尺寸比同等生产能力的莱歇磨要大，磨用风机功率比莱歇磨低约15%，弓形辊套磨损后可翻转重复使用，但凹形辊道的磨盘则不能重复使用；3个磨辊使用一个加压装置，所以每个辊子的受力是均匀的，磨辊工作时运转平稳，没有抬辊装置，磨辊直接落在磨盘上，启动时需要一套高启动扭矩的辅助传动设施，在运行前还必须依靠一个辅助的慢速传动装置运行铺垫料层，操作较为繁

琐，由于磨辊无抬辊装置，在正常运行时要求带料停车，所以要求前置输送设备必须能带负荷启动。
3. RM型立磨
RM辊磨的特点是采用两对分半的轮胎直辊，双凹槽形磨盘。优点是磨辊和磨盘的结构设计合理。
两组磨辊共4个，每组磨辊装一个架子，分别用液压系统加压，磨辊与磨盘间的速差小，滑动磨擦小。双凹槽型衬板对物料的啮合性能强，并形成双重挤压，提高了粉磨效率，磨损后的磨辊可以翻转180°使用。同其它磨型相比，盘径相对较大，磨机的配用功率较小，操作稳定性好。
Polysius第三代立磨的特点：
(1 )双磨辊，磨盘装有双凹槽的磨辊轨道，形成双重挤压粉磨系统，立磨结构中最重要的部件首推带有双凹槽的粉磨磨盘和两套对辊。
(2 ) 高效分离器
(3) 喷咀环
(4) 料层厚度的调节
(5) 物料的外循环系统
(6) 磨辊轴承的密封
(7) 加压系统
(8)工艺生产过程控制
4. Atox型立磨
Atox型立磨的特点是采用3个圆柱型磨辊，水平磨盘。主要结构部件有：
1.磨盘
2.LVT动态选粉机
3. 磨辊
4. 液压加压系统
5.辊磨主减速器
6.辊磨工艺连锁关系
ATOX磨的结构设计特点
ATOX辊磨的磨盘为平盘，磨辊由3个圆柱型磨辊组成，粉磨压力由液压系统提供。该辊磨的特点为：磨辊加压用的液压缸双向动作，开、停磨机或遇到紧急情况导致主电机停机时，液压系统将反向进油提升磨辊，它既减小了辊磨的启动负荷，无需辅助传动，又保护了设备；磨辊的轴承采用循环润滑，它比采用不循环润滑的轴承其寿命提高2.5倍；圆柱面的磨辊衬板为均匀的分块结构，可调向使用，且可进行表面堆焊修补，故衬板的寿命相对较长；磨盘外的挡料圈、提升物料用的风环面积和气流的导向锥都可依据粉磨工艺情况进行调整；为最大限度地提高磨辊内轴承的寿命，降低或克服粉磨产生的轴向力。
磨辊面与其轴线有一个夹角，这样磨辊面与被研磨的物料产生的力仅发生在磨辊的切线方向；平磨盘与圆柱面磨辊使惯性力和粉磨力仅发生在垂直方向；辊磨内选用了高效选粉机，平均节能和增产10%~25%；由世界著名公司提供的专用减速器都进行专门设计，服务系数大于2.6；减速器上的摆动瓦止推轴承由原来纯静压润滑改成了油浸式动、静压润滑轴承；喂料装置选用了既简单可靠又锁风和喂料连续的回转下料器。
由于耐磨材料和结构的不断改进，新型的ATOX辊磨可适宜粉磨的物料范围进一步拓宽。包括可粉磨单位电耗为3kWh/t~11kWh/t的物料；水分为1%~20%的物料；从无磨蚀性到磨蚀性很强的物料；从非粘性到粘性很强

的物料。
5.OK型立磨
磨辊：带凹槽的轮胎型
磨盘：浅盆形衬板
有6个磨辊，磨辊与水平的夹角约19o～20°。带凹槽的轮胎型磨辊其专利技术要点是磨盘上的料层经磨辊内侧的压研时，将料层内的空气挤向外侧，到磨辊中央凹槽处逸出料层，紧密的料层为下一次磨辊加压做好准备，以提高粉磨效率。其最大的优点是不仅能粉磨高炉炉渣和波特兰水泥，并能粉磨各种混有矿渣、粉煤灰或石灰石的水泥，能满足对产品细度的特殊要求。
OK辊磨可用来粉磨普通水泥、矿渣和特种水泥。与传统的球磨粉磨系统相比，能耗降低约30%~40%，粉磨矿渣时能耗降低约40%~50%。辊磨是集烘干、粉磨和选粉工作于一体，它大大地简化了车间布置，降低了土建费用。特别是辊磨可以安装在户外。辊磨的噪声远远低于球磨，它对改善工作环境条件是非常有力的。由于辊磨具有很强的烘干能力，故它是粉磨潮湿物料的首选设备。
OK辊磨的磨盘为碗状，磨辊由3个或4个中间有沟槽的轮胎型磨辊组成，粉磨压力由液压系统提供。该辊磨的特点如下：中间有沟槽的轮胎型磨辊是该磨的专利技术，沟槽将磨辊的粉磨区域分为两部分，内侧磨辊的作用是:整和无规则的物料；对大块物料进行预破碎；使物料形成稳定的料床并压实。中间沟槽的作用是迅速将粉磨过程中物料间的空气逸出，使料床稳定和密实。外侧磨辊将对料床产生高而集中的粉磨压力；独特的除铁装置是该辊磨的另一特点，众所周知，铁颗粒是造成耐磨材料磨损快的主要原因。该辊磨在风环处设有专用的铁颗粒沉降溜子，当颗粒富集到一定重量时会自动排到除铁器中被分离；该辊磨在启动前，磨辊可以被提升脱离磨盘，故无需辅助传动，同时又保护了设备。为防止在运行中发生磨辊与磨盘接触，系统不但有监控装置还有机械挡块；轮胎型磨辊衬板为均匀的分块结构，可调向使用，且可进行表面堆焊修补，故衬板的寿命相对较长；辊磨内选用了高效选粉机。
OK辊磨通过调节选粉机转速、磨内气流量和粉磨压力，并适当地调整挡料圈高度可得到符合要求的勃氏比表面积和市场所需的产品。
三. 工艺参数
辊式磨的主要工艺参数有转速、辊压、辊盘相对尺寸、风量、风速、功率、能力等。
1 磨盘转速
辊式磨的磨盘转速决定了物料在磨盘上运动速度和停留时间，它必须与物料的粉磨速度相平衡。粉磨速度决定于辊压、辊子数量、规格、盘径、转速、料床厚度、风速等因素。不同型式的辊磨因其磨盘和磨辊的结构型式不同，其它工艺参数不同，物料在磨盘上的运行轨迹也不相同，要求的磨盘转速也就不尽相同。但是

对于同一型式不同规格的辊磨，要求质量为m的物料颗粒受到的离心力是相同的，即：
(1)
因此可以得到： (2)
式中 F—物料在磨盘上所受离心力；
V—辊式磨磨盘的圆周线速度，m/s；
R—磨盘半径，m；
m—物料质量，kg；
R—磨盘半径，m；
D—磨盘直径，m；
n—磨盘转速，r/min；
Kl—系数。
据统计，不同磨机的K1值大约为：LM莱歇型辊磨Kl=58.5，MPS型辊磨Kl=45.8，ATOX型辊磨Kl=56。
2 生产能力
生料辊磨是烘干兼粉磨的磨机，其能力由粉磨能力和烘干能力中较低的能力确定。其中粉磨能力决定于物料的易磨性、辊压和磨机规格的大小。在物料相同、辊压一定的情况下，磨机的产量和物料的受压面积即磨辊的尺寸有关，每一磨辊碾压的物料量正比于磨辊的宽度B、料层厚度h和磨盘的线速度V。磨辊的宽度B和料层厚度h在一定的范围内均与磨盘直径D成正比，线速度V与D0.5成正比，因此可以得出辊磨的粉磨能力公式为：
粉磨能力 (3)
式中 G－辊磨的粉磨能力，t/h；
D－磨盘直径，m；
K2－系数，与辊磨型式、选用压力、被研磨物料的性能有关。各种磨机的工艺参数不同，其K2也不同。一般LM型辊磨K2取9.6，D 取磨盘碾磨区外径；而MPS型辊磨K2取6.6，D 取磨盘碾磨区中径。
烘干能力 Gd＝KdD2.5
式中 Gd－辊磨的烘干能力，t/h；
D－磨盘公称直径，m；
Kd－系数，与物料水分、热风量及热风温度有关。
一般辊磨生产厂家依据试验磨的能力来推算辊磨的生产能力，但存在一定误差，差值一般为±7.5％。新磨和磨损后的磨机产量相差12.5％。辊磨不同规格之间的产量由下式确定：
(5)
式中 f－放大系数；
M1－要选辊磨的能力，t/h；
M2－试验辊磨的能力，t/h；
D1－要选辊磨的直径，M；
D2－试验辊磨的直径，m。
在选用立磨前一定要做好被磨物料的特性试验，以测定各种参数，选定立磨的型号、内部结构设计和操作数据。Polysius试验室立磨（ATROL），每次试验需原料800kg。测定内容：
(1) 物料流的特性—物料在气体输送时的自由度；
(2) 物料的压缩性一物料形成稳定料床的性能；
(3) 振动—物料造成振动的趋势；
(4) 动力消耗—易磨性；
(5) 空气消耗量—输送物料需要的空气量；
(6) 磨蚀性—磨机各种部件的磨损（磨辊、磨盘、磨体、喷咀……等）。
通过各种物料的ATROL立磨试验，与其实际工业生产数据比较，得到了从ATROL立磨试验结果换算到工业立磨的系数，如根据试验测得物

料的易磨性，求得工业立磨的物料易磨性；根据试验测得物料的摩擦系数（μ）；求出工业立磨的物料摩擦系数，并计算其工业立磨主动轴所需的功率。
Paw ＝μ?Z?Fspec? DR ? BR ? DTM?π?n/60＝sinβ×Vm×粉磨动力 （6）
式中：Paw―磨机主动轴功率（KW）；
μ―原料摩擦系数；
Z―磨辊数量；
Fspec―粉磨压力，（KN/m2）；
DR―磨辊直径，（m）；
BR―磨辊宽，（m）；
DTM―磨盘平均直径，（m）；
n―磨盘转速。
3 辊压
压力增加，成品粒度变小，但压力达到某一临界值后，粒度不再变化。该临界值决定于物料的性质和喂料粒度。
辊式磨是多级粉碎，循环粉磨，逐步达到要求的粒度，因此其实际使用压力并末达到临界值，一般为10～35 MPa。理论上磨辊、磨盘之间是线接触，物料所受真实辊压很难计算，所以可以用相对辊压来表示。比较不同型式磨机的辊压应在同一基准条件下进行。
（1）磨辊面积压力P1(KN/m2)
P1＝ （7）
式中： F―每个磨辊所受的总压力，KN；
DR―磨辊平均直径，m；
B―磨辊宽度，m；
（2）磨辊投影面积压力P2(KN/m2)
P2＝ (8)
（3）平均物料辊压P3(KN/m2)
P3＝ (9)
式中： β—啮入角，°；
啮入角将随料床厚度增加而达到临界值，同时也受辊面的影响。为了比较方便，统一以6°计算。这样，各相对压力之间的关系为：
P1：P2：P3＝0.318：1：19.12
辊压增加，产量增加，但相应的功率也增加。实际操作时，应尽可能调整到适宜的辊压。该值既决定于物料性能和入磨粒度，也决定于磨机的结构形式和其他工艺参数。在适宜辊压时，磨机的功率称为磨机需用功率，而在磨机配用电机时需留有储备，一般储备系数为1.15~1.20。配用功率时的压力就是最大操作限压。实际生产操作时压力有时可能比操作限压低25％以上。在机械强度设计时，往往还需考虑一些特殊原因引起的超压，例如进入铁件，强力振动等等，因此设计压力取值更高。
4.3.4 磨辊、磨盘的相对尺寸
辊式磨是靠磨盘和磨辊的碾磨装置来粉碎物料的，因此其相对尺寸将直接影响到磨机的粉磨能力和功率消耗。不同型式的磨机磨辊的数量和相对尺寸也不相同，同一种磨机，随着技术的发展、规格的大型化和特殊要求，相对尺寸略有差别。
5 辊磨通风
按照辊磨系统物料外循环量的大小，可以将辊磨分为风扫式、半风扫式和机械提升式。风扫式辊磨无外循环装置，即外循环量等于零，物料靠通过磨机的气体被提升到辊磨上部的选粉机进行选粉，用风量大，内循环量也大；半

风扫式有一定的粗料进行外循环，即通过外部的机械输送装置送回到磨内，用风量要小一些；机械提升式主要指用作预粉磨的辊磨，因其内部不带选粉机，出磨物料全靠机械装置送到外部选粉机或下一级粉磨设备中，仅有少量的机械密封用风和收尘用风。对前两种辊磨的通风量可通过出磨废气含尘浓度来计算：
Q=C×G (10)
式中：Q－辊磨的通风量，M3/h；
C—出磨废气含尘浓度，生料500～700g/m3，水泥可取400～500g/m3；
G－磨机产量，kg/h。
也可以按照粉磨室的截面风速来计算：
Q=3600 ×V×S (11)
式中：S－为粉磨腔的截面积，m2；
V－为截面风速，生料取3～6m/s。
当以磨盘面积来计算风量时，其盘面风速约为该风速的两倍。另外应该注意的是因为磨机产量正比于D2.5，而通风面积正比于D2，所以通风量将随着磨机规格的增大而按D0.5增大。
磨机通风量还可按单位装机功率所需标况下的通风量（I0）计算，对于MPS和Atox磨I0大致波动在135～165m3/kwh。
上述风量指磨机出口处的工况风量，其中包括烘干用热风、循环风、磨机漏风和密封用风。在进行热平衡计算时建议考虑磨机的漏风系数15%~35%(以出磨风量为基准)，引进磨取低值，国产磨取高值。
磨机功率
辊式磨的功率可由每个磨辊的力矩和角速度的乘积求得。参考图4-18，每一磨辊对磨盘中心的力矩为：
(12)
式中 T—每个磨辊的力矩，kN／m；
F—每个磨辊所受的总力，kN；
α—作用角，(°)；
Dm—磨辊平均辊道直径，m。
辊磨的总需用功率为单辊需用功率和辊数i的乘积。 (13)
式中 V——磨机的圆周速度，m/s；
i——磨辊数。
如以磨辊的投影面积压力代替总力，则
（14）
式中 n—磨机的转速，r/min；
D—磨盘直径，m。
DR、B、Dm、均与D有一定比例关系，代入(4-14)得
N0＝K?i?P2?sinα?D2.5 (15)
式中 N0—磨机的需用功率，kW；
i —磨辊数；
P2—每个辊上的投影压力，kN／m2；
α—作用角(o)；
D—磨盘直径，m。
公式(4-14)表示磨机的需用功率与盘径的2.5次方成正比，并与P2成正比。
磨机配用电机时，应有必要的备用系数，所以磨机的配用功率为
(16)
式中 K1—磨机的动力系数；
K2—功率备用系数，一般为1.15~1.20。
对同一型式磨机，其适宜的操作压力p2值，对于一定的物料相差不大，因此每一种规格有其相当的需用功率以及合宜的配用功率。换句话说配用功率是根据

需用功率确定的，而配用功率确定后，也规定了磨机的最大操作限压。所以公式(4-16)亦可写成：
(17)
式中 k——常数。
四. 立磨的操作与控制
1 磨机通风
2 拉紧力
3 分离器的转速
4 料层厚度
5 磨机的振动值
6 立磨吐渣
7 压差的控制
第四讲 预分解系统
一．预热器
1. 预热器的发展
1.1 预热器的分类
1.2预热器的作用及特点
2 预热器的工作原理
2.1 预热器的换热功能
2.2 物料分散
2.3 锁风
2.4 气固间换热
2.5 气固分离
2.6 影响旋风筒分离效率和热效率的主要因素
二． 旋风预热器的结构
1 旋风筒的结构
1.1旋风筒的直径
1.2进气方式、尺寸、进口形式
1.3排气管尺寸与插入深度
1.4.旋风筒高度
2 各种旋风筒的结构特点
三．预分解技术
1分解炉的作用
2分解炉的分类
3各类分解炉的结构特点
3.1 SF分解炉系列
(1) SF分解炉
(2) N-SF分解炉
(3). C-SF分解炉
3.2. KSV分解炉系列
(1)KSV分解炉
(2)N-KSV分解炉
3.3.DD 型分解炉
3.4. RSP炉系列
（1）RSP炉原型
（2）RSP分解炉的改进
3.5. MFC分解炉系列
（1）MFC分解炉原型
（2）改进型MFC炉
（3）N-MFC分解炉
3.6. FLS分解炉系列
（1）FLS分解炉原型
（2）FLS改进型分解炉
（3）SLC-S型分解炉
（4）FLS的SLC-Sx分解炉
（5）FLS的SLC-D分解炉
（6）FLS的ILC-E分解炉
3.7.派朗克隆（Pyroclon）和普列波尔（Prepol）分解炉
派朗克隆 Pyroclon 分解炉
(1 )Pyroclon-S分解炉
(2) Pyroclon-R分解炉
(3) Pyroclon-RP分解炉
(4) Pyroclon-R-LowNOx分解炉
(5) Pyrotop型分解炉
普列波尔 Prepol 炉系列
(1) Prepol-AT型分解炉
(2) Prepol-AS型分解炉
(3) Prepol-AS-CC型分解炉
(4) Prepol-AS-MSC型分解炉
3.8.其他分解炉
（1）SCS法（RC型炉）
（2）PASEC法（SEPA型炉）
3.9. TC型分解炉系列
（1）TDF型分解炉
（2）TWD炉
（3）TSD型分解炉
（4）TFD炉型分解炉
3.10. NC型分解炉系列
（1）NST-I型炉
（2）NST-S型炉
4. 各类分解炉性能比较
5 分解炉的工艺性能
5.1.生料中碳酸盐分解反应的特性
5.1.1碳酸钙分解反应特点
5.1.2 碳酸钙分解温度与CO2分压的关系
5.2. 碳酸钙分解过程
5.3 影响分解炉内分解速度的因素
5.4 料粉分解的化学动力学方程
5.5 分解炉中料粉的分解时间
6 分解炉的热工性能
6.1分解炉内燃料的燃烧
6.1.1. 煤粉的着火
6.1.2. CaCO3分解对煤燃烧的作用
6.1.3.分解炉内的温度分布
6.1.4.分解炉内的燃烧速度
6.2.分解炉内的传热
6.3分解炉内的气体运动
7 预分解系统的结皮堵塞
7.1.碱、硫、氯等有有害成分富集及危害
7.2.预热器系统的结皮堵塞及预防
7.3.防止粘结堵塞的其它措施
第五讲 水泥

熟料的烧成
1．水泥熟料的形成过程
1.1 粘土质原料脱水
1.2 碳酸盐分解
1.3 固相反应
1.4 硅酸三钙(C3S)的形成和烧结反应
1.5 熟料的冷却过程
2.水泥熟料的形成热
2.1 水泥熟料形成热的计算方法
2.2 水泥熟料形成热的计算方法举例
3. 回转窑的结构
3.1 筒体
3.2 轮带（又叫滚圈）
3.3 托轮与窑体窜动
3.4 挡轮组
3.5 传动装置
3.6 密封装置
4 回转窑工作原理
4.1 窑内物料的运动
4.2 回转窑内的燃料燃烧
4.3 回转窑内的气体流动
4.4 回转窑内的传热
4.5 回转窑的发热能力及热负荷
5. 水泥熟料冷却机
5.1.篦式冷却机的发展
5.2.第三代篦式冷却机（阻力篦板、单独脉冲供风、厚料层操作）
5.3.篦板的改进
5.4 各种篦式冷却机简介
5.4.1 IKN悬摆式冷却机
5.4.2 ＳＦ型交叉棒式篦冷机
5.4.3 Claudius Peters冷却机
5.4.4 洪堡公司的PYROSTEP篦式冷却机
5.4.5 TC型箆冷机
5. 4.6 NC-Ⅲ 型推动篦式冷却机
5. 4.7 LBTF型篦冷机
6.燃烧器
6.1 煤粉燃烧器的发展
6.2 回转窑对煤粉燃烧器的要求
6.3 几种燃烧器的结构特点
6.3.1 KHD公司PYRO-Jet燃烧器
6.3.2 Duoflex燃烧器
6.3.3 皮拉得公司煤粉燃烧器
6.3.4 TC型旋流式四风道煤粉燃烧器
6.3.5 NC型燃烧器
6.3.6 环境保护
6.3.6.1 NOx的形成
6.6.6.2 NOx的分解
7. 煤粉制备
7.1煤磨的工作原理及结构
7.2煤磨的操作
7.3磨机故障及处理
8. 耐火材料
8.1预分解窑的工艺特性及对耐火材料的要求
8.1.1 预分解窑的工艺特性
8.1. 2 预分解窑对耐火材料的要求
8.1.3 耐火材料损坏的原因
8.2窑系统不同部位对耐火材料的选择
8.3 耐火材料的施工
8. 4 回转窑衬里的烘烤和升温制度
9 预分解窑系统的调节与控制
9.1 预分解窑调节控制的目的及原则
9.1.1 预分解窑调节控制的目的
9.1.2 预分解窑调节控制的一般原则
9.2 预分解窑系统调节控制项目
9.2.1 检测参数
9.2.2 调节参数
9.3 预分解窑自动控制系统
9.4 预分解窑的点火投料操作
9.5 停窑操作
9.6 预分解窑系统的正常操作
9.7 非正常条件下的操作及故障处理