材料热工设备课件-新型干法水泥回转窑系统

用多个旋风换热单元相串联组成旋风预热系统(26 页)。
因素之三：气、固相的分离
气、固相的分离的效果直接影响到换热效率。 提高分离效率的措施： （1）开发新型高效、低阻的旋风筒 （2）开发新型换热管道，强化换热功能 （3）开发新型锁风阀，强化密封功能 （4）开发新型撒料装置
(5) 重视固、气比的影响
窑尾增加“第二热源”，大部分燃料从分解炉内加入，改善 了回转窑系统内的热力分布格局，大大地减轻了回转窑内耐火 衬：
将水泥熟料煅烧工艺过程中耗热量最大的碳酸钙分解过程 移至窑外进行，燃料与生料粉处于同一空间且高度分散，燃料 燃烧所产生的热量能及时高效地传递给预热后的生料，使燃烧、 换热及碳酸钙分解过程都得以优化，使水泥熟料煅烧工艺更完 善。
空气过剩系数(α )可以根据窑尾废气成分或者窑头空气量进行计算。
2.2 悬浮预热器
分类：旋风筒和立筒 旋风预热器占有优势地位 基本流动方式：旋转流和喷射流
1. 设置旋风预热器的目的是为了实现气(废气)、固（生料粉）之间的高效传热， 从而达到提高生料温度，降低排除废气温度的目的。
2. 旋风预热器是由若干个换热单元所组成的(4,5或者6级)，每一级换热单元都是 由旋风筒及其连接管道所构成。
qA

Qyr

4
Di2
(kJ / m2
h)
3）回转窑内燃烧带的表面热力强度（燃烧带的表面热负荷)
燃烧带单位表面面积、单位时间内所承受的热量
qF
Qyr
Di Li
(kJ / m2 h)
4）回转窑内燃烧带的容积热力强度（燃烧带的容积热负荷) 燃烧带单位容积、单位时间内所承受的热量
qV


4
Qyr
2.2.5 各级旋风预热器串联级数的选择（P29）
2.2.6 旋风预热器分类以及几种典型的旋风预热器
分类：
传统的——洪堡型旋风预热器（阻力大） 新型的——低压损旋风筒（阻力小）（书上表1.5）
旋风筒改进的几个方面： 1）旋风筒入口或出口处增设导向叶片； 2）旋风筒筒体结构的改进； 3）旋风筒进风口与排气管（内筒）结构的改进； 4）旋风筒下料口结构的改进 5）旋风筒旋流方式的改进
mr--生产每千克熟料所需要的燃料量（kg煤/kg熟料） Qnet,ar--燃料的收到基低位发热量（ kJ/kg燃料）
2）回转窑系统的热效率
Ƞ= Qsh / q ×100%
Qsh 水泥熟料形成热
计算
q 水泥熟料实际生成热耗
测得
2.1.2.2 预热器系统的两个重要性能指标： 热优良度和换热效率。
热优良度 也称温度系数，温升系数，其定义为：生料在预热器系统内温度的实际 升高值与废气及生料进入预热系统时原始的温度差之比。
et

e 100mfh (efh e)(100 L1) 10000 L1efh
(%)
e 100mfh (100 L1)(L2 L1(100 L2 )
Lfh )
(%)
2.1.2.4 回转窑的5个重要性能指标
1）回转窑的发热能力： 回转窑内的燃烧带内单位时间燃料燃烧所放出的热量。
⑦ 扩大分解炉用煤的品种。
2.3.2 分解炉的分类
2.按全窑系统主气 流运动方式来分
第一种类型（a)
第二种类型 (b) (c1) 第三种类型 (c） (c2)
(c3)
同线型
(a):特点：分解炉所需助燃空气全部由窑内通过，无三次风管。 优点是可节省投资、操作简便、冷却机选型不 受限制。 缺点是过多的空气通过窑内，影响窑的操作。
2.2.1旋风预热器的工作原理
换热单元的作用 (1)生料粉在废气中分散与悬浮
(2)气、固之间换热（在联结管道 内完成）
(3)气、固相的分离，生料粉的收 集（在旋风筒内完成）
影响旋风筒气固分离效率的主要因素： （1）旋风筒的直径：
在其他条件相同时，筒径越小，分离效率越高 （2）旋风筒进风口的类型与尺寸： 进风口结构应以保证能沿切向入筒，减小涡流干扰为佳。
(kJ / m3 h)
Di2
L2i
(1

) Φ物料填充系数
5）回转窑内燃烧带的空气过剩系数 空气过剩系数(α )也是一个重要的性能指标。 如果α 过大，虽有利于完全燃烧，但烟气量过大，导致火焰 温度下降； 如果α 过小，燃烧不充分，温度同样下降。
根据生产经验以煤粉为燃料的水泥回转窑α =1.04-1.10范围 较合理。
t mo – t mi Φ=
t gi – t mi
t mi , t mo —分别为生料进出预热器系统时的温度，℃ t gi —气体进入预热器系统时的温度，℃
2.1.2.2 预热器系统的两个重要性能指标：
换热效率
其定义为：生料出预热器系统所获得的热量与输入到预热系统总热量的百分比。
用 ƞer 表示：
③ 保证生料向分解炉内均匀喂料，尽快使生料分散且均匀分布。
④ 改进和保证分解炉用燃料燃烧器的形式与结构，以及合理的布 置燃烧器，使燃料尽快点燃和燃烧，并能踢高燃料的燃尽率。
⑤ 合理匹配下料、下煤点及三次风管，保证分解炉内有合理的温 度场，以利于燃料的着火、燃烧和碳酸钙的分解。
⑥ 分解炉优化布置在预分解窑系统的流程中
缺点： 分解窑的流动阻力大，电耗高，基建投资大、对原料与燃料的有效成分有一定的限制。
2.3.2 分解炉的分类
由于炉内流场中、气流与物料的相对运动， 从而获得高度分散、高度混合、均匀分布 、迅速换热、延长生料在炉内停留时间的 效果，以达到提高燃烧效率、换热效率和 入窖生料分解率的目的。
1.按炉 内主气 流运动 形式来 分
进风口的形状现多采用多边形。
进风口的尺寸应保证进口处工况风速在15～25m/s范围为宜 (3)出风管(内筒)的尺寸和插人深度:
一般来说，出风管(内筒)的直径越小，插入深度越深，旋风 筒的气固分离效率越高。
(4)旋风筒的高度： 一般地：增加旋风筒的高度有利于气固分离效率的提高
影响旋风筒气固分离效率的其他因素： 粉料颗粒的大小、气流中的粉料浓度、锁风阀的严密程度。
（1）表观分解率e: 指从窑尾取得入窑料样,分析其烧失量计算而得的分解率. 所取
样品即有预热生料又有窑尾循环飞扬的飞灰,是两种料的综合分解 率。
e 10000 (L1 L2 ) (%) L1(100 L2 )
（2）真实分解率: 生料在预热器内预热和分解的真实数据,不考虑飞灰对所取
样品分解率的影响.
喂料点尽量靠近连接管道的起端，即靠 近下级旋风管排气管的起始端；
一般情况下，喂料点距出风管起始端应有大 于1m多的距离，此距离还与来料落差、来料 均匀程度、内筒插入深度以及管内气体的流 速有关。
(2) 选择适当的管道风速
一般要求粉料悬浮区内的风速 在10—25m/s之间，通常要求大 于15m／s以上
1. 新型干法水泥回转窑系统占统治地位
现
在
2. 立窑的投入低，见效快。(逐渐淘汰)
3.大中型水泥厂多使用回转窑，小型水泥厂多使用立窑
2.1 系统概述
2.1.1 系统简介
预热器 系统
分解炉
燃料燃烧器
回转窑
熟料冷却机
工作原理：
1）生料
分离
预热
分解
煅烧
粉磨
2）燃料 3）气体
入分解炉煤(60%-70%) 入窑煤（40%-30%）
第二章 新型干法水泥回转窑系统
水泥是一种细磨材料，它加入适量水后，成为塑性浆体，这种浆体是既能 在空气中硬化，又能在水中硬化(硬化后要达到一定的强度)，并能把砂、石 等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料。
水泥生产的过程是要经过“二磨一烧”：即生料磨，水泥
窑 和水泥磨。其中水泥窑系统是将水泥生料在高温下烧成为
注意：分离效率的提高会引起流动阻力损失增大。压损的提
高会增加整个系统的电耗，所以具体设计和生产过程中，要统 筹考虑气固分离速率和电耗两个指标，并兼顾其他一些因素， 以综合效益最优者为最佳。
2.2.2 影响旋风预热器预热效率的因素
因素之一：粉料在管道中的悬浮
保证悬浮效果的几项措施： （1）选择合理的喂料位置：
ƞer =
QA
ƩQ
生料获得总热 QA = 升温吸热(Qma) + 化学反应吸热(Qm)
输入总热量 ƩQ = 废气的热含量(Qgi) + 生料的热含量(Qmi) + 可燃物的发热量(QBR)
热损失 Qv = 气流带走热(Q1) + 飞灰带走热(Q2) + 表面 散热(Q3)
2.1.2.3 入窑生料的两种分解率： 定义及两种表示方法
2.3.1窑外分解技术
在悬浮预热器与回转窑之间增加一 个新热源——分解炉，将生料中碳 酸钙分解过程提到窑外进行，加快 其分解提高其分解率，如要分解率 可提高到85%-90%
预分解窑的优点(与其它窑相比）
1）结构特点： 窑尾增设了一个分解炉，承担了原来在回转窑内进行的大量
碳酸钙分解的任务； 2）热工特点：
水泥熟料的热工设备，是水泥生产中的一个极为重要的关键环
节。
干法中空回转窑
工
回转窑
湿法回转窑
业
立波尔窑(半干法生产)
水
悬浮预热器窑(SP窑) 新型干法水泥
泥
窑外分解窑(NSP窑)
回转窑系统
窑
立窑
立窑
干法回转窑
湿法回转窑
立波尔窑(半干法生产)
新型干法水泥回转窑系统
悬浮预热器窑(SP窑) 窑外分解窑(NSP窑)
旋流式——旋流效应 喷腾式——喷腾效应 悬浮式——悬浮效应 流化床式——流态化效应
发展趋势 综合效应
优化“三传一反”过程
“综合效应”的改进措施主要体现在以下几个方面：