无机非金属材料热工设备重点

无机非金属材料热工设备重点
1，无机非金属材料与有机（高分子）材料、金属材料并列为三大基础材料。

除了这三种基础材料以外，材料的另一个重要分支就是基于这三大基础材料而发展迅速的复合材料。

（P3）
2，热工设备的主要代表就是：窑炉。

（P3）
3，烧结的本质就是在物料温度低于融化温度的高温条件下，物料内部产生致密化的过程。

（P4）
4，热工设备主要是指窑炉，窑炉是一个能够产生高温的空间，构成这个空间的窑体材料叫做：筑炉材料，显然筑炉材料包括耐火材料、保温材料、普通建筑材料。

（P9）5，新型干法水泥回转窑系统是以“悬浮预热”和“窑外分解”技术为核心。

（P19）6，“二磨一烧”：生料磨、水泥窑和水泥磨。

（P19）
7，P20 图2.1 NSP窑系统的流程图（a）和（b）要求：注解物料流程
新型干法水泥回转窑：预热器系统，分解炉，回转窑，熟料冷却机，燃料燃烧器。

8，整个系统内燃料燃烧所需要的助燃空气被分成三部分：第一部分来自窑头的鼓风机，被称为：一次空气（或称：一次风），其主要作用是：携带从窑头煤粉舱下来的煤粉经喷煤管高速喷入回转窑内高效燃烧来保持喷出的火焰有一定的“刚度”(平、顺、直)。

另外两部分的助燃空气则是来自于水泥熟料冷却机内的预热空气，它们分别被称为：二次空气（或称：二次风）和三次空气（或称：三次风）。

二次空气是从窑头进入回转窑内成为窑头煤粉燃烧的主要助燃空气。

三次空气则是通过专门设立的三次风管进入分解炉而成为分解炉内煤粉燃烧所需的助燃空气。

在这三种空气中，二次空气和三次空气的预热温度不受限制，越高越好；而一次空气不允许被预热，否则温度较高的一次风会使煤粉中的挥发分在喷煤管中提前逸出，从而有可能造成煤粉爆炸的事故。

（P21）
9，新型干法水泥回转窑系统的两个主要评价指标：一是产量；二是热耗。

即：产量是否达标（产量是否高于设计产量）；热耗是否达标（热耗是否低于设计热耗）。

（P21）10，表观分解率e：是指从窑尾入窑的下料管中取料样，经测定其烧失量后计算而得到的分解率。

真实分解率et：在已知出窑飞灰的数量m fh和出窑飞灰的分解率所求出的分解率。

（P24）
11，回转窑的五个重要性能指标：回转窑的发热能力，回转窑内燃烧带的截面、表面、容积热力强度，回转窑内燃烧带的空气过剩系数。

（P25）
12，设置悬浮预热器是为了实现气(废气)、固（生料粉）之间的高效换热，从而达到提高生料温度，降低排出废气温度的目的。

（P26）
13，一个换热单元必须同时具备以下三个功能才能完成其任务：第一，生料粉在废气中的分散与悬浮；第二，气、固相之间的换热；第三，气、固相之间的分离：气体被排走，生料粉被收集。

（P26）
14，各个旋风筒之间的联接管道在换热方面起着主要作用，所以有人干脆将其称为“换热管道”。

而旋风筒的主要功能则是完成气、固相的分离和固相生料粉的收集。

（P27）15，影响旋风预热器换热效率的三个因素：一是粉料在管道内的悬浮状况；二是气、固之间的换热效果；三是气、固之间的分离程度。

（P29）
16，旋风预热器系统需要若干个换热单元相串联的原因：在管道内的悬浮态，由于气流速度较大，气、固之间的换热速度极快，经过0.02～0.04s的时间，气、固两相之间就可以达到温度的动态平衡，而且气、固两相换热过程主要发生在固相刚刚加入到气相后的加速段，尤其是加速的初始段。

然后再增加气、固两相之间的接触时间，其意义已经不大，所以这时只有实现气、固相分离进入下一个换热单元，才能够起到强化气、固两相之间传热的作用。

（P31）
17，理论上一般认为：各级旋风筒的气、固分离效率ηc1对整个预热系统热效率影响的顺序应改为：ηc1＞ηc5＞ηc4＞ηc3＞ηc2。

（P39）
18,1-1-1-1-1结构表示该旋风预热器是五级旋风筒，且每一级都是单列；2-2-2-2-2结构表示该旋风预热器是五级旋风筒，且每一级都是双列。

（P41）
19，入窑生料的表观分解率可以提高到85%～95%（为了避免过分追求入窑生料分解率而使窑尾温度过高以及为了适应生产过程中一些不可避免的波动，生产中入窑生料的表观分解率一般控制在100%以下）。

（P49）
20，世界上第一台窑外分解窑于1971年在日本研制成功，具体是由日本石川岛—播磨重工业株式会社和当时的日本秩父水泥株式会社联合研制开发。

（P49～50）21，窑外预分解窑的优点：一是在流程结构方面：增设了一个分解炉，分解炉高效地承担原来主要在回转窑内进行的大量CaCO3分解任务，从而减少占地面积、减少可动部件数以及降低窑体设备费用；二是在热工过程方面：有效的改善了整个窑系统的热力布局，从而大大减轻窑内耐火衬料的热负荷，延长了窑龄。

另外还有助于降低氮氧化物的含量，有利于环境保护；三是在工艺过程方面：燃烧、换热及碳酸钙分解过程得到优化，水泥熟料煅烧工艺更臻完善，熟料质量、回转窑的单位容积产量、单机产量因而得到大幅度提高，烧成热耗也因此有所降低、也能够利用一些低质燃料。

（P50）
22，“三传一反”：热量传递、质量传递、动量传递、和化学反应过程的简称。

即遵循“以物料的高度分散为前提，以燃料的高效与完全燃烧为关键，以生料的有效分解为目的，以环境保护与社会责任为己任！”的原则来改进与完善分解炉。

（P52）
23，两点支撑窑代表着水泥回转窑的一种发展趋势。

（P85）
24，红窑（回转窑烧成带的筒体以及其内耐火衬料过热，窑体表面温度过高的现象）是指窑筒体的红外扫描测温装置自动报警时回转窑的情况。

红窑的原因有两种：一是烧成带的窑皮跨落，表现为红窑点为暗红色，此时不需停窑，在暂时集中加强对红窑点风冷的同时，减煤、减窑速、变火焰来热补窑皮；二是耐火砖脱落，变现为红窑点亮红色，这时就要停煤、停料、减窑速后停窑检修。

（P89）
25，急冷熟料的原因：第一，急冷熟料有利于发挥水泥的强度和水硬性和增强水泥抗硫酸盐性能与防止水泥快凝，也能改善水泥的安定性；第二，冷却熟料能有效回收熟料的余热来预热助燃空气从而改善燃料燃烧、节省燃料；第三，熟料被急冷后，能改善其易磨性；第四，熟料被冷却后其温度较低，使熟料的输送设备、储存设备免受高温侵蚀。

（P91）26，冷却机的设计指标普遍能将熟料冷却到“65℃+环境温度”以下。

（P93）
27，P95～P96 图2.89 篦式冷却机内的分区.骤冷区QRC:为了确保熟料的高质量，熟料刚进入篦冷机就被快速冷却，可阻止熟料矿物中矿物长大，骤冷还使液相快速凝固成玻璃体，使大部分MgO及C3A固化在玻璃体内，提高熟料活性，也可以防止β-C2向γ-C2S 转变。

热回收区RC：在熟料快速有效冷却的同时，高效地回收出窑熟料放出的热量来加入窑二次风和入炉三次风.冷却区C区：充分冷却孰料，从而最大程度降出料温度，大部分余风最后排向大气，小部分作为煤磨干燥风。

28，粗颗粒料侧的熟料疏松、空隙率大、阻力小，冷却风大多从该处穿过，造成冷却风短路；而细颗粒料侧由于透气性差，炽热熟料得不到淬冷，便会在熔融状态下粘结，即所谓的堆雪人现象。

此外，因篦床上熟料粗细和厚薄分布不均，个别地方会被短路的冷却风冲穿，而其他地方的熟料由于得不到冷却风的充分冷却便会出现红河（未冷却充分的红色炽热熟料流），这两种现象都会影响熟料质量，提高烧成热耗，也会是篦板等部件局部过热，甚至烧毁而造成计划外停窑。

（P98）
29，为了使回转窑下落到篦冷机篦床上的熟料能够均匀摊开，回转窑的中心线与篦冷机的中心线必须有一定的偏移。

回转窑和篦冷机的错位布置可以在一定程度上解决熟料在篦床
上的均布问题，篦冷机内进料区篦床的渐扩结构及其脉冲供气方式就是解决该问题的较好办法。

（P119）
30，内风通道的内风旋转有助于风、煤混合；外风通道为直流的环状通道以保持直流风与高风速，从而保证火焰有一定的长度、形状和刚度，这是因为水泥回转窑生产工艺对窑内火焰的长度、形状和刚度有具体要求：火焰太短，局部温度过高，会在冷却带造成前结圈；反之，火焰太长，会使大量未燃煤粉到达窑内过渡带尾端而造成后结圈，而且还有熄火的危险。

此外，火焰的外焰面如果不直、不通畅，旋转起来还有刮掉窑皮的危险。

（P124）31，钝体实际上起到了火焰稳定器的作用。

能加强高温烟气的回流（P124）
32，拢焰罩是煤粉燃烧器的结构之一。

没有拢焰罩时，一次风的风煤流喷入窑内后会马上溶入二次风高温气流中，从而形成一个突然扩张的大截面高温射流，而有了拢焰罩后，燃烧器喷出的气煤流会逐渐扩张到二次风高温气流中，其射流形状类似一个碗，这个逐渐发散的射流效应也因而被称为：碗状效应。

（P135）
33，为保证良好的燃烧条件和传热条件，从而保证全窑系统有优化且稳定的热工制度，在生产中必须保证生料成分稳定、喂料稳定、燃料成分与物性指标稳定、燃料量稳定和所有设备运转稳定，即所谓的“五稳保一稳”。

一稳：全窑系统热工制度的稳定（温度制度，压强制度，气氛制度）（P154）
34，来料成分呈非正态分布甚至周期性剧烈波动，堆料机行走速度不均或进料量不均、不稳定都会使纵向布料时产生周期性波动，这就是所谓的长滞后现象。

此外，矿石破碎粒度不均，大颗粒过多，也会加大原料的离析，引起所取断面上的成分波动，这就是所谓的短滞后现象。

（P155）
35,12字方针：抓两头、保重点、求稳定、创全优。

抓两头是指要重点抓好窑尾的生料预热/预分解与窑头的熟料烧成这两大环节，前后兼顾、协调运转；保重点是指要重点保证喂煤、喂料设备的安全正常运行，从而为整个烧成系统的动态平衡创造条件；求稳定是指在参数调节过程中要适时、及时、适量、小调、渐调，以免较大的波动，维持热工制度的基本稳定；创全优是指通过一段时间的操作，总结经验，并结合现场热工测试结果与生产线的具体情况来优化操作，创造优质、高产、低耗、低污染以及安全稳定生产的全优局面。

（P155）36，结皮是指生料在设备内某些部位的边壁上逐渐粘挂形成的覆盖物。

按照质地的不同，将结皮分为两种类型：一种是质地疏松的结皮，称为I型结皮（软结皮，霜型结皮）；另一种是质地坚硬的结皮，称为II类结皮（硬结皮）。

I型结皮分为粉型结皮和脆性结皮；发生结皮现象的原因：含有挥发性有害成分的生料因低共熔原理在较低温度下就能产生小部分熔融物，被称为湿液薄膜。

在其表面张力的作用下，湿液薄膜会有熔融粘结作用，生料表面的粘膜与纤维状或网状物质交织在一起就会形成结皮堵塞。

（P159）
37，在结皮料中碱、氯、硫的含量会比生料、熟料中的相应成分含量高得多，这就是所谓的碱富集现象。

当系统中的碱、氯、硫挥发物达到一定浓度时，该系统内的挥发物含量才能够保持大体上不变，但是其浓度却远远高于进入系统生料或出系统熟料中碱、氯、硫的含量，这就是所谓的碱的内循环现象。

另外，被预热器后面的收尘系统收集下来的飞灰称为窑灰，如果窑灰重新随生料入预热器、分解炉、回转窑内，就会将其中的碱成分重新带入到煅烧系统，这样的碱循环被称为碱的外循环现象。

（P160）
38，窑皮是指遇冷凝固后粘结在耐火衬料表面上的熔融熟料，它可以起到保护耐火衬料和窑筒体的作用。

（P164）
39，回转窑烧成带所用耐火材料为耐碱砖是因为回转窑的烧成带，当物料的温度升高到最低低共熔温度后，开始出现以氧化铝、氧化铁和氧化钙为主体的液相，其中还包括了氧化镁和碱等，如果是酸性耐火材料，会与物料发生反应而过快损坏（P165）
40，为了防止预热器系统和分解炉内的结皮堵塞，在容易结皮堵塞的部位还可以考虑用
一些新型耐火材料，例如含有ZrO2
氧化锆）或石墨的耐火材料。

这是因为含有ZrO2的耐
（
火材料遇到碱时，会在其表面形成一层牢固的玻璃体，玻璃体会防止碱的进一步渗入，并减弱结皮的粘附力，这样即使有结皮也会在重力作用下自行脱落。

石墨是一种惰性材料，不会与碱等有害组分反应，也不会被熔融的液相所湿润，所以几乎不可能在含碳的耐火材料表面形成结皮。

（P166）
41，浮法平板玻璃生产工艺中的核心热工设备是“平板玻璃池窑（橫焰窑）”和“锡槽”。

（P185）
42，在由玻璃原料到玻璃制品的生产过程中，都要经过配合料制备、玻璃液溶制、玻璃制品成型、玻璃产品退火等几个阶段，此外，有些玻璃产品还要经过一些深加工阶段，使其具有特殊用途。

（P185）
43，平板玻璃池窑和日用玻璃池窑在结构上的根本区别主要体现在玻璃池窑的融化部与冷却部之间玻璃液分隔设备的不同上。

前者使用浅层分隔，在具体结构上采用卡脖与冷却水管等作为玻璃液分隔设备；后者则采用深层分隔，在具体结构上常采用流液洞作为玻璃液分隔设备。

（P189）
44，浮法平板玻璃生产原理：因自然的锡液表面平整光滑，而密度小于锡液密度的玻璃液受其浮力而浮在锡液表面，在自重、表面张力、拉引力的共同作用下形成玻璃带，所以生产出的浮法玻璃产品质量可与磨光玻璃相媲美，而拉制速度更是数倍乃至数十倍于传统成型工艺。

（P189）
45，洛阳浮法与英国皮尔金顿兄弟公司的PB浮法、美国PPG公司的LB浮法一起成为世界上的三大浮法工艺。

（P189）
46，玻璃池窑是由玻璃熔制部分、热源供给部分、余热回收部分和排烟供气部分这四大部分所组成。

（P190）
47，泡界线之前称为：融化区；泡界线之后称为：澄清区。

泡界线简单来说就是：未熔化好的、有许多泡沫的、不透明的玻璃液与熔化好的、无泡沫的、透明的玻璃液之间的分界线。

（P194）
48，预热空气、煤气的设备主要是换热器和蓄热室。

换热器只能够预热空气，而蓄热室既可以预热空气，亦可以预热煤气。

蓄热室回收余热的原理是：利用废气与空气交替地通过其内的格子体，以格子体为传热的中间体，从而使得空气间接地获得废气的余热。

（P208～P209）
49，锡槽是浮法平板玻璃生产过程的成型部。

（P215）
50，拉边器的主要作用有两个：一是横向拉边；二是阻止退火窑辊子的纵向拉力传递到锡槽高温区的玻璃带上，以减弱因加快拉引速度而使玻璃带横向收缩。

当拉引速度提高以后，玻璃带就被逐渐拉薄，宽度也有一定的缩窄。

（P215）
51，玻璃收缩率是指玻璃原板的宽度与玻璃成型时的最大宽度之比，常用符号i表示，一般来说，i=35%。

（P216）
52，人工成型的日用玻璃池窑采用一个或若干个浮筒(俗称: 甏)来将成型用玻璃液与熔化好的玻璃液分隔开。

（P251）
53，“四小稳一大稳”四小稳指：温度稳、压力稳、泡界线稳和液面稳。

一大稳指：热工制度稳。

（P261）
54，玻璃池窑的作业制度包括：温度制度、压力制度、泡界线制度、液面制度和气氛制度。

（P261）
55，温度制度是指沿窑长方向上玻璃液的温度分布，其中温度最高点称为：热点（或热泉）。

（P262）
56，压强分布的关键是：零压点的位置和液面处的压强。

为什么零压点处压强（窑压）
保持在零压或微正压？因为负压将导致窑内吸入冷空气，从而降低窑温、增加热耗、甚至使窑内温度分布不均匀。

但压力过大会加剧窑体的烧蚀、向外冒火严重、燃料消耗增大，且对玻璃液的澄清不利。

（P264）
57，液面制度：一般规定液面波动值为±0.5mm，要求较高者为±0.2mm。

（P265）58，判断窑内气氛的性质可通过观察法来估计：火焰明亮者为氧化焰；火焰不大亮、稍微浑浊者为中性焰；火焰浑浊即不透明者为还原焰。

（P266）
59，退火原理：将玻璃制品放在退火窑内经过均热来消除其内的热应力，然后有控制地冷却，以消除或减少玻璃制品内的暂时应力和永久应力。

（P267）
60，玻璃退火温度区域上限：玻璃制品在此温度（最高退火温度，退火点，）保持2分钟，应力消除95%；退火温度区域下限：玻璃制品在此温度（最低退火温度）保持3分钟，应力消除5%。

61短性玻璃：对于粘度随温度变化较快的玻璃。

长性玻璃：对于粘度随温度变化较慢的玻璃。

（P271）
62，玻璃制品退火的四个阶段：一加热（冷却）阶段；二高温保温阶段；三慢速冷却阶段；四快速冷却阶段。

（P275）
63，四个玻璃退火问题：一不同品种玻璃退火的问题；二硅酸盐玻璃退火的问题；三壁厚不同制品退火的问题；四退火炉温度差的问题。

（P284）
64，液体燃烧燃烧方法有两种：雾化燃烧法和气化燃烧法。

雾化燃烧对燃油雾化的要求是：喷得细、喷得匀。

雾化方式有两种：机械雾化和介质雾化。

65，磁化处理技术：将重油经过0.14—0.33T强磁场的处理，即油流在可控磁石的S 极和N极中间流过时，磁力线将会减弱燃油分子之间的凝聚力，使其中的碳链断开，从而大分子变成小分子，于是降低了燃油的粘度和表面张力。

水煤浆代油技术：水煤浆是将煤粉碎、磨细后制成的一种类似于重油的液体燃料，具有良好的稳定性和流动性，能够满足雾化燃烧的要求，是一种以煤代油的理想燃料。

（P315）66，电熔锆刚玉砖简称电熔AZS砖。

电熔锆铬刚玉砖简称AZCS砖。

电熔铬刚玉砖简称电熔AZC砖。

（P316—317）
67，普通陶瓷通常是指陶器和瓷器的合称。

传统的陶器一般是指由粘土类原料制成的多晶、多相烧结体；而瓷器一般是指以粘土为主要原料，辅以像长石、石英砂一类的辅助原料而制成的多晶、多相烧结体。

（P339）
68，隧道窑内分为预热带、烧成带和冷却带三个区域。

烧成带的前后各为预热带和冷却带。

但应注意在现代隧道窑中，900℃以下设有高速调温烧嘴或脉冲烧嘴的一段仍为预热带。

（P341—342）
69，现代隧道窑窑车的突出特点是：轻质化，其目的是最大限度降低窑车的蓄热量。

而窑具的轻型化是使其保持足够的强度。

故车架的载荷小，减轻了窑车的自重，减低了窑车高度和窑体高度，节省了砌筑材料降低了造价。

（P346）
70，隧道窑将其矩形断面改成上大下小的梯形的目的和原理是：根据流体力学的连续性方程和伯努利方程，该断面结构会在上下层气流之间产生上大下小的压强差来抵消预热带内使热气体向上流动的几何压头作用，同时也会减弱预热带与烧成带之间的纵向对流，提高预热带内气流温度的均匀性。

（P351）
2+ 71，隧道窑冷却带的冷却系统包括：急冷部分（作用：有利于保留玻璃体与防止Fe
重新被氧化以及阻隔烧成带与冷却带之间的气体交换）、缓冷部分（作用：适应573℃时a-石英向B-石英的晶型转变）和快冷部分（作用：提高生产速度）。

（P353）72,为什么辊道窑能以这样快的速度烧成？一制品所允许的最短烧成时间能够大大缩
短。

该坯、釉具备对快烧的适应性；烧成过程中导致的热应力不大，允许快烧。

二辊道窑的快速加热和快速冷却能力很强。

辊道窑具有很强的传热能力。

辊道窑比隧道窑节能的原因：一无窑车与窑具的蓄热支出；二废气带走热量比隧道窑小；三辊道窑利用来自冷却带的300℃热风助燃，减少了燃料消耗，使废气量进一步减少。

（P368—369）73，隧道窑与辊道窑在操作控制方面的原理，主要包括：温度制度、气氛制度、压强制度。

其中，压强制度是温度制度和气氛制度的保证。

（P372）
74，窑内的关键部位—烧成带与预热带的交界面附近维持约为零压，这是因为：预热带要抽走废气，必须处于负压；烧成带要喷入燃料燃烧，应该处于正压。

气流从烧成带流向预热带，因此必然存在零压面。

（P375）
75，集肤效应：高频电流集中在受感导体表层的倾向。

（P418）
感应加热的第二特性—电流主要沿匝圈内侧通过，图5.36（p419）及其旁边文字理解。

76，材料活化烧结技术的原理是：在烧结前或烧结过程中，采用某些物理方法、化学方法使反应物的原子或分子处于高能态，也就是使材料全部或部分活化变为活化状态，然后利用该高能活化状态的不稳定性来作为强化烧结的新驱动力。

（P443）
77，可控热管的分哪三类？一可变热导式热管；二热二极管；三热开关。

（P485）78，PH锅炉或SP锅炉：指利用预热器废气的余热锅炉。

AQC锅炉：指利用熟料冷却机余风的余热锅炉。

（P488）
79，多压技术：一般指双压技术，即利用PH锅炉、双压AQC锅炉、补汽凝汽式蒸汽轮机及其发电机等设备来发电。

闪蒸技术：利用减压扩容原理来快速闪蒸出尽可能多的饱和水蒸汽。

（P491）
80，热养护基本原理：在热养护过程中，因温度升高会导致水的粘度降低，从而增强水分子的活动能力，加速水泥中各种矿物的水解、水化和胶化速度，促进混凝土硬化。

热养护制度都是由：预养阶段、升温阶段、恒温阶段和降温阶段的时间和温度所构成。

（P508）
81，一公式6.1q
cement =10M M为水泥强度等级MPa（P509）；二公式6.2 q
cement
=θ.M.α
√ (w/c)/(162+0.96θ) (P509）。

最重要的是：【例题6.1】（P510）。

82，环境保护方面的发展方向：降低水泥自身的污染物排放量、部分地减轻其他产业废弃物对于环境的负担，即“低环境负荷的水泥生产模式”或“环境友好型的水泥生产模式”。

具体措施：一降低出窑废气中NOx浓度；二降低出炉废气中NOx排放量；三实现可燃废弃物的无害化、可燃化、资源化；四利用工业废弃物代替天然矿物配料；五磷石膏或脱硫石膏除了能做石膏制品也可用作水泥磨中的石膏等。

（P547—548）
83，CMD发展模式即清洁发展模式。

“四零一负”：四零指一对环境的零污染；二对天然化石燃料的零消耗；三对电能的零消耗；四对废渣、废油、废水的零排放；一负指对全社会废料废渣垃圾等的部分消纳、清洁处理能力促进其数量的负增长。

再加上通过互联网洽商的零距离、水泥企业大中型配件的零库存、正常生产时的零工人即形成了“七零一负”的概念。

（P548—549）84，集约型生产方式：无机非金属材料生产系统正向着大型化、资源利用率高、热能回收率高、能够循环利用其它工业废料且产品的品种多、质量高、性能优生产工艺发展，即所谓的高质量、低消耗、低污染、高增长的“集约型”生产方式。

（P559）。