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第三章原料煅烧设备概述竖窑★结构特点★工作原理★热工操作回转窑★结构特点★工作原理★热工操作1.原料煅烧设备的分类竖窑、回转窑、隧道窑、倒焰窑等。硅酸盐工业主要是竖窑和回转窑。2.原料煅烧设备特点竖窑：优点设备简单，投资省，热利用好，燃耗低。缺点物料煅烧不均匀；易出现粘窑、结砣等现象；以焦碳为燃料时，污染原料；对原料的适应性较差，不能煅烧高纯原料。一.概述回转窑：优点生产能力大，适应性强，煅烧质量均匀、稳定，机械化程度高，劳动强度小。缺点基建投资大；飞灰损失大，成品率低；热效率低，燃耗大；只适用于煅烧粉状、粒状、浆状物料，不宜煅烧块状物料。二.竖窑（一）竖窑的结构特点筒状窑体，由预热、煅烧、冷却三带组成。属于逆流热工设备。1.窑体的形状直筒形：上下内径相同的圆筒形。优点：结构简单、坚固，利于物料顺行和下沉。缺点：物料煅烧不够均匀。喇叭形：哑铃形：煅烧带向预热带扩大应在较长距离内过渡，向冷却带扩大应在较短距离内过渡。巨型截面：大容积需外设燃烧室的竖窑。图3-1图3-2图3-32.竖窑的内径与高度内径内径大产量高（优点）内径过大窑内燃烧不均匀、窑内煅烧不易掌握（缺点）∴由煅烧物料的性质，煅烧温度，生产操作灵活程度等决定。高度过高流体阻力大，风机能力不足时，产量、质量低且能耗大。过短熟料冷却效果差、空气预热不够，产量、质量低且能耗大。窑体应有最佳的高径比。竖窑的高径比KL为窑的有效高度H（从窑底出料口到加料口之间垂直距离）与内径D之比，即KL=H/D。KL意义KL过大气流透过料层的阻力加大KL过小不能充分进行热交换。不同竖窑的KL水泥竖窑：3~4耐火材料竖窑：5~7白云石、镁石竖窑：6~7.6石灰石、粘土竖窑：≥53.窑体砌筑材质组成工作层+永久层+隔热层+钢壳对材质的要求及选取：工作层预热带→承受机械磨损、温度波动及物料撞击；煅烧带→承受高温、化学侵蚀、机械磨损、物料撞击等。根据煅烧物料的种类，选取适宜的耐火材料。永久层当工作层过度磨损或烧穿时，保护窑体。选取一般耐火材料。隔热层要求隔热性能好。选取保温材料（耐火填料、耐火纤维等）4.布料装置基本要求：尽可能消除或减少靠近窑壁处空隙率过大的现象，均衡窑内通风阻力。合理的布料方法：大块料布于中心，中小块料布于四周，以使风量沿窑截面保持均匀。常用的布料装置：⑴固定式布料钟结构简单，布料不均。⑵回转式分级布料器布料器随着伞形齿轮的旋转，大块物料由布料斗的短腿撒向窑的中间，小块物料由布料斗的长腿撒向窑的周边。图3-4⑶升降式布料器布料钟的行程可调。通过伞形调节器活动板的张度变化调节布料状态。图3-5在窑罩内安装回转撒料溜子。撒料溜子通过铰链与加料斗下口相连，并一起转动。撒料溜子与窑中心线0°～45°的夹角。可以根据下料位置的需要随时调整角度的大小，以便能沿窑断面不料均匀。⑷水泥竖窑的机械加料装置图3-6常用的出料装置：⑴拖板出料机四轮推板小车，安装于轨道上，通过传动装置使小车在轨道上往复运动，推动窑内物料落入窑下的受料斗。结构简单，投资省，但出料均匀性差，只适用于卸松散状物料。5.出料装置基本要求：物料均匀下沉，窑内三带相对位置不被破坏，而且对大块物料能起到破碎作用，并易于解决密封问题。图3-7图3-8⑵圆盘出料机结构旋转的圆盘上装有可拆换的铸钢衬板，衬板上铸有棱形齿，并有大小不等的下料孔。工作过程：圆盘转动（传动机构带动）→物料受料斗。特点对物料有破碎作用，能连续均匀出料。下料孔图3-9⑶摆动齿辊出料机结构:由并列的带有楞形齿的辊子组成。工作过程：液压传动→滚齿摆动→破碎物料→下料口出料特点：对辊子的耐热、密封结构、材料强度要求高。适用于高温下易结砣的物料。图3-106.密封装置为了防止空气自下部逸出，造成漏损和飞扬，必须安装有效的密封装置。常用的密封装置：⑴机械密封装置——三道闸门第一道截流阀一块可绕固定轴心摆动的扇形铁板，作用是截流、控制卸料量和卸料时间。第二道、第三道密封闸门由闸门和闸门框组成。闸门圈凸形，闸门框凹槽，使其闭合紧密。三道闸门的开闭顺序：①打开第二道闸门，②打开截流阀，③关闭截流阀，④关闭第二道闸门，⑤打开第三道闸门（卸料），⑥关闭第三道闸门。工作原理熟料卸入料封管内，形成一定高度的料柱，根据料柱高度的变化，通过电控线路自动控制电磁振动节流器。当料柱高度H＞H0，出料，当料柱高度H＜H0，停止出料。⑵料封管的密封装置结构料封部分、自动控制部分、收尘部分组成。图3-11监视料柱高度的方法：γ-射线法7.通风装置通风方式：根据风管插入窑体的位置底布鼓风、腰部鼓风。根据窑内形成的压力状态压入通风、抽出通风、均衡通风。底部鼓风→总风管引致窑体下面，从卸料篦子下部送风入窑。进风口对准窑体中心，属于中心鼓风方式。→有利于均匀送风，降低燃耗，有利于卸料装置的冷却。腰部鼓风→总风管环绕窑身中部，从风管上沿周围均匀设置的风口鼓风入窑，风口正对竖窑截面中心，属于周边鼓风方式。压入通风→窑底鼓入空气，窑内形成正压；抽出通风→窑顶抽出烟气，窑内形成负压；均衡通风→窑底鼓风，窑顶抽风同时进行，窑内既有正压，又有负压，并在一定高度处形成零压。通风装置鼓风机（最好是回转式鼓风机：罗茨、叶氏两种）排气装置自然排烟→窑罩、烟囱机械排烟→窑罩、排烟机、烟囱㈡竖窑的工作原理1.竖窑内物料的运动引起物料运动的原因：⑴物料在煅烧过程中体积收缩而引起上层（预热带和烧成带）物料的运动；⑵下部物料的卸出而引起全窑物料的运动。物料下降速度及对物料的影响：32/;;//785.0mkgmDhkgGhmDGumm物料的平均堆积密度，窑的内径，窑的产量，u影响物料在窑内的停留时间，影响产量与物料的煅烧质量。2.竖窑内气体的流动气体流动的要求：①保证燃料燃烧所需的空气量；②气流在窑断面上合理分布；③降低气流流动过程中的阻力；④保证产品的产量与质量。⑴竖窑的产量与鼓风条件的关系风量大，流速大，换热强度高，产量、质量高；风量大，流速大，流体阻力大。保证风机足够的风量、风压，并确定合理的经济流速⑵窑内气体运动的阻力损失属于气体通过散料层的阻力损失PaudHhml2)1(492222VVVVVS0ε—物料堆积空隙率V0—颗粒堆积空隙体积，m3；Vs—固体颗粒的真实体积，m3；V—颗粒堆积的总体积，m3u—空窑速度，m/s；H—窑的高度，m；dm—窑的当量直径，m；λ—摩擦系数ρ—颗粒平均密度，kg/m3φ—球形度当颗粒为球形时，φ=1，当颗粒为其它形状时，0＜φ＜1。二者体积相等）颗粒表面积球体表面积（影响阻力损失的因素：①窑的高度，H↑→hl↑；②空窑速度，u↑→hl↑③窑内气流温度，温度↑→气体实际流速大→hl↑④物料块度，块度↓→hl↑⑤球形度、空隙率：在料块中，若夹杂有大量碎块，且颗粒大小不等，小料块填充于大块料之间，φ↓，ε↓→hl↑竖窑中希望颗粒尽可能均匀。⑶竖窑断面上的气流分布——窑壁效应窑壁效应—在窑的同一断面上，周边气流的分配较中心处为多，致使物料在窑的同一断面煅烧不均匀。窑壁效应影响煅烧带物料在竖窑中的位置与形状。“碗状”煅烧带粘窑事故—竖窑周边气体流动阻力过小，而燃料量又多，造成窑四周温度过高，使燃料中灰分与物料中低熔点物质粘结成砣，并粘附于窑壁上。图3-12⑷竖窑的通风方式与窑内压力制度P143表3-3竖窑各种压力制度特点及应用⑸燃料燃烧①固体燃料的燃烧燃烧方式混料式、外设火箱式混料式：a.对燃料的质量要求较严格，要求其灰分尽量低，常以焦碳、无烟煤为燃料。b.燃料的灰分夹杂与熟料中，降低熟料的质量。c.高温下灰分易熔化，使窑内物料结砣，且腐蚀窑内衬。d.对燃料块度的要求：太大、太小都不利，生产中常用焦碳的块度为25～40mm。外设火箱式：a.对燃料的质量要求较低，可以使用的燃料种类较广泛；b.需外设燃烧室，窑体结构复杂；c.物料煅烧不均匀，中间易出现欠烧现象；d.燃料消耗较大。②气体燃料的燃烧③液体燃料的燃烧⑹窑内的热交换㈡竖窑的热工操作1.装出窑制度混料式竖窑装窑方法：分层装窑、混合装窑装出窑应采取勤装、勤出，装出窑的时间间隔与装出窑量应保持均衡与稳定。入窑原料块度的要求：物料在窑内所需停留时间与其块度的二次方成正比。块度大物料在窑内停留时间长，产量低。块度太小料层阻力大，风机功耗大，且难以保持料层的稳定性。所以，规定：耐火原料的竖窑入窑块度：最小块度25～30mm，最大块度80～150mm。入窑原料应有适宜的块度比块度比—指原料组成中最大块度与最小块度的尺寸比值。它表征原料块度的均匀性。小块度比，物料煅烧均匀。对于重油和煤气竖窑，宜采用较小的块度比。白云石、镁石块度比：2～3；粘土、高铝矾土块度比：3～4。2.温度制度包括最高煅烧温度、出窑废气温度、出料温度。最高烧成温度——由煅烧物料的种类决定；出窑废气温度——应控制在较低数值；出料温度——不超过出料设备和物料运输设备安全运转的允许温度。一般情况≤150℃，特殊情况≤300℃