窑培训教材

沁阳金隅电石渣制备熟料窑培训教材•新型干法水泥窑技术核心及主要组成•技术核心：•悬浮预热、窑外分解•主要组成：•四大部分：悬浮预热器、分解炉、回转窑、高效冷却机（篦冷机）窑培训教材•系统的工作原理•A料的走向•B煤的喂入•C风的走向•一次风•二次风•三次风窑培训教材•第一节悬浮预热器•一、预热器的分类•1.按热交换工作原理分类：•以同流热交换为主、以逆流热交换为主和以混流热交换为主；•2.按制造商命名分类：•3.按预热器组合分类：•多级旋风筒组合式、以立筒为主组合式、旋风筒与立筒组合式。窑培训教材•二、旋风预热器的构造及换热工作原理•1.旋风预热器的构造•由多个旋风筒及连接管道组合而成，其构成单元是一个旋风筒和连接管道。•组成：•筒体：钢板焊接，内壁有耐火材料和保温材料。•进风管、出风管：装有膨胀节，适应管道的热胀冷缩。•卸料管：装有锁风阀（翻板阀），防止卸料时下部空气向上泄漏而降低收尘效率。窑培训教材•3.旋风筒的工作原理•当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒之间的圆柱体内作旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由内筒排出。•料粉被气流携带作旋转流动时，由于物料密度大于气体密度，受离心作用，物料向边部移动的速度远大于气体，致使靠近边壁处浓度增大；同时，由于粘滞阻力作用，边壁处流体速度降低，使得悬浮阻力大大减小，物料沉降而与气体分离窑培训教材•一个换热单元必须同时具备三个功能：•料粉的分散与悬浮；•气固相间换热；•气固相分离，料粉收集。窑培训教材窑培训教材•旋风筒内流场是一个三维流场，其速度矢量有三个分量：切向速度ut、轴向速度uz和径向速度ur。•切向速度：使得物料受离心作用而向边壁浓缩、分离，因此，它对于承载、夹带和分离物料起主要作用。•径向速度：很小，对气固分离的作用不太明显。•轴向速度：在轴心附近向上流动使得分离出的物料又被气流扬起而带出，降低分离效率。窑培训教材•三、影响旋风预热器热效率的主要因素•要保持及提高旋风预热器的高效率，必须强化旋风筒的三个功能，即悬浮、换热和分离。•1.料粉悬浮分散•物料从下料管进入旋风筒上升管道，与上升的高速气流相遇。在高速气流冲击下，物料折向随气流流动，同时被分散。•为使物料在上升管道内均匀、迅速地分散、悬浮，应注意以下主要问题：窑培训教材•影响旋风筒分离效率的因素•a.旋风筒直径：筒径小，分离效率高。•b.旋风筒进口型式及尺寸：切线入筒，减少涡流干扰；进风口宜采用矩形或五边形，进风口尺寸应使进口风速在16~22m/s之间，最好在18~20m/s之间。•c.内筒尺寸及插入深度：内筒直径小、插入深，分离效率高。•d.旋风筒筒体高度：一般增加筒体高度，有利于提高分离效率。窑培训教材•e.旋风筒下料管锁风阀的漏风：如果漏风，将引起分离出的物料二次飞扬，漏风越大，扬尘越严重，使分离效率降低。•在提高气固分离效率之外，还必须考虑旋风筒的流体阻力损失（压损）。一般来说，分离效率的提高会引起旋风筒压损的提高，造成高温风机电耗的增大。窑培训教材•四、各级旋风预热器性能的配合•1.预热器各级旋风筒分离效率（η）对换热效率的影响：•一般要求η1η2,•2.各级旋风筒表面散热损失的影响：•越往下，旋风筒及连接管道的表面温度越高，表面散热损失越大。•3.各级旋风筒漏风量（L）的影响：•L2L1窑培训教材•一、预分解技术的产生及特点•产生（简介）•特点：•1.氧化钙分解任务外移；•2.燃料少部分由窑头加入，大部分从分解炉内加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长衬料寿命，缩小窑的规格并使生产大型化；•3.燃料燃烧放热、悬浮态传热和物料的吸热分解三个过程紧密结合进行。窑培训教材•分解炉中的旋流效应与喷腾效应•气体在炉内的通过时间约1～2.5s，而一般粒径在30～40um的料粉，分解温度为820～850℃，要求分解率为85～95％时，其分解时间平均约需4～10s，窑培训教材•1.旋流效应•是旋风型分解炉内气流作旋回运动,使粉料滞后于气流的效应。•粉料受离心力的作用在边壁浓缩下滑，至缩口时再被气流带起，粉料总的运动趋向还是顺着气流旋回前进而出炉。但粉料的前进运动速度,却远远落后于气流的速度,造成粉料在炉内的滞留现象。窑培训教材•2.喷腾效应•喷腾型分解炉内气流作喷腾运动,使粉料滞后于气流的效应。•流以20~40m/s的流速通过底部喉管,在炉筒一定高度内形成一条上升流股,将炉下部锥体四周的气体及粉料不断裹吸进来,喷射上去,造成许多由中心向边缘的旋涡,从而形成喷腾运动。•物料作吹起－悬浮－下落－吹起循环运动，使粉料的前进运动速度远远落后于气流,造成粉料在炉内的滞留,从而大幅度延长煤粉、料粉在炉内的反应窑培训教材•此外，还有“悬浮效应”和“流态化效应”，使生料、燃料和气流在炉内达到高度分散、均匀混合和分布、迅速换热、延长物料在炉内的停留时间，以获得提高燃烧效率、换热效率和入窑物料碳酸盐分解率的效果。•延长物料在炉内停留即进行化学反应时间，单靠降低风速或增大炉的容积是难以解决的，主要的方法是采用以上各种效应的综合效应，优化“三传一反”过程，达到预期的分解效果。窑培训教材•天津院炉可分4个区：•还原区（Ⅰ区）•燃料在缺氧的窑废气中燃烧，产生高浓度还原气体CO、H2和CmHn，同窑废气中NOX发生反应，还原为无害的N2。窑培训教材•燃料裂解和燃烧区（Ⅱ区）：•三次风由2个对称风管喷入炉内，三次风进口的顶部装有2个主要燃料喷嘴；•燃料喷入Ⅱ区富氧区立即在炉内湍流中裂解和燃烧。产生的热量迅速传给生料，气料进行高效热交换，生料迅速分解。也称混合区。窑培训教材•主要燃烧区（Ⅲ区）：•燃烧燃料、热量传递，生料吸热分解。炉温保持在850～900℃，生料和燃料混合、分布均匀，没有明亮火焰的过热点，区内温度较低，且分布均匀。•炉的侧壁：形成生料幕，避免结皮窑培训教材•完全燃烧区（IV区）•燃料（10％左右）继续燃烧，生料分解。•气体和生料通过Ⅲ区和IV区间缩口向上喷腾直接冲击到炉顶棚，翻转向下后到出口，使气料搅拌和混合，达到完全燃烧和热交换。窑培训教材•天津院炉特点：•（1）分解炉下部设有缩口（要求窑废气速度：30～40m/s）•形成喷腾层•平衡窑、炉用风•阻止生料直接落入窑内窑培训教材•(2)进出风管径向对称安装•在炉下部对称的三次风进风管，以及顶部2根出风管，都是向炉中心径向方向安装。•炉内气流不产生切向圆周的旋流运动，有利于炉内生料和气流产生良好喷腾运动，阻力损失小（500～600Pa）。窑培训教材•第二缩口•炉的Ⅲ区与Ⅳ区之间设有第二个缩口，可产生二次喷腾以及冲顶作用，改善气料的搅拌和混合，增加生料和燃料在炉内停留时间（达10s以上），使燃料在炉内达到完全燃烧，不会因未燃烧的燃料进入C2筒而引起结皮堵塞。窑培训教材•炉内温度均匀•由于炉内气体与生料热交换好，使DD炉出口温度控制在870～880℃，入窑生料分解率保持在90%以上。窑培训教材•对喷腾式分解炉的分析•优点：•⑴炉的三次风在分解炉中下部喉管以较高速度喷入，形成喷腾层，造成炉内的紊流状态。这种紊流状态一方面造成物料与气流的相对运动，延长物料及煤粉在炉内的停留时间，有利于燃料的燃烧、热量的传递及物料的分解；另一方面又能使炉内气流翻滚，有利于炉内温度均匀。窑培训教材•当物料与燃料在炉底锥部加入时，首先是燃料与经过预热的高温物料相接触，燃料受热分解或气化的同时与送入的高温三次风相遇，着火燃烧。燃烧速度较快而稳定，且充分利用了炉底的容积。另外喉部风速较快，对物料和燃料的冲击分散作用较大，有利于悬浮、传热及燃烧。•⑶喷腾式分解炉对燃料适应性较强，流体阻力损失也较小。窑培训教材•缺点：•⑴物料与燃料从一个入口入炉时，往往容易使下部气流中的物料浓度不均匀，靠加料嘴的一侧浓度偏高；若从两侧或多点喂入物料和燃料，则可改善物料分散的均匀性。•⑵当从上一级旋风筒进入炉内的物料不均匀时，影响入炉气体的速度。如来料突然很大，它在瞬间掩盖整个喉管，使入炉三次风受到冲击，炉内通风燃烧受到影响。严重时，使窑头引起倒烟或回火。窑培训教材•分解炉的热工特性•1.分解炉内燃料的燃烧特点•回转窑内煤粉燃烧：有焰燃烧•分解炉内煤粉燃烧：无焰燃烧（辉焰燃烧）•一次风量小，三次风风速一般为20m/s,不能形成流股。•优点：燃料均匀分散，能充分利用燃烧空间而不易形成局部高温，有利于全炉温度均布及较高的发热能力；物料均布于许多小火焰中，放热与吸热相适应，有利于向物料传热，又有利于抑制炉温过热窑培训教材•影响煤粉燃烧的因素：•⑴分解炉内操作温度•⑵分解炉内氧气浓度•⑶空气与煤粉的混合•⑷煤粉在炉内的停留时间•⑸分解炉内生料与煤粉的比例窑培训教材•易发生结皮、堵塞的部位及危害：•主要在窑尾烟室、下料斜坡、缩口及最下一级旋风筒锥体、最下两级旋风筒等部位。•结皮在整个预热器系统以及预热器主排风机的叶片上都能发生。•结皮增厚时，不但会使通风通道有效面积减小，阻力增大，影响系统通风；结皮严重或塌落时，还容易发生堵塞事故，影响正常生产。•主排风机叶片结皮，会使风机发生震动，影响风机的安全运转。窑培训教材•结皮的原因•由于在窑尾及预热器内的结皮中硫酸碱和氯化碱含量很高，而在硫酸钾、硫酸钙和氯化钾多组分系统中，最低熔点温度为650～700℃，因此窑气中的硫酸碱和氯化碱疑聚时，会以熔融态形式存在，并与入窑物料和窑内粉尘一起构成粘聚性物质，而这种在生料颗粒上形成的液相物质薄膜，会阻碍生料颗粒的流动，从而在预热器内造成粘结堵塞。窑培训教材窑培训教材•分解带•未分解完的氢氧化钙继续分解，四、放热反应带（过渡带）（物料温度1000-1300℃）•过渡带•在分解带分解出的大量Ca0、Si02、Al203等氧化物在该带进行固相反应，生成大量C3A、C4AF和C2S。这些反应是放热反应，故称“固相反应带”。由于固相反应放热，物料温度迅速上升，使该带在窑内占的比例较小。窑培训教材•烧成带（物料温度1300－1450℃-1300℃）•该带又称烧结带，是回转窑内温度最高的一带，物料进入这带就出现液相，在液相中C2S和游离氧化钙作用形成C3S即：Ca0＋C2S→C3S，因此，此带也叫“石灰吸收带”。为C3S的生成反应完全，物料在此停留的时间，也就是烧成带应有一定长度，因此，要求回转窑内燃料燃烧的火焰应有一定的长度和温度。•六、冷却带（物料温度1300—1000℃）•在烧成带形成的C3S、C2S、C3A、C4AF四种主要矿物的晶体继续向前运动与温度较低的二次空气相遇，熟料温度下降，这一区域称为冷却带。在该带快速冷却后，形成含C3S、C2S、C3A、C4AF圆形颗粒和玻璃体－－阿利特晶体，落入冷却机内。窑培训教材•１.燃料燃烧功能•２.热交换功能•３.化学反应功能•４.物料输送功能•５.降解利用废弃物的功能窑培训教材•窑内物料的填充率•在回转窑内，物料通常在窑的横截面上堆积形成一个扇面。扇面面积与窑内横断面之比，称窑的填充率。窑内物料填充率一般为5~17%。•窑的斜度•窑的斜度与窑的填充率及转速有关。一般来讲，当窑的填充率较大、转速较慢时，窑的斜度较大，反之亦然。当然这些参数又直接影响着窑内物料的运动速度及煅烧过程。目前，预分解窑斜度一般为3~3.5%之间。窑培训教材•回转窑的转速同窑的斜度之间应有良好的匹配。在一定的斜度下，转速越高，物料填充率降低，物料的翻滚及运动速度越快。•过去，窑的转速一般较低，物料的填充率较大，这虽然使窑容易操作，但对物料加热和生产效率提高都是不利的，故现在趋向于薄料快烧。窑培训教材•熟料冷却机的功能及其在预分解回转窑系统中的作用：•①作为一个工艺设备，它承担着对高温熟料的急冷作用。有利于改善熟料的质量、易磨性、安定性及抗化学侵蚀性能•②作为热工装备，在对熟料急冷的同时，承担着对入窑的二次风及入炉的三次风的加热升温任务。•③作为热回收装备，它承担着对出窑熟料携出的大量热焓的回收任务。•④作为熟料输送装备，对高温熟料进行冷却有利于熟料的输送结合储存。窑培训教材