第6-3章 煅烧.ppt

煅烧,第6-3章,以悬浮预热和窑外分解技术为核心，把现代科学技术和工业生产成果，广泛用于水泥生产全过程，使水泥生产具有高效、优质、低耗、符合环保要求和大型化、自动化为特征的现代水泥生产方法，并具有现代化的水泥生产新技术和与之相适应的现代管理方法新型干法水泥生产：,关键技术装备,旋风筒,连接管道,分解炉,回转窑,冷却机,预 热,,,,分解,烧成,冷却,,3.1 悬浮预热技术,3.1.1 悬浮预热技术 3.1.2 悬浮预热技术的优越性 3.1.3 悬浮预热器的构成及功能,3.1.1悬浮预热技术,悬浮预热技术: 是指低温粉状物料均匀分散在高温气流之中，在悬浮状态下进行热交换，使物料得到迅速加热升温的技术3.1.2悬浮预热技术的优越性,物料悬浮在热气流中，与气流的接触面积大幅度增加，因此传热速度极快，传热效率很高 生料粉与燃料在悬浮态下均匀混合，燃料燃烧产生的热及时传给物料，使之迅速分解 由于传热、传质迅速，大幅度提高了生产效率和热效率3.1.3悬浮预热器的构成及功能,构成旋风预热器的热交换单元主要是旋风筒及各级旋风筒之间的连接管道(换热管道) 预热器必须具备三个功能： 使气、固两相能充分分散均布 迅速换热 高效分离三个功能,预热器,C1旋风筒的尾蜗隔离装置,尾蜗隔离装置,尾蜗隔离装置可防止物料二次飞扬，增加分离效率。

C1内筒（带整流叶片）,C2内筒（钢板分片）,C3~C5 内筒（铸件分片）,翻板阀,刚性膨胀节,6000t/d熟料水泥生产线,3.2 预分解技术,定义： 预分解(或称窑外分解)技术是指将已经过悬浮预热后的水泥生料，在达到分解温度前，进入到分解炉内与进入炉内的燃料混合，在悬浮状态下迅速吸收燃料燃烧热，使生料中的碳酸钙迅速分解成氧化钙的技术预分解窑的特点,１.在悬浮预热器与回转窑之间增设一个分解炉或利用窑尾上升烟道， ２.装设燃料喷入装置，喷入煅烧所需的60%左右的燃料 ３.使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉中以悬浮态或流化态下极其迅速地进行， ４.使入窑生料的分解率达到85%～95% ５.减轻窑内煅烧带的热负荷，有利于缩小窑的规格及生产大型化，并且可以节约单位建设投资，延长衬料寿命，大幅度提高了窑系统的生产效率，有利于减少大气污染分解炉内气、固流运动方式及功能,分解炉内的气流运动，有四种基本型式：即涡旋式、喷腾式、悬浮式及流化床式 在这四种型式的分解炉内，生料及燃料分别依靠“涡旋效应”、“喷腾效应”、“悬浮效应”和“流态化效应”分散于气流之中由于物料之间在炉内流场中产生相对运动，从而达到高度分散、均匀混合和分布、迅速换热、延长物料在炉内的滞留时间，达到提高燃烧效率、换热效率和入窑物料碳酸盐分解率的目的。

3.2.1 旋流式分解炉又称旋风式分解炉,以SF型为代表现已发展为NSF(New Suspension Preheatcr Flash Calciner) 型，它的原理已发展为旋流-喷腾式分解炉类型3.2.2 涡流燃烧式分解炉,以RSP(Reinforced Suspension Prcheater)型为例3.2.3 喷腾式分解炉,以FLS (F．L．Smidth)型为例,3.2.4 沸腾式分解炉,以MFC(Mitsubish Fluidized Calciner)型为代表，如图所示为带出式N-MFC沸腾分解炉的示意图该炉分四个区： (1)流化层区 (2)供气区 (3)稀薄流化区 (4)悬浮区,第一种方式,3.2.5 分解炉与窑连接方式,分解炉直接坐落在窑尾烟室之上，称为同线型分解炉 这种炉型实际是上升烟道的改良和扩展它具有布置简单的优点，窑气经窑尾烟室直接进入分解炉，由于炉内气流量大，O2含量低，要求分解炉具有较大的炉容或较大的Kτ值（固气滞留时间比）这种炉型布置简单、整齐、紧凑，出炉气体直接进入最下级旋风筒，因此它们可布置在同一平台，有利于降低建筑物高度同时，采用“鹅颈”管结构增大炉区容积，亦有利于布置，不增加建筑物高度。

第二种方式,分解炉自成体系，称为离线型炉 采用这种方式时，窑尾设有两列预热器，一列通过窑气，一列通过炉气，窑系列物料流至最下级旋风筒后再进入分解炉，同炉系列物料一起在炉内加热分解后，经炉系列最下级旋风筒分离后进人窑内同时，离线型窑一般设有两台主排风机，一台专门抽吸窑气，一台抽吸炉气，生产中两列工况可以单独调节在特大型窑，则设置三列预热器，两个分解炉第三种方式,分解炉设于窑的一侧，称半离线型炉 这种布置方式中，分解炉内燃料在纯三次风中燃烧，炉气出炉后可以在窑尾上升烟道下部与窑气会合(如RSP、MFC等)，亦可在上升烟道上部与窑气会合(如N-MFC、SLC—S等)，然后进入最下级旋风筒这种方式工艺布置比较复杂，厂房较大，生产管理及操作亦较为复杂其优点在于燃料燃烧环境较好，在采用“两步到位”模式时，有利于利用窑气热量和防止粘结堵塞预分解窑工艺带的划分,从窑尾起至物料温度1280℃止(也有以1300℃)为过渡带，主要任务是物料升温及小部分碳酸盐分解和固相反应 物料温度1280～1450～1300℃区间为烧成带； 窑头端部为冷却带,3.3 回转窑,回转窑的功能 预分解窑系统中回转窑 具有五大功能。

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、降解利用废弃物功能,烧成制度 窑的传热能力 降低热耗、提高热效率的措施： 熟料理论热耗 蒸发水分热耗 废气带走热损失 表面散热损失 熟料带走热损失与冷却机废气热损失 其他,影响回转窑产量、质量和消耗的主要因素：,物料在窑内的工艺反应,分解反应 固相反应 烧结反应,回转窑,回转窑,(1)筒体部分,轮带垫板结构,筒体,(2)齿圈和弹簧板,齿圈和弹簧板结构,齿圈和弹簧板结构,(3) 传动装置,(4)支承装置,(5) 液压挡轮装置,(6)窑头窑尾密封,窑头密封：叠加钢片、气缸端面密封结构可选择， 窑尾密封：气缸端面密封结构 气缸端面接触摩擦面间加隔离滚结构，进口气缸，在台泥等项目中使用非常好密封可靠，使用寿命长3.4 熟料冷却机,熟料冷却机的功能及发展 目前，熟料冷却机在水泥工业生产过程中，已不再是当初仅仅为了冷却熟料的设备，而在当代预分解窑系统中与旋风筒、换热管道、分解炉、回转窑等密切结合，组成了一个完整的新型水泥熟料煅烧装置体系，成为一个不可缺少的具有多重功能的重要装备熟料冷却机的功能及其在 预分解窑系统中的作用,(1)作为一个工艺装备，它承担着对高温熟料的骤冷任务。

(2)作为热工装备，在对熟料骤冷的同时，承担着对入窑二次风及入炉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量的回收任务 (4)作为熟料输送装备，它承担着对高温熟料的输送任务熟料冷却机作业原理,熟料冷却机作业原理在于高效、快速地实现熟料与冷却空气之间的气固换热熟料冷却机作业原理,熟料冷却机作业原理,冷却机性能指标,(1) 热效率(ηc)高，各种冷却机热效率一般在40%～80%之间 (2) 冷却效率(ηL)高，各种冷却机冷却效率一般在80～95% (3) 空气升温效率(φi)高本指标为篦冷机评价指标之一，一般φi 0.9 (4) 进入冷却机的熟料温度与离开冷却机的入窑二次风及去分解炉的三次风温度之间的差值小 (5)离开冷却机的熟料温度低 (6)冷却机及其附属设备电耗低 (7)投资少，电耗低，磨耗小，运转率高等篦式冷却机的分类及其发展,篦式冷却机属穿流骤冷式气固换热装备，冷却空气以垂直方向穿过熟料料层，使熟料得以冷却 篦冷机根据篦子运动方式可分为震动式、回转式和推动式三种类型80年代后期研发的第三代控制流篦冷机以及90年代末期研发的第四代固定篦床冷却机都是在第一、二代推动式篦冷机的基础上的创新产品。

各种篦冷机有关性能指标,第三代篦冷机,第四代篦式冷却机特点,1、热效率高 ，可达75% 2、用风量小，低至1.8Nm3/kg.cl,采用稳流重力流量调节阀，针对性用风，用风效率高 3、冷却能力强，单位面积产量达44~47t/m2.d 4、“步进式”输送原理，行程长，运行速度慢，输送效率高低磨损,易损件少 5、机械故障少，运行更可靠密封件寿命长，易更换，且避免密封与篦板间的磨损 6、不漏料，不需要漏料拉链机 7、模块化设计，安装方便 8、步进式篦床可水平布置，前后高差小，节省土建投资 9、可配套辊破和锤破，可选择 10、单列行程可调，单列跳停支持维护 11、长寿命非接触位移传感器，基于PID的闭环控制系统步进式篦冷机结构,推雪人装置,入口固定床,单元篦床,稳流重力流量调节阀,辊式破碎机,纵向密封,液压传动,,步进式输送原理,,液压控制系统,,熟料辊式破碎机,入口固定床：强化入料分配，使布料更均匀可控充气系统，可基本消除堆“雪人”现象固定篦板,,受料区风管照片,推雪人装置 Snowman Pusher 入口阶梯模块 Inlet Step Module 标准模块 Standard Module 辊式破碎机 Roller Crusher 上壳体 Upper Housing 下壳体 Lower Housing 检修平台 Inspection Platform 润滑系统 Greasing System,,,,,,,,,,,,,3.5 燃烧器,燃烧器特点： 大推力射流，高速外风和内风风速，配合低风速煤风和内风。

带来强劲的卷吸二次风能力，和煤粉混合性好 内风、外风可调节，得到良好的火焰形状 煤风口入口粘贴耐磨陶瓷片，提高耐磨性能 降低一次风量，相应降低系统热耗，减少Nox排放NC型煤粉燃烧器研发过程,,——数值模拟,轴流风道,煤粉风道,旋流风道,中心风道,NC型煤粉燃烧器风道设置,180～230 m/s,22～35 m/s,140～190 m/s,30～90 m/s,NC型煤粉燃烧器头部特点,NC型 （落地小车）,NC型 （悬挂小车）,易磨损的进煤管内部设置防磨保护层，防止煤粉对管体的过度冲刷 整个耐磨结构采用法兰连接、上下分半的可拆分结构，易于修复及更换煤粉通道耐磨处理,风道气密性检验,根据各种不同窑型和燃料 优化设计了不同燃烧器的头部形式,3.6新一代烧成系统介绍,3.6.1 新型高效第三代预分解系统 3.6.2 两档支撑短回转窑 3.6.3 新型高效煤粉燃烧器 3.6.4行进式稳流篦式冷却机,新型干法烧成系统组成,烧成系统工艺流程,1、新型高效第三代预分解系统； 2、两档支撑短回转窑； 3、大推力煤粉燃烧器； 4、新型第四代冷却机新一代烧成系统配置：,主要特点： 提高预热器系统的热效率，降低系统热耗和预热器出口温度； 降低预热器系统的阻力，降低高温风机电耗； 提高分解炉对煤质和产量的适应性，强化低NOx的环保设计； 降低系统投资。

3.6.1 新型高效第三代预分解系统,管道中换热以对流换热为主，其换热公式可用牛顿冷却定律表达如下： Q＝AT 可见，当温差一定时，换热速率Q主要决定于生料分散的程度（分散越好，A越大）及换热系数的大小管道中物料的分散效果主要靠优化撒料装置来实现，提高换热系数主要靠选取适当的管内风速来实现 采用新型撒料装置，适当提高连接风管风速，可取得良好的换热效果，降低预热器出口温度1）提高预热器系统换热效率,实验表明，在一定范围内进口风速对压损的影响远大于对效率的影响，因此，在不明显影响分离效率和进口不致产生过多物料沉积的前提下，适当扩大旋风筒的进口面积，适当降低进口风速，可作为有效的技改降阻措施之一 旋风筒入口风速越小，旋风筒的压力损失越小对于风管，切向速度越大，轴向速度越小，传热效率越高对于旋风筒，入口风速越小，传热效率越高 采用 新型高效低阻预热器系统，分离效率有一定幅度的提高，阻力没有明显的增加，对风量和对漏风的适应性有所加强2）降低预热器系统阻力,优化加大旋风筒进口面。