•水泥熟料的烧成•第一节水泥熟料的形成过程•一、干燥与脱水•1.干燥•入窑物料当温度升高到100～150℃时，生料中的自由水全部被排除，特别是湿法生产，料浆中含水量为32～40%，此过程较为重要。
而干法生产中生料的含水率一般不超过1.0%。
•2.脱水•当入窑物料的温度升高到450℃，粘土中的主要组成高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O ）发生脱水反应，脱去其中的化学结合水。
此过程是吸热过程。
•Al2O3·2SiO2·2H2O Al2O3 + 2SiO2 + 2H2O•(无定形) (无定形)•脱水后变成无定形的三氧化三铝和二氧化硅，这些无定形物具有较高的活性。
•二、碳酸盐分解•当物料温度升高到600℃时，石灰石中的碳酸钙和原料中夹杂的碳酸镁进行分解，在CO2分压为一个大气压下，碳酸镁和碳酸钙的剧烈分解温度分别是750℃和900℃。
•MgCO3MgO+CO2•CaCO3CaO+CO2•碳酸钙分解反应的特点•碳酸钙的分解过程是一个强吸热过程（1645 kJ/kg ），是熟料形成过程中消耗热量最多的一个工艺过程；该过程的烧失量大，在分解过程中放出大量的CO2气体，使CaO疏松多孔，强化固相反应。
•三、固相反应•1.反应过程•从原料分解开始，物料中便出现了性质活泼的游离氧化钙，它与生料中的SiO2、Al2O3、Fe2O3进行固相反应，形成熟料矿物。
•2.影响固相反应的主要因素•⑴生料细度及其均匀程度；•⑵温度对固相反应的影响；•四、熟料烧结•水泥熟料主要矿物硅酸三钙的形成需在液相中进行，液相量一般在22～26％。
•2 CaO· SiO2+ CaO 3 CaO· SiO2•该反应称为烧结反应，它是在1300～1450～1300℃范围进行，故称该温度范围为烧成温度范围；在1450℃时反应迅速，故称该温度为烧成温度。
为使反应完全，还需有一定的时间，一般为15～25分钟。
•五、熟料冷却•熟料冷却时需急速冷却，其目的和作用是：•1、为了防止CS在1250℃分解出现二次游离氧化钙（对水泥安定性没大影响），降低熟料的3强度；•2、为了防止CS在500℃时发生晶型转变，产生“粉化”现象；2•3、防止CS晶体长大而强度降低且难以粉磨；3•4、减少MgO晶体析出，使其凝结于玻璃体中，避免造成水泥安定性不良；•5、减少CA晶体析出，不使水泥出现快凝现象，并提高水泥的抗硫酸盐性能；3•6、使熟料产生应力，增大熟料的易磨性。
第二节水泥熟料的形成热一、熟料的形成热•1.定义：•在一定生产条件下，用某一基准温度（一般是0℃或20℃）的干燥物料，在没有任何物料损失和热量损失的条件下，制成1kg同温度的熟料所需要的热量称为熟料的形成热（熟料形成热效应）。
•2.影响因素：•熟料的形成热是熟料形成在理论上消耗的热，它仅与原、燃料的品种、性质及熟料的化学成分与矿物组成、生产条件有关。
•3、计算原理：•理论热耗=吸收的总热量－放出的总热量，一般为1630～1800kJ/kg-ck。
•计算方法参看教材p164•简易公式（6－20）计算p167•表6－3 熟料形成热计算结果•二、熟料热耗•1.定义：•每煅烧1kg熟料窑内实际消耗的热量称为熟料实际热耗，简称熟料热耗，也叫熟料单位热耗。
•热耗＞熟料形成热，因为有各种热损失，要降低热耗，实际上就是要降低各种热损失。
•第三节回转窑的结构•一、回转窑的功能•燃料燃烧装置•热交换装置•化学反应器•输送设备•二、结构组成•回转窑的主要结构由筒体、轮带、托轮、传动装置和窑头窑尾密封装置等组成。
•1.筒体•回转窑筒体是回转窑的主体，一般是用不同厚度的钢板，先卷制成一段一段的圆筒，然后焊接成所需长度的筒体。
钢板的厚度取决于窑的规格和钢板质量，在应力集中的部位钢板厚度需加厚。
•筒体内镶嵌200mm左右的耐火材料，以保护筒体；筒体外套装有轮带，坐落在与轮带相对应的托轮上。
•为便于检查和更换耐火材料，在窑体上常开设人孔门和取样孔。
•规格：用筒体的内径与长度表示。
如Ф4×60m表示直径为4m、长度为60m的回转窑。
•回转窑筒体倾斜放置，冷端（窑尾）高、热端（窑头）低，斜度一般为3.5~5%。
•筒体运转要求：保持“直而圆”，保证窑的安全运转和较长的窑衬寿命。
•筒体的变形：•径向变形位置在回转窑支撑处，与筒体钢板厚度成反比，并随与支撑位置距离的加大而衰减。
•a 加厚筒体钢板厚度；•b 加强轮带刚性，选择适当的轮带与筒体垫板之间的间隙，以求筒体在热态条件下与轮带呈无间隙的紧密配合，间隙过小易使筒体产生缩颈。
•2.轮带•a 作用：•承重、增加筒体刚性•b 安装：•活套安装，在筒体上铆接或焊有垫板，轮带与垫板之间留有适当的间隙，一般为3～6mm。
•c 筒体轮带一体化：实心、空心•d 槽齿轮带•3.托轮与窑体窜动•⑴托轮•结构•安装：两托轮中心和窑中心构成等边三角形，保证两托轮均匀受力，筒体“直而圆”稳定运行。
•轴承：滑动轴承和滚动轴承•自动调位托轮•传动托轮•⑵回转窑筒体的窜动•筒体窜动的原因：筒体的倾斜安装、基础沉陷不同、筒体弯曲、轮带与托轮不均匀磨损、轮带与托轮接触面之间摩擦因数的变化等。
•托轮的调整方法：改变摩擦因数法、歪斜托轮轴线法•4.挡轮组•分类：•不吃力挡轮（信号挡轮）•吃力挡轮•液压挡轮•5.传动装置•组成：电动机、减速机及大小齿轮•大齿轮的安装：靠近窑尾、远离热端。
大齿轮中心线与筒体中心线必须重合。
•切向连接：具有较大弹性，但中心不易找准。
•轴向连接：•安装时大小齿轮中心线保持平行，一般小齿轮装在大齿轮的斜下方。
•减速机传动•双传动系统•辅助传动系统•速比大，可使窑非常缓慢旋转，主要作用：•主系统出现故障时定时转窑，以免筒体在高温下停转时间过长造成弯曲；•砌窑或检修时使筒体停留在某个指定位置；•用辅助电动机启动窑可减少启动时的能量消耗。
•6.密封装置•⑴窑对密封装置的要求•密封性好•能适应窑的上下窜动和摆动•耐高温、耐磨，结构简单，便于维修等。
•⑵窑的密封形式•非接触式：迷宫式、气封式•接触式：端面摩擦、径向摩擦•①迷宫式•②气封式•③气缸式•④弹簧杠杆式•⑤石棉绳端面摩擦式•⑥石墨块密封装置•⑦薄片式密封•7.两档窑简介•两档窑是70年代末德国KHD公司首先设计应用的。
其优点是避免了窑基础下沉或运转中遇到暴雨，引起窑的弯曲或其它原因造成窑体翘起，致使应力集中在一个轮带上。
上述应力几乎为正常设计值的二倍，因而在生产过程中易于损坏。
而两档窑受力均衡，有利于生产维护。
两档窑的其它优点是土建受力较三档窑小14％，传动动力也小10%左右，相应设备重量也减轻11．5％。
因此，在工艺条件允许窑的长径比L/D＝10～12的前提下，应推广采用这种结构的窑型。
•新疆水泥厂2000t/d生产线φ4×43m两档窑也已投产运转多年，目前尚有4台用于2000 ~5500t/d生产线的短窑正在兴建。
•由于新技术的采用，轮带面和托轮接触均匀，受力也均衡。
窑两端的悬臂长度均有所提高．窑头悬臂从1.3D可增至2.7D，窑尾从3．0D提高至3.86D，这样全窑的L/D可从10~12提高至14。
此长度已达到现行设计的常规三档窑长度。
•也就是说，新型两档窑可满足预分解窑生产系统中不同原料对窑的工艺要求。
由于新型两档窑省去了一对托轮和与之相配套的轮带、档轮以及大小齿轮，设备重量、窑墩受力均较原有两档窑小些，投资费用也低得多。
•第四节回转窑工作原理•由于回转窑是一个集燃烧、换热、反应、输送等功能于一体的高温设备，因此，探讨回转窑的工作原理，主要探讨物料在窑内的运动、窑内气体流动、燃料燃烧、物料与气体之间的换热以及物料烧成反应的基本规律。
•一、窑内物料的运动•物料运动方式影响料层温度的均匀性；运动速度影响物料在窑内停留时间，即物料受热和反应时间；填充系数影响气固换热的有效接触面积和窑内气体流动速度和阻力损失。
•静休止角θ•动休止角β•移动距离ΔS•当回转窑转速为n（r/min）时，物料沿轴线方向运动速度为•物料运动速度的影响因素：•窑的直径和斜度•窑一定后：窑的转速n，物料的填充率、物料性质、窑壁的光滑程度（通过φ、β－θ反映）。
•运动速度的测量•回转窑的填充系数（物料负荷率）•物料通过窑所需时间•t 运动时间，min•L 窑长度，m•n 窑转速，r/min•D i有效内径，m•S 窑斜度，°•物料运动与结蛋•二、回转窑内燃料燃烧•1.煤粉燃烧过程•燃料与空气混合•燃料与空气加热至一定温度，释放挥发分•（形成的流股在生产上称为“黑火头”）•挥发分着火燃烧放出热量，为固定碳着火燃烧创造高温环境条件•固定碳着火燃烧及烧尽，释放燃烧产物•2.回转窑对燃煤的要求•煤炭分类：•烟煤：挥发分含量>15％•无烟煤：挥发分含量<10％•贫煤或半无烟煤：挥发分含量10～15％•煤的搭配使用•煤的细度•3.煤粉燃烧过程控制•控制燃烧火焰的温度，主要影响因素有：•燃料的发热量、燃料和一次风的温度、二次风的温度、火焰向周围传递的热量、过剩空气系数•4.回转窑的发热能力和热负荷•发热能力Q•断面热负荷q A•表面热负荷q F•容积热负荷q V•三、回转窑内的气体流动•窑内的限制射流（燃烧带）•气体流速：影响对流换热系数的大小和高温气体与物料的接触时间。
•窑内需要的气体流速与窑的直径成正比。
•回转窑的漏风对窑系统的影响•四、回转窑内的传热•1.传热形式•辐射、对流传热（90％）•传导传热（10％）•影响传热的主要因素：•火焰的黑度•火焰的温度•窑衬与物料的平均温度•第五节煤粉燃烧器•一、煤粉燃烧火焰•1.火焰长度•火焰长度的调整•氧浓度>0.7%：增加排风机转速，火焰延长；降低排风机转速，火焰缩短；•短火焰在非常短区域中释放大量热，会侵蚀窑皮，而长火焰对烧成带形成窑皮有利。
•新型干法窑的烧成带长，需要将火焰拉长。
•窑操的责任在于烧成带形成和维持良好的固体窑皮。
•2.火焰方向•火焰的轨迹不能直接对着窑衬作用，而且火焰不能长期维持不变。
•由于二次空气不均匀的进入窑内向上浮动，使火焰趋于向上而朝向窑顶部拱砖。
（火焰漂浮）•火焰方向的调整•当火焰位置稍微朝向物料层，一般使火焰与物料间发生最佳热交换，因此最有利的目标是使火焰处在（2A）的位置或窑中心（2B）。
•如果火焰太靠近物料层（3A），则会使一部分没有燃烧的煤粉有冲进物料层的危险；如果火焰吹向目标太靠近窑衬壁（1C，2C或1B）会使火焰侵蚀窑皮，缩短耐火砖寿命。
•3.火焰温度•观察到的颜色和相当温度•升高火焰温度的措施：•提高二次空气温度；•使用尽可能少的一次空气；•使出口气体不缺少氧，维持氧含量在0.7～3.5％范围内；•改进燃烧器的设计，促使燃料和空气在离开燃烧器时迅速混合。