水泥熟料的烧成
•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。

•Al2O3·2SiO2·2H2OAl2O3+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（1645kJ/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％。

•2CaO·SiO2+CaO3CaO·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C3S在1250℃分解出现二次游离氧化钙（对水泥安定性没大影响），降低熟料的强度；•2、为了防止C2S在500℃时发生晶型转变，产生“粉化”现象；•3、防止C3S晶体长大而强度降低且难以粉磨；•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C3A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；•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，目前尚有4台用于代后期出现的多通道（主要指四通道）燃烧器在机理及主要作用上与三通道燃烧器并没有大区别，其主要特点在于以下几点：•（1）.在保证三通道燃烧器各项优良性能的同时，进一步将一次风量由12%~14%降低到4%~7%；一次风速由1代开发的第三代箆冷机，由上壳体、下壳体、箆床、箆床传动装置、箆床支承装置、熟料破碎机、漏料锁风装置、漏料拉链机、自动润滑装置及冷却风机组等组成。

•热熟料从窑口卸落到箆床上，沿箆床全长分布开，形成一定厚度的料床，冷却风从料床下方向上吹入料层内，渗透扩散，对热熟料进行冷却。

透过熟料后的冷却风成为热风，热端高温风被作为燃烧空气人窑及分解炉，部分热风还可作烘干之用。

有效的热风利用可提高热回收，而降低系统热耗；多余的热风经过收尘处理后排入大气。

•冷却后的小块熟料经过栅筛落入篦冷机后的输送机中；大块
熟料则经过破碎、再冷却后汇入输送机中；细粒熟料及粉尘通过篦床的篦缝及篦孔漏下进入集料斗，当斗中料位达到一定高度时、由料位传感系统控制的锁风阀门自动打开，漏下的细料便进入机下的漏料拉链机中而被输送走。

当斗中残存的细料还不足以让风穿透锁风阀门时；阀板即行关闭，从而保证了良好密封性能。

TC篦冷机配有三元自动控制系统和全套安全监测装置，以确保高效、稳定；安全可靠地工作。

•2.TC篦冷机的技术措施•①TC充气梁装置篦板的开发•TC充气篦板是“充气篦床”的核心机件，采用整体铸造结构(国外多为组合结构)，以减少加工量并有良好的抗高温变形能力。

TC篦扳内部气道和气流出口设计力求有良好的气动性能，出口冷却气流顺着料流的方向喷射并向上方渗透，强化冷却效果。

TC型“充气篦板”的气流出口为缝隙式结构，加之良好密闭的充气梁小室，几乎使所有的鼓进的冷风都通过出口缝隙；因而其气流速度明显高于普通篦板的篦孔气流速度。

•“充气篦板”具有两个特性：一是高阻力；另一是气流高穿透性。

它对熟料冷却工艺有重要意义，前者增加了篦床阻力对系统总阻力的百分比，相对缓解了料层阻力变化的影响。

当料层波动时仍可保持冷却风均匀分布，确保冷却效果；第二个特点则有利于料层深层次的气固热交换，特别是对红热细料
的冷却更有特殊的作用，有利于消除“红河”现象，解决了第二代篦冷机难以克服的主要问题。

•②低漏料阻力篦板的应用•在篦床的中温区，采用TC型低漏料阻力篦板。

这种篦板既减少细粒熟料的漏料量，又增加了篦板的通风阻力。

篦板阻力的增加同样可降低不均匀料层阻力对笆床总阻力的影响；因而虽然用冷风室供风，对熟料进行冷却仍可满足冷却需要。

•③合理的篦床配置•TC型篦冷机采用组合式篦床，篦床配置通常分为如下三部分：•高温区；熟料淬冷区和热收回区，在该区域采用TC型“充气梁”装置，其中前端采用若干排倾斜15°固定或倾斜3°的活动充气梁，以获得高冷却效率和高热回收串，应该强调指出的是在高温区采用“固定式充气梁”装置，将大大降低了热端篦床的机械故障率。

•中温区：采用低漏料阻力篦板，该篦板有集料槽和缝隙式通风口，因冷却风速较高而具有较高的篦扳通风阻力；因而具有降低料层阻力不均匀影响的良好作用，有利于熟料的进一步冷却和热回收。

•低温区：即后续冷却区。

经过前端TC充气篦板区和低漏料篦扳区的冷却，熟料已显著降温，故仍采用改型Fuller篦板，完全可以满足该机的性能要
求。

•④采用厚料层冷却技术•设计最大料层厚600—700mm，增加料层厚度使冷却风与热熟料有充分的热交换条件，增加风料接触面积和延长接触时间。

充分的热交换使热熟料得到有效的冷却并提高了冷却熟料后的热风温度，有利于热回收；厚料层冷却工艺不仅提高了单位篦面积的冷却能力，还使篦板受到温度较低的冷料层的保护，避免与红热熟料直接接触而受到热损害。

•⑤合理配冷却风•在淬冷区和热回收区为“充气篦床”，配有合适风量、风压的冷却风是保证其冷却性能的关键。

风量取决于料量、料温及所要求的冷却后的出料温度，它通过风与料热交换热平衡计算，再根据TC篦床工业实验等实践经验加以修正；风压的确定取决于管路系统阻力计算、TC篦床阻力数据(实验)和料层阻力等因素。

•⑥良好的锁风•严密的锁风是冷却风有效利用的保证。

除了充气管道及充气梁的合理密封结构外，留下漏料锁风装置采用集料斗加电动料位锁风阀的结构，这种装置既能有效锁风又使篦床下有足够的检修空间；锁风阀由料位传感装置自动控制，断续工作，锁风好，寿命长，又有节能功效。

•⑦自动控制和安全监测•自动控制是TC篦冷机性能和稳定、安全操作的极其重要的保证。

TC篦冷机仍采用三元控制；即篦速控制、风量控制和余风排
放控制(即窑头负压法制)，所不同的是第二代篦冷机以留下压力为控制依据，而第三代篦冷机以供风系统的固定和活动风管管内压力的综合数值为依据。

•必要的检测及保护装置设备安全运转不可缺少的部分。

TC型篦冷机设有下列监测和保护装置；篦板测温及报警装置；料层状况电视监测装置；风室漏料锁风阀的故报警及电机过载保护装置；调料拉链机断链报警装置；冷却风机监测和报警保护装置等。