回转窑与带的划分
该带物料温度为1300-1450-1300℃,物料直接受火焰加 热,自进入该带起开始出现液相,一直到1450℃,液相量 继续增加,同时游离氧化钙被迅速吸收,水泥熟料烧成, 故称烧成带。 由于C3S的生成速度随着温度的升高而激增,因此烧成带 必须保证一定的温度。在不损害窑皮的情况下,适当提高 该带温度,可以促进熟料的迅速形成,提高熟料的产质量。 烧成带还要有一定的长度,主要使物料在烧成温度下, 持续一段时间,使生成C3S的化学反应尽量完全,使熟料 中游离氧化钙的含量最少。 一般物料在烧成带的停留时间大约在15-20min左右,烧 成带的长度取决于火焰的长度,一般为火焰长度的0.60.65倍。
新型干法回转窑由于入窑生料水分很少,几乎没有 干燥带。
(2)预热带
预热带物料温度在150-750℃,气体温度在4001000℃,离开干燥带的物料温度上升很快,粘土中的 有机物发生干馏和分解,同时高岭土开始脱水反应, 碳酸镁的分解过程也开始进行。
新型干法窑外分解窑,生料预热在预热器内进行, 窑内无预热带。 对于立波尔窑,预热在炉篦子加热机上,窑内无预 热带。
5.3 水泥熟料在回转窑内的煅烧
回转窑圆筒,其斜度一般为3%-5%,生料由圆筒 的高端(一般称为窑尾)加入,由于圆筒具有一定的 斜度而且不断回转,物料由高端向低端(一般称为窑 头)逐渐运动 。 一次空气 :用鼓风机经喷煤管由窑头喷入窑内。燃 烧用的空气由两部分组成,一部分是和煤粉混合并将 煤粉送入窑内的这部分空气 。一般占燃烧总量的15%
使用多筒冷却机的窑,一般升重控制范围是1450±100g/L
使用篦式冷却机的窑,急冷效率高,熟料颗粒内多孔、疏 松、熟料轻,因而控制范围为1400±100g/L。如果升重实 在烧不上去,f-CaO含量又不超过范围,升重控制范围也 可定为1350±100g/L。
回转窑工艺管理规程规定,熟料升重波动范围最好控 制在±75g/L,合格率在85%以上。
5.3.1 回转窑内物料流速和煅烧特点
试验表明,在回转窑的斜度和转速不变的情况下,由于 物料在窑内各带的化学变化和物理状态不同,使物料以 不同的速度通过窑的各带。物料在烧成带内通过速度最 慢,分解带内,由于碳酸钙大量分解,使生料颗粒表面 被CO2气体包裹而呈微流态化,因而物料运动速度最快。
(1)干燥带:
项目 由燃料供应的热耗 粘土脱水 碳酸盐分解 放热反应 熟料烧成(C3S和液相生成) 熟料煅烧理论热耗 水分蒸发 废气中的热损失 熟料带走的热损失 从冷却机抽热取得的空气热量 窑壁 散热损失 冷却机壁 其他
指标(kJ/kg熟料) 5510 167 1989 419 105 1742 2366 754 59 100 515 25 142
5.3.2 回转窑的煅烧特点
(1)在烧成带,硅酸二钙吸收氧化钙形成硅酸三钙,为 使熟料矿物晶体发育良好,游离氧化钙吸收完全,必须使 物料在烧成带保持一定的高温和足够的停留时间。 回转窑:斜度3.5%-4.0%,转速1-3r/min,停留时间1520min。 窑外分解窑:斜度3.5%-4.0%,转速3.5-3.7r/min,停留 时间10-15min,甚至10-12min即可完成熟料的烧成。 (2)在分解带内,碳酸钙分解需要吸收大量的热量,由 于窑内传热速度很低,物料在分解带内的运动速度又很快, 停留时间较短,这是影响回转窑内熟料煅烧的主要矛盾之 一。 缓和矛盾可采取的措施:分解带内加挡料圈。
(3)碳酸盐分解带 分解带物料温度在750-1000℃,气体温度约在10001400℃。物料进入分解带后,烧失量开始明显减少, 结合二氧化硅开始明显增加,表明碳酸钙分解和固相 反应同时进行。由于碳酸钙分解反应吸收大量热量, 所以物料升温较慢。由于分解后放出大量CO2气体, 使粉状物料处于流态,物料运动速度较快。由于此带 所需热量最多,物料运动速度又快,实现碳酸钙分解, 需要较长的距离,所以分解带占回转窑长度比例较大。 新型干法窑:碳酸钙分解主要在分解炉内完成,窑 内进行的碳酸盐分解只有15%左右。
~30%
二次空气:经过预热到一定温度后进入窑内 的空气。
冷却
二次空气作用 助燃 二次风温:600~900 ℃
窑内总风量=一次风量+二次风量
高温气体和物料在窑内是相向运动的,在运 动过程中进行热量交换,物料接受高温气体 和高温火焰传给的热量,经过一系列物理化 学变化后,被煅烧成熟料,其后进入冷却机, 遇到冷空气又进行热交换,本身被冷却并将冷却带
在冷却带中物料温度由出烧成带的1300℃,温度下 降,液相凝固成为坚固灰黑颗粒,进入冷却机内再进 一步冷却。
注:回转窑的各带划分是人为的,这些带的各种反应 往往是交叉或同时进行的,不能截然分开,如生料受 热不均匀,和传热缓慢将增大各种反应的交叉,因此 回转窑各带的划分是十分粗略的。
Φ5.0/4.35m×165m湿法回转窑的有效耗热量和窑内物料各带的热化学特性
传热能力与窑直径的2~2.5次方成正比。窑的规格愈大, 窑的单位容积产量愈低。为增加窑的传热能力,必须 增加窑系统的传热面积,或者改变物料与气流之间的 传热方式,预分解炉是解决这一矛盾的有效措施。
补充内容:窑皮
什么是窑皮:为了延长耐火砖的使用寿命,人们在其表 面粘挂上一层熟料作为保护层。 怎样挂窑皮:挂窑皮时间一般为三天,因为不能一下 粘挂到理想的厚度,只能逐渐挂上。 耐火砖:火砖表面烧的微发融,但不得烧流。
(4)放热反应带
放热反应带物料温度在1000-1300℃。气体温度在 1400-1600℃。由碳酸盐分解产生的大量氧化钙与其他 氧化物进一步发生固相反应,形成熟料矿物,并放出 一定热量,故称为“放热反应带”。因反应放热,再 加上火焰的传热,使物料温度迅速上升,该带长度占 全窑长度的比例很小。
(5)烧成带
干燥带物料温度20-150℃,气体温度200-400℃,含 有大量水分的生料浆入窑后,被热气流加热,温度逐 渐升高,水分开始缓慢蒸发,当物料达到一定温度时, 水分迅速蒸发,直到约150℃左右,水分全部蒸发, 物料离开干燥带而进入预热带。 对湿法窑而言,干燥带消耗热量较多,为了提高干 燥带的热交换效率,在干燥带的大部分空间挂有链 条作为热交换器。
(3)降低理论热耗,减少废气带走的热损失和筒体表面 的散热损失,提高窑的热效率。
(4)提高窑的传热能力,受回转窑的传热面积和传热系数 的限制,如提高气流温度,以增加传热速度,虽然可能提 高窑的产量,但相应提高了废气温度,使熟料单位热耗反 而增加。对一定规格的回转窑,在一定条件下,存在一个 热工上经济的产量范围。 (5)回转窑的预烧能力和烧结能力之间存在着矛盾,或者 说回转窑的发热能力和传热能力之间存在着矛盾,且窑规 格愈大矛盾愈突出。窑的发热能力与窑直径3次方成正比;
物料:使物料胶粘性最大时 当物料通过烧成带时,火砖被物料压在下面,两者粘 在一起,发生化学反应,随着温度的降低而固结,形成 第一层窑皮。
由于窑皮本身的重力和物料的摩擦及机械振动等作用, 窑皮粘粘掉掉,数量几乎相等,于是就形成了一定厚度的 窑皮。
补充内容:立升重
熟料立升重:是指一定粒度熟料单位容量的重量,以g/L 表示,通常指每升5-7mm粒径的熟料质量。 立升重太低,说明熟料欠烧;反之,则说明熟料过烧。