燒成五大熱工設(shè)備的性能工作原理及相互關(guān)系

1、燒成五大熱工設(shè)備的性能工作原理及相互關(guān)系水泥廠生產(chǎn)工序中較為復(fù)雜的就是熟料的煅燒。而熟料的燒成，包括物理、化學(xué)反應(yīng)直接體現(xiàn)在燒成系統(tǒng)五大熱工設(shè)備性能、特點上，即預(yù)熱器、爐、窯、冷卻機和燃燒器上。這五大熱工設(shè)備各自發(fā)揮著自己性能、特點，操作中有目的、無條件地將其結(jié)合起來，使其達到完美的狀況，從而保證回轉(zhuǎn)窯熱工制度穩(wěn)定，使回轉(zhuǎn)窯安全穩(wěn)定的運行，從而達到安全、高效、節(jié)能、低消耗的目的。了解和掌握這五大熱工設(shè)備關(guān)系、特點、性能，在回轉(zhuǎn)窯操作和管理上顯得尤為重要?，F(xiàn)一一作介紹。（一）預(yù)熱器目前懸浮預(yù)熱器的種類很多，基本上分為：旋風(fēng)預(yù)熱器和立筒預(yù)熱器。它們具有的共同特征：利用稀相氣固系統(tǒng)直接懸浮換熱。無論

2、是旋風(fēng)式和立筒式的都由多級換熱單元組成，多級換熱的目的在于提高預(yù)熱器的熱效率。多級預(yù)熱器串聯(lián)的組合方式形成了單體內(nèi)氣固同流而宏觀氣固逆流的系統(tǒng)，每級預(yù)熱單元，必須同時具備氣固混合（物料分散），換熱和氣固分離三個功能。旋風(fēng)預(yù)熱器每一級換熱單元由旋風(fēng)筒和換熱管道組成以及下料溜子上的撒料裝置和鎖風(fēng)裝置。每級預(yù)熱單元同時具備氣固混合、換熱和氣固分離三個功能。旋風(fēng)筒進風(fēng)管道的風(fēng)速以一般在16-22m/s沿切線方向經(jīng)導(dǎo)流板，270大蝸殼角進入。氣固之間80%的換熱在進風(fēng)管道中就已完成，換熱時間僅需0.02-0.045，只有20%以下的換熱在旋風(fēng)筒中完成。在管道中完成大部分熱交換后，生料粉隨氣流以切線方向高

3、速進入旋風(fēng)筒，在筒的旋轉(zhuǎn)下，自旋風(fēng)筒錐體部又反射旋轉(zhuǎn)向上，固體顆料在離心力的作用下甩向筒壁滯流區(qū)，或與筒壁碰撞，失速墜落而沉降下來與氣體分離，經(jīng)下料管喂入下一級旋風(fēng)筒或入窯，氣體經(jīng)內(nèi)筒排出。采用的是南京院設(shè)計的雙系列C5級低壓損帶NST-1型分解爐的預(yù)熱器。規(guī)格型號下料溜子內(nèi)徑旋風(fēng)筒內(nèi)有效直徑數(shù)量C1710mm5000m4C2900mm6900mm2C3900mm6900mm2C4900mm7200mm2C5900mm7200mm2預(yù)熱器特點：1、低阻、強化分離功能 C1筒帶旋流葉片，C1錐部有尾渦隔離器，有效降低阻力，提高收塵效率，使C1筒收塵效率達90%以上；2、斜錐（旋風(fēng)筒），防止物料堵

4、塞，打破物料分散的對稱性，防止二次飛揚，改變和降低氣流的速度和方向。3、合理下料管進入換熱管的位置（撒料箱60，撒料板斧頭形，角度為30）更好地使物料均勻分散，提高換熱效率。4、新型鎖風(fēng)閥，閥體內(nèi)部零件堅固、耐熱、閥板靈巧，重錘易調(diào)整，閥體氣密性好，支撐閥板轉(zhuǎn)軸的軸承密封良好，能有效防止灰塵滲入，易于檢修安裝。5、新型撒料裝置，可防止料流短路直接沖入下級旋風(fēng)筒。6、掛片式內(nèi)筒插入深度大，可有效地提高物料與氣流分離效率。預(yù)熱器操作關(guān)鍵：1、系統(tǒng)堵漏。2、檢修時下料溜管的結(jié)皮清理（C4-C5級筒），C5翻板閥的更換及補澆。3、耐火材料的檢查。4、鎖風(fēng)閥調(diào)整靈活且鎖風(fēng)效果好。5、在投料、停窯止料時，

5、杜絕系統(tǒng)拉大風(fēng)，防止系統(tǒng)高溫（包括）尾溫。6、確保檢修檢查時，內(nèi)筒完好，澆注料完好。7、加強窯尾及爐縮口的清料。8、杜絕出口CO產(chǎn)生。9、投球確認保證系統(tǒng)暢通。10、嚴禁堵料。（二）分解爐1、目前分解爐的種類較多，按分解爐內(nèi)氣體運動的主要流型分類，可分為：旋流（風(fēng)）式、噴騰式、旋流-噴騰式、懸浮式及沸騰式（或稱流化床式）等五種類型。生料及燃料在分解爐內(nèi)分別依靠“旋風(fēng)效應(yīng)”、“噴騰疚”、“懸浮效應(yīng)”及流態(tài)化效應(yīng)或幾種流型的疊加（如：旋流-噴騰）高度分散于氣流之中，從而增加物料與氣流的接觸面積，延長物料在分解爐內(nèi)的停留時間，根據(jù)爐內(nèi)流暢分類，將分解爐分為以下五類：（1）旋流-噴騰疊加類，如：SF型

6、、N-SF型、KSV型（2）旁置預(yù)燃室類，如：RSP型、GG型（3）流化床-懸浮層疊加流場類，如：MFC型、N-MFC型等（4）噴騰或復(fù)合噴騰流場為主，如：SLC型、DD型等（5）懸浮層流暢為主管道爐類，如：Prepol-AT型，Pyroclon-R型按全窯系統(tǒng)氣體流動方式分類：預(yù)分解窯可分為三種基本類型：第一種類型：分解爐所需助燃空氣全部由窯內(nèi)通過，不設(shè)三次風(fēng)管道，有時也不設(shè)專門的分解爐，而是利用窯 上升煙道經(jīng)過適當改進或加長作為分解塞。其特點：系統(tǒng)簡單、投資少，但窯內(nèi)過?？諝庀禂?shù)大，降低燒成帶火焰溫度。如：普隆克隆型，Prepol-AT。第二種類型：設(shè)有單獨的三次風(fēng)管，分解導(dǎo)爐由窯頭成冷卻

7、機引入熱風(fēng)，并在爐前或爐內(nèi)與窯尾煙氣混合，這是目前普遍采用的方式，如TDF、CDC型，NST-1型（國內(nèi)）。第三種類型：設(shè)有單獨的三次風(fēng)管，分解爐所需助燃空氣全部由三次風(fēng)管提供，窯尾煙氣不入爐，如：寧國廠4500t/d的日本三菱進口的MFC型，這種方式可保持分解爐內(nèi)較高的氧氣濃度，有利于燃燒及分解反應(yīng)。分解爐的作用：基本上有三大作用。1）燃料的燃燒；2）物料的吸熱與分解；3）物料的輸送。物料的分散是前提，燃燒是關(guān)鍵，碳酸鈣的分解是目的。爐作為第二大熱源，大部分燃料入爐60%左右，小部分入窯50%以下，改變窯系統(tǒng)內(nèi)熱力分布格局。在工藝方面：熱耗最高的碳酸鹽分解在爐內(nèi)進行，由于燃料、生料混合均勻，

8、燃料燃燒后及時傳熱給物料，使其換熱燃燒分解快，并得到優(yōu)化。分解爐內(nèi)的燃燒主要是輝焰燃燒（用煤粉），爐內(nèi)氣流傳熱方式主要是對流，90%，其次是輻射傳熱（氣體中含有大量固體顆粒，CO2含量高，增大了氣流的輻射能力）。分解爐承擔著分解系統(tǒng)中繁重的燃燒，換熱和碳酸分解任務(wù)，這些任務(wù)能否在高效狀態(tài)下順利完成，主要取決于生料與燃料能否在爐內(nèi)很好的分散、混合和均勻分布。燃料能否在爐內(nèi)迅速地完成燃燒，并把燃燒產(chǎn)生的熱及時地傳遞給物料，同時物料中的碳酸鹽組分能否迅速吸熱、分解和CO2能否及時排出，這些都取決于爐內(nèi)氣固流動方式，溫度場是否均勻爐內(nèi)流場的合理組織。我廠使用的分解爐是南京院設(shè)計的NST-1型分解爐（7

9、.531m）噴焊嘴數(shù)量4個，氣體停留時間3.9s，爐內(nèi)風(fēng)速：8m/s。爐容1206+845m3，該系統(tǒng)設(shè)計能力為55006000t/d，它的特點是：以噴騰為分解爐為基礎(chǔ)，渦旋結(jié)合，其運行表明，噴騰有利于縱向分布的均勻，而旋流有利于橫向分布的均勻。1、該分解爐阻力低，結(jié)構(gòu)簡單，煤種適應(yīng)性強，操作方便可靠；2、爐直接在窯尾煙室上，簡化了上升煙道，有效地避免結(jié)皮和堵塞，也可降低爐的位置。3、三次風(fēng)切線方向進入，使爐內(nèi)產(chǎn)生一定旋流強度，有利于爐內(nèi)物料的均勻分布和氣流混合，延長物料停留時間，來完成煤粉完全燃燒和生料分解。4、分解爐的出口布置在爐頂部，使氣流第二次加速，從而有效地加強了分解爐的后期混合，使

10、煤粉充分燃燒，生料充分分解。5、煤粉從三次風(fēng)入口段加入，使煤分在氧氣充分的空氣中燃燒，生料充分分解（生料從爐側(cè)加入）受三次風(fēng)的吹掃，可以有效改善生料的分布，減少塌料的危險。6、爐容大，物料停留時間長。（三）回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯的功能：1、回轉(zhuǎn)窯是一個傾斜回轉(zhuǎn)圓筒，是用鋼板卷曲而成，并加以焊接。斜度一般在3%-5%，生料由窯尾喂入，在窯的不斷回轉(zhuǎn)運行中，物料從高端向低端（窯頭方向）逐漸運動，回轉(zhuǎn)窯是一個輸送設(shè)備；2、回轉(zhuǎn)窯是一個燃燒設(shè)備。磨細的煤粉由窯頭鼓風(fēng)機的窯內(nèi)噴入，燃燒產(chǎn)生的熱量通過輻射（主要的）、對流和傳導(dǎo)三種基本傳熱方式將熱量傳遞給物料；3、回轉(zhuǎn)窯具有熱交換的功能，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)具有比較均勻的溫度場

11、，可以滿足水泥熟料形成過程的各個階段的換熱要求，特別是阿利特礦的生成要求；4、回轉(zhuǎn)窯具有化學(xué)反應(yīng)功能，熟料的形成主要在室內(nèi)發(fā)生了一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生了相變和質(zhì)變的過程；5、回轉(zhuǎn)窯是降解利用廢物的功能，由于室內(nèi)溫度高，達1600左右，氣流滯留時間長，可降低化工、醫(yī)藥行業(yè)有毒物質(zhì)，進行有效的排毒以及燃燒有害廢棄物。我廠是南京院設(shè)計的4.874m 功率630KW 生產(chǎn)能力5000-5500t/d 主傳轉(zhuǎn)速0.4-4.0rpm 輔傳:0.16rpm斜度4%。輪帶：三檔，浮動式 窯頭密封是彈簧鋼片摩擦式；窯尾密封是汽缸推動式，主傳是單傳動，也是邊緣傳動，聯(lián)軸節(jié)是摩擦片式，減速機4級變速，大牙輪

12、潤滑是帶油輪式的，主電機帶有測速電機裝置。液壓檔輪一個，液壓擋輪間隙正常時在軸向10范圍內(nèi)動作，最大行程30mm；帶有最大上竄極限裝置聯(lián)鎖，工作壓力：50-80bar，現(xiàn)為40-60bar，電機功率：0.75KW，柱塞式間歇泵。工作原理：物料通過窯尾進入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，窯的傾斜度導(dǎo)致了物料逆向，窯內(nèi)氣體的運動方向向窯頭運動，從而進入冷卻機。在此過程中物料在窯內(nèi)經(jīng)過以下區(qū)域：分解帶、過液帶、燒成帶、冷卻帶，煅燒過程是通過熱氣體與物料耐火材料的接觸傳遞給物料。系統(tǒng)的熱量主要靠窯頭燃燒來提供，燃燒空氣主要來自冷卻機的前段的二次風(fēng)。窯內(nèi)廢氣被窯尾高溫風(fēng)排出。保證窯系統(tǒng)最佳穩(wěn)定的熱工制度，在生產(chǎn)中必須做到生料

13、化學(xué)成分穩(wěn)定，生料喂料穩(wěn)定，燃料成份（熱值、細度）穩(wěn)定，燃料喂料量穩(wěn)定，設(shè)備運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，即“五穩(wěn)保一穩(wěn)”。而對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料鍛燒過程控制可以從以下幾個方面進行：1、燃料燃燒及氣流溫度控制；2、窯內(nèi)氣固換熱和物料升溫控制；3、物料在一定溫度場內(nèi)滯留時間及物理、化學(xué)反應(yīng)控制。窯內(nèi)主要進行物料未完成的分解，固相及燒結(jié)反應(yīng)，物料冷卻在冷卻帶內(nèi)的1m左右，在投料時一般是喂料與窯速同步，在正常操作中，可以適當提快轉(zhuǎn)速進行薄料快燒，利用熟料的燒成、質(zhì)量、冷卻、反應(yīng)。在正常操作中，關(guān)注好窯皮狀況，筒體溫度，和滑移量，氣流運動速以及窯內(nèi)溫度，火焰的長度、形狀、噴煤管理的位置，一二次風(fēng)的風(fēng)溫、風(fēng)速及流量，都對窯內(nèi)物料

14、的煅燒影響較大。所以，要控制好風(fēng)、煤、料、窯速這四者的關(guān)系，達到有機的平衡，找出一個最佳參數(shù)，穩(wěn)定系統(tǒng)熱工。（四）冷卻機冷卻機的作用：1、承擔高溫熟料驟冷，驟冷阻止C3A晶體長大，有利于熟料強度及易磨性改善，同時驟冷可以使液相凝固玻璃體，使Mgo、C3A大部固定在玻璃體，有利于熟料安定性的改善，便于貯存和粉磨。2、驟冷的同時，承擔入窯二次風(fēng)及入爐三次風(fēng)的加熱升溫任務(wù)。3、回收余熱入窯，分解爐成余熱發(fā)電，供煤磨烘干煤粉。4、破碎熟料，輸送熟料的作用。我廠是南京院設(shè)計的NC42340推動箆式冷卻機，用于5500-6000t/d水泥生產(chǎn)線上。箆冷機是燒成系統(tǒng)的主機和關(guān)鍵設(shè)備之一。它主要由箆床、傳動裝

15、置、液壓傳動系統(tǒng)上、下殼體，料斗鎖風(fēng)裝置，熟料破碎機、風(fēng)管裝置、干油集中潤滑系統(tǒng)，柵條裝置、風(fēng)機（17臺）、支承裝置、空氣炮和推“雪人”裝置組成，整機采用落地式布置，漏料直接進入拉鏈機。主要規(guī)格技術(shù)性能： 4.2m34.0m。生產(chǎn)能力5500-6000t/d。入料溫度1400。出料溫度65+環(huán)境溫度。箆床面積133.2M2箆床斜度：3/3/0電機功率75KW箆床沖程次數(shù)4.25次/分固定最前端箆床5排，箆床沖程130mm-140mm，單位冷卻風(fēng)量5%，這樣會出現(xiàn)爐出口溫度高，C5與分解爐出口溫度倒掛，表明C1筒換熱效果差，各筒溫度梯度增大，換熱和收塵效率下降。物料在爐內(nèi)停留時間短，系統(tǒng)負壓增大

16、，風(fēng)機功率增加，爐出口負壓增大，窯頭、窯尾負壓增大，窯溫升高，二次風(fēng)溫降低，窯前溫度降低，預(yù)熱器系統(tǒng)循環(huán)負荷率增加，容易導(dǎo)致塌料現(xiàn)象，尾溫升高容易使窯尾結(jié)皮產(chǎn)生，C5溜子溫度波動偏大，窯內(nèi)火焰長度長，浮窯皮增厚，窯功率上升，來料不穩(wěn)，箆冷機一室壓力變化大等。這時需要降低系統(tǒng)風(fēng)量，使之達到平衡。當系統(tǒng)風(fēng)量過小時，喂料量增多，C1筒出口溫度低，物料在旋風(fēng)筒和分解爐內(nèi)懸浮不好，容易造成短路，直沖下來，導(dǎo)致窯尾負壓波動大，尾溫波動大，物料預(yù)燒不好，窯頭時常正壓出現(xiàn)，甚至有“回火”現(xiàn)象發(fā)生。這時需將系統(tǒng)排風(fēng)拉大些，保持平衡。當預(yù)熱器主排風(fēng)機轉(zhuǎn)速風(fēng)門不變，即總排風(fēng)量不變時，關(guān)小分解爐入口三次風(fēng)管上的風(fēng)門閘板，即相應(yīng)地減少了分解爐三次風(fēng)量，增大了窯內(nèi)的通風(fēng)量，反之，則增大分解爐內(nèi)的三次風(fēng)量，減少窯內(nèi)通風(fēng)量。如果三次風(fēng)管道上的風(fēng)門閘板開度不變，而增大或減少預(yù)熱器主排風(fēng)機的通風(fēng)量，則窯內(nèi)及分解爐內(nèi)