第三章 原料煅燒窯回轉(zhuǎn)窯

第三章原料煅燒窯回轉(zhuǎn)窯第1頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工藝流程圖熟料冷卻機(jī)出料二次空氣熱煙室窯頭（熱端）煅燒帶預(yù)熱帶窯尾（冷端）除塵器煙囪排出物料集塵室燃料、一次空氣加料管燒嘴煙氣第2頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月㈡回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)1.窯體⑴窯體形式：

直筒形—窯體直徑相同，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制作和維修；

熱端擴(kuò)大型—擴(kuò)大燃燒區(qū)域（煅燒帶）的直徑，加大煅燒帶的容積，提高窯的發(fā)熱能力，同時(shí)加大火焰氣體輻射層的厚度，改善了窯內(nèi)高溫區(qū)域的傳熱。

冷端擴(kuò)大型—擴(kuò)大干燥帶和預(yù)熱帶，提高窯的預(yù)熱能力，降低窯尾風(fēng)速和廢氣溫度。主要用于濕法長(zhǎng)窯。

啞鈴型—冷端擴(kuò)大是為了放置熱交換裝置而不致過(guò)多地提高氣體的流速，熱端擴(kuò)大是為了提高窯的發(fā)熱能力，中間收縮可節(jié)省鋼材。第3頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵長(zhǎng)徑比回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)徑比KL的選擇：原料的煅燒溫度——溫度高，KL大；加熱制度——加熱時(shí)間長(zhǎng)，KL大；窯尾是否設(shè)置余熱裝置——有預(yù)熱裝置，KL小；我國(guó)現(xiàn)有耐材回轉(zhuǎn)窯：(有預(yù)熱裝置取下限）粘土、高鋁

KL取15～20；鎂石、白云石

KL取30～40；水泥工業(yè)用回轉(zhuǎn)窯：(有預(yù)熱裝置取下限）干法長(zhǎng)窯

KL30～35；干法短窯

KL15～20；濕法長(zhǎng)窯

KL30～40；第4頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑶筒體鋼制圓筒，用20～40mm的鋼板焊接。沿長(zhǎng)度方向，每隔一定距離裝設(shè)有加固圈。筒體通過(guò)若干滾圈支撐在拖輪上。大型窯，筒體內(nèi)側(cè)每隔一定距離設(shè)有一卡磚圈。⑷窯體內(nèi)襯材質(zhì)材質(zhì)選擇根據(jù)工作條件的要求。窯頭化學(xué)侵蝕嚴(yán)重。要求耐高溫性和較高的熱震穩(wěn)定性。煅燒帶承受高溫沖擊、化學(xué)侵蝕。要求材質(zhì)有耐高溫性，在高溫下易于粘掛窯皮，保護(hù)襯料。第5頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月放熱反應(yīng)帶溫度變化頻繁、溫度高、化學(xué)侵蝕嚴(yán)重。要求窯襯能承受高溫沖擊，有較高的熱態(tài)抗折強(qiáng)度和較小的彈性模量。分解帶與預(yù)熱帶相鄰區(qū)熱應(yīng)力、化學(xué)應(yīng)力小，可采用各種質(zhì)量的粘土磚、高鋁磚。分解帶與放熱反應(yīng)帶相鄰區(qū)高溫、機(jī)械磨損。選用Ⅱ等高鋁磚、普通鎂鉻磚。預(yù)熱帶采用普通耐火磚，如粘土磚。卸料口、冷卻帶機(jī)械磨損、化學(xué)侵蝕嚴(yán)重。要求良好的抗磨蝕性和較高的熱震穩(wěn)定性。第6頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.支撐與傳動(dòng)裝置⑴滾圈安裝在筒體上，并在托輪上轉(zhuǎn)動(dòng)。滾圈通過(guò)墊板、座板與窯體連接。圖3-14第7頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵托輪作用

借滾圈支撐窯體，還在徑向和軸向?qū)ν搀w起著定位作用。數(shù)量

取決于窯體長(zhǎng)短，一般2～9對(duì)。位置

與滾圈的位置相對(duì)應(yīng)。安裝

托輪中心線(xiàn)與窯的中心線(xiàn)平行。為保護(hù)托輪，在托輪底座上裝有水槽，由冷水進(jìn)行冷卻。在窯體熱端的托輪上安裝易于拆卸的遮熱板。圖3-15第8頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑶擋輪回轉(zhuǎn)窯傾斜安裝，斜率一般3%～5%，絕大多數(shù)3.5%～4%之間。正常情況，窯體本身的重力在沿軸線(xiàn)方向向下滑動(dòng)的分力等于滾圈與托輪間的摩擦力，窯體平衡。當(dāng)失去平衡時(shí)，大小齒輪的輪齒會(huì)離開(kāi)嚙合范圍，密封裝置受到破壞，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)掉窯或窯體下坑的重大事故。作用

檢驗(yàn)窯體是否有縱向移動(dòng)并控制窯體上下移動(dòng)。回轉(zhuǎn)窯正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，滾圈處于兩擋輪中間位置，滾圈兩側(cè)與擋輪的工作面間的間隙為30～40mm。當(dāng)滾圈與任何一側(cè)擋輪接觸，說(shuō)明窯體發(fā)生了竄動(dòng)。第9頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月?lián)踺喌慕Y(jié)構(gòu)形式：普通擋輪、推力擋輪、液壓擋輪、自控式推力擋輪。①普通擋輪

不能防止窯體上下竄動(dòng)，只能起信號(hào)作用，又叫信號(hào)擋輪。調(diào)節(jié)窯體上下竄動(dòng)，主要是靠歪斜托輪的方法。且有很多不良后果，如：輪帶與托輪接觸不良；活動(dòng)摩擦增大；表面潤(rùn)滑不良；托輪調(diào)整過(guò)于頻繁；增大了主電機(jī)功耗。②推力擋輪

第10頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③液壓擋輪。結(jié)構(gòu)

圖3-16。擋輪布置于滾圈的下側(cè)，通過(guò)空心軸支撐在兩根平行的支承軸（由上底座、下底座固定在基礎(chǔ)上）上?？招妮S可在活塞—活塞桿的推動(dòng)下，沿支承軸軸向滑移。第11頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-16第12頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工作原理

設(shè)有這種擋輪的窯，托輪與滾圈可以平行安裝，窯筒體在下滑力的作用下向下滑動(dòng)，到達(dá)一定位置后觸動(dòng)限位開(kāi)關(guān)而啟動(dòng)液壓油泵，靠液壓油的壓力推動(dòng)活塞—活塞桿，從而推動(dòng)擋輪，由擋輪強(qiáng)制推動(dòng)滾圈即窯筒體上竄，上竄到一定位置后觸動(dòng)限位開(kāi)關(guān)，油泵停止工作，滑閥換向，擋輪推動(dòng)窯筒體的力消失，筒體向下滑動(dòng)。如此往返，時(shí)滾圈在托輪表面上以每8～12小時(shí)有1～2次的上下滑行游動(dòng)。缺點(diǎn)

第13頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月特征

工作原理

④自控式推力擋輪第14頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑷傳動(dòng)裝置作用

通過(guò)大齒輪帶動(dòng)窯體旋轉(zhuǎn)。圖3-16安裝

大齒輪通過(guò)彈簧鋼板與窯體相連，安裝在窯體中部，中心線(xiàn)與窯體中心線(xiàn)重合。工作原理

電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪帶動(dòng)窯體轉(zhuǎn)動(dòng)。新的傳動(dòng)裝置：液壓傳動(dòng)裝置第15頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.窯頭及密封裝置⑴窯頭小車(chē)回轉(zhuǎn)窯的窯頭的下部裝有四個(gè)輪子，可以在軌道上移動(dòng)。窯頭正面留有安裝燒嘴的圓孔和看火孔，下部有一大方孔與熱煙室相連。⑵密封裝置第16頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圍。特點(diǎn)：密封結(jié)構(gòu)形式：氣封式密封第17頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月迷宮式軸向密封徑向密封前者固定在不動(dòng)的構(gòu)筑物上（如窯頭或窯尾），后者固定在筒體上。兩組擋風(fēng)圈相互嚙合密封效果與間隙大小及迷宮數(shù)量有關(guān)。相鄰迷宮圈之間一般留有20～40mm的間隙。特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有接觸面，因而不受磨損。密封效果差。結(jié)構(gòu)靜止密封環(huán)和活動(dòng)密封環(huán)構(gòu)成。圖3-17第18頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月端面摩擦式氣缸式密封第19頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-18第20頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如圖3-19彈簧杠桿式密封第21頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-19第22頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月徑向摩擦式密封石墨塊密封第23頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月薄片式密封特點(diǎn)

第24頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4.生料預(yù)熱裝置為利用窯尾煙氣余熱，提高熱效率，在回轉(zhuǎn)窯窯尾安裝有生料預(yù)熱、預(yù)分解裝置。⑴爐篦式預(yù)熱機(jī)結(jié)構(gòu)：金屬外殼罩著的活動(dòng)爐篦，有可動(dòng)爐床和爐篦子

等組成，爐篦子在上下支撐裝置的支撐下，由主動(dòng)輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)。爐篦子上部空間分為干燥室Ⅲ、預(yù)熱室Ⅱ、分解室Ⅰ三部分。爐篦子上有篦孔，總的有效通風(fēng)面積占加熱機(jī)工作面積的20%～30%。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)

熱效率高，熱耗?。蝗秉c(diǎn)

附屬設(shè)備多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；對(duì)原料的適應(yīng)性不強(qiáng)，難以適應(yīng)塊狀原料的煅燒。第25頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-18第26頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月?tīng)t篦子加熱機(jī)的工作過(guò)程料球（5～15mm）活動(dòng)篦床（料層控制板控制料層厚度（150～200mm）下料溜子干燥室預(yù)熱室分解室回轉(zhuǎn)窯刮板高溫氣體900～1000℃分解室Ⅰ加熱料球Ⅱ室600～700℃

斜煙道冷風(fēng)煙囪吸風(fēng)口1#排煙機(jī)Ⅲ室350～500℃

2#排煙機(jī)煙氣排出煙氣排出加熱料球第27頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵其它預(yù)熱器①豎式預(yù)熱器②懸浮預(yù)熱器

優(yōu)點(diǎn)

生料呈懸浮狀態(tài)，能與氣流充分接觸，傳熱速度快，效率高；附屬設(shè)備不多，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用低。缺點(diǎn)

流體阻力大，電耗高；原料中有害成分氯、堿、硫含量高時(shí)，易使預(yù)熱器粘結(jié)、堵塞。第28頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.熟料冷卻裝置熟料出窯溫度可達(dá)1000℃以上，經(jīng)過(guò)冷卻裝置，可以回收熟料中的余熱，提高二次空氣的入窯溫度。⑴筒式冷卻機(jī)單筒冷卻機(jī)冷卻筒直徑一般1.2～3.0m，長(zhǎng)度14～20m，長(zhǎng)徑比10左右；筒體轉(zhuǎn)速比回轉(zhuǎn)窯高，2～10r/min；斜度3%～4%。圖3-19第29頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工作過(guò)程：冷卻筒熱交換熟料窯尾出料冷空氣回轉(zhuǎn)窯優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固；熱效率高，電耗低。缺點(diǎn)：冷卻效果差，揚(yáng)塵大。特點(diǎn)：（靠窯尾排煙機(jī)在窯頭處產(chǎn)生的負(fù)壓吸進(jìn)來(lái)）第30頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多筒冷卻機(jī):由圍繞窯的卸料端的6～14個(gè)冷卻筒構(gòu)成。屬于逆流工作方式。冷卻空都是靠窯尾排煙機(jī)在窯頭處產(chǎn)生的負(fù)壓吸進(jìn)來(lái)。篦式冷卻機(jī)：第31頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月㈢回轉(zhuǎn)窯的工作原理1.物料的運(yùn)動(dòng)理想狀況

不考慮物料顆粒在窯壁上和料層內(nèi)的滑動(dòng)，以及物料顆粒大小對(duì)物料運(yùn)動(dòng)的影響。

圖3-20。實(shí)際狀況

物料間由于粉料的存在或加料量太少，粉料或中間一層物料不能與其它物料均勻混合，往往夾在中間滑動(dòng)。物料顆粒在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)呈周期性變化，只有在物料顆粒降落的過(guò)程中，才能沿窯長(zhǎng)方向移動(dòng)。第32頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-20第33頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-21第34頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月物料在窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度：經(jīng)驗(yàn)公式第35頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月影響物料運(yùn)動(dòng)速度的因素：①u(mài)與Di、α、n成正比，與β1/2成反比；②當(dāng)Di一定時(shí)，u與nα成正比。若u一定，則α越大，n越低；③實(shí)際生產(chǎn)中，Di、α、β已定，u與n成正比；④窯內(nèi)有結(jié)圈（煅燒帶與冷卻帶交界處）、擋料圈（加在窯的出口處）時(shí)，u降低；⑤窯內(nèi)的換熱裝置影響u。物料運(yùn)動(dòng)速度影響窯的產(chǎn)量與產(chǎn)品質(zhì)量。第36頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月料層厚度的選擇：料層厚

帶起高，在窯回轉(zhuǎn)一周時(shí)，物料被帶起的次數(shù)少，受熱的均勻性和傳熱效果差；料層太薄

物料受熱均勻性好，但窯的產(chǎn)量低，且物料易發(fā)生滑動(dòng)。因此，應(yīng)根據(jù)物料煅燒的難易與粉料量的多少選擇合理的物料厚度。物料厚度用窯內(nèi)物料填充系數(shù)來(lái)表示。物料填充系數(shù)——物料所占窯橫斷面積與窯凈空橫斷面積之比。窯內(nèi)物料填充系數(shù)一般在6%～15%。第37頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣體的流速：影響傳熱速率、窯的產(chǎn)量、熱耗及成品率。流速過(guò)大

產(chǎn)量高，出窯廢氣溫度升高，熱耗大；流速太小

產(chǎn)量低，傳熱速率低，熱耗大。所以，應(yīng)選擇合適的氣體流速。直徑為3m的窯，氣體流速3m0/s左右。2.氣體的運(yùn)動(dòng)與窯內(nèi)的熱交換第38頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月窯內(nèi)的熱交換：高溫氣體物料上表面暴露的襯磚表面對(duì)流、輻射方式對(duì)流、輻射方式輻射襯磚物料環(huán)境物料導(dǎo)熱綜合傳熱綜合傳熱包括物料間的接觸導(dǎo)熱、顆粒表面間的熱輻射、氣體與物料表面間的對(duì)流換熱。第39頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.燃料燃燒

中低溫回轉(zhuǎn)窯多使用固體燃料煤灰等，高溫窯多使用液體燃料重油或氣體燃料天然氣等。使用固體燃料煤灰的要求：熱值≥21000kJ/kg，灰分小。應(yīng)控制的因素：⑴火焰溫度

根據(jù)物料所要求的煅燒溫度來(lái)控制。一次空氣主要是用來(lái)輸送煤粉以及供給燃料揮發(fā)分燃燒，一般情況：一次空氣/二次空氣=30/70或25/75。二次空氣的溫度隨冷卻機(jī)的形式而異，一般在400～800℃

第40頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵火焰的長(zhǎng)度火焰長(zhǎng)度

指煤粉從開(kāi)始燃燒到完全燒盡所經(jīng)過(guò)的距離。即煅燒帶的長(zhǎng)度?；鹧孢^(guò)短→燃燒集中，局部溫度過(guò)高，影響該處窯襯壽命；火焰過(guò)長(zhǎng)→火力不集中，火焰溫度低，出窯廢氣溫度高，熱量損失多。第41頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月影響火焰長(zhǎng)度的因素：①主要是窯內(nèi)氣體的流速及燃料燃燒所需的時(shí)間。即：L∝uτ（m）u取決于一、二次空氣的速度。一次空氣速度增加，火焰變長(zhǎng)，但當(dāng)風(fēng)速增加超過(guò)一定值后，火焰變短。二次空氣速度增加，火焰變長(zhǎng)。②τ與煤粉細(xì)度、揮發(fā)分含量、煤粉與空氣混合情況有關(guān)。第42頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月火焰的形狀與位置位置：略靠近物料處。2A或2B處形狀：C能較短時(shí)間內(nèi)放出熱量，且保持位置的穩(wěn)定第43頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月㈣操作控制1.控制煅燒帶的溫度、位置和長(zhǎng)度主要通過(guò)調(diào)整加料量、窯轉(zhuǎn)速、負(fù)壓、燃料、助燃空氣量等參數(shù)來(lái)達(dá)到控制煅燒帶的目的。2.控制生料的位置3.觀察熟料情況4.觀察窯襯磚及窯皮顏色5.控制窯尾溫度6.防止和消除回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈。第44頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（1)保護(hù)燒成帶耐火磚，使耐火磚不直接受機(jī)械、高溫和化學(xué)侵蝕；

(2)儲(chǔ)存熱能，減少窯筒體向周?chē)臒釗p失，提高窯的熱效率；(3)作為傳熱介質(zhì)；

(4)由于窯皮的表面比較粗糙，它產(chǎn)生的阻力可以降低粉料的流動(dòng)速度，延長(zhǎng)物料在窯內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間，使物料的物理化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行，有利于熟料中各礦物的形成。窯皮是由熟料或粉塵通過(guò)液相粘掛在窯襯上形成的具有一定厚度的物料層。它的作用主要有以下幾方面：第45頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月影響窯皮形成的因素

窯皮的形成主要受物料的特性、窯襯的種類(lèi)、窯內(nèi)溫度和窯內(nèi)火焰形狀等因素的影響。2．1物料的特性

從熟料的三率值講，KH值高，C3S的含量就增多，C2S的含量相對(duì)減少，物料不易煅燒，形成的液相量就少，不易掛窯皮，反之則易掛窯皮.2．2窯襯的種類(lèi)

不同的耐火磚其性能各不相同，掛窯皮的性能也有很大的差異。就窯內(nèi)燒成帶用磚及其窯皮易掛性來(lái)講，目前國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)可的是鎂鉻磚。第46頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．3窯內(nèi)溫度

窯皮的形成取決于窯內(nèi)的液相量，而液相的出現(xiàn)既與熟料三率值有關(guān)，又與窯內(nèi)溫度有關(guān)。一般認(rèn)為水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度在1380～1450℃較