第七节 立窑.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,矿山,2,储库,3,烘干,4,粉磨,5,生料贮存及均化,6,煅烧,7,熟料、石膏、混合材库,8,水泥粉磨,9,水泥贮存及包装,机械立窑水泥生产工艺流程,广西成功爆破一,46,米高立窑水泥生产线,机立窑内物料的,烧成过程,第七节 立窑,一、立窑内物料的煅烧过程及特点,立窑内物料的煅烧水泥熟料时，生料与一定配比的煤混合均匀，成球后从窑顶喂入窑内，料球自上而下运动。助燃空气则从窑底（或腰部）鼓进，通过已经烧成的熟料颗粒间隙使熟料受到冷却，而助燃空气本身却被预热并与料球中的煤粉接触而燃烧，空气自下而上运动。由于燃料均匀掺入生料中，成球后才入窑，窑内生料和空气运动条件与回转窑不同。,在同一时间里，球料表面与中心物体的物料发生着不同的反应。,立窑自上而下分为三带：,干燥预热带,、,高温煅烧带,和,冷却带,。,为了减少化学不完全燃烧损失，在立窑生产中，总是选用挥发分低的无烟煤或焦炭作为燃料。,包式反应和郝式反应。见书,138,页。,C+CO,2,2CO,；,C+1/2O,2,CO,这两个反应又称为,包氏反应,，是在预热带产生的，生成的,CO,随气流上升，此处温度较低，气流中氧含量少，,CO,只能部分再燃烧成,CO,2,，另一部分与挥发分一样来不及燃烧便被废气带走。,在预热带，由于空气不足固定碳也会同包围它的,CO,2,及少量,O,2,作用，其化学反应式为：,在高温煅烧带内，在料球内部的固定碳与,CaCO,3,作用，其化学反应式为：,C+CaCO,3,CaO+2CO,在预热带产生的,CO,，因缺氧不能再燃烧；而在高温煅烧带内产生的,CO,，可以穿透料球直接与氧燃烧而放出热量，其化学反应式为：,2CO+O,2,2CO,2,+,热,上述反应为间接反应，又称赫氏反应。而,B.H,容克认为：在高温燃烧带内只有,57,的固定碳发生间接反应，其余的碳可与充足的,O,2,直接作用。其化学反应式为：,C+O,2,2CO,2,即认为固定碳的燃烧是间接与直接反应同时进行。,现代机械化立窑内，由于通风改善，有人认为高温煅烧带内空气充足，是不存在赫氏反应的，即使存在，也是极其微弱的。,生料球表面煤粒先烧完，因料球具有一定的空隙率，助燃空气通过料球表层的空隙进入料球心部，将球心部的煤粒继续燃烧。料球在立窑内煅烧时不能任意翻动，受热就较不均匀。为使熟料质量均匀，要求窑内有一定厚度的高温带。,注意高温煅烧带的温度和位置,，即,底火的稳定,。熟料中,C,3,S,、,C,2,S,、,C,3,A,和,C,4,AF,是这里形成的。由于目前,多采用底部或者腰部鼓风,，一般都会出现窑的周边通风强，而中心通风弱。,在立窑的高温煅烧带，燃烧过程是以料球为单位独立进行的。,尽量是窑内物料在氧化气氛下煅烧，克服立窑里因还原气氛而结大块熟料；提高冷却带熟料冷却速度，因而提高助燃空气的预热温度，有助于熟料快速烧成。,快烧快冷,是,立窑熟料优质、高产、低消耗的关键。,在操作中，加料、用风、配煤和卸料要很好地控制，做到加料、卸料，上火速度三平衡。,二、立窑的的结构,立窑,按操作方式可分为,普通立窑,和,机械化立窑,两种类型。,（一）窑体,有效高度,是指窑内装填了物料层的高度。,确定高度的原则,是保证熟料的充分烧成和熟料的充分冷却。,立窑,产量的决定因素之一,是窑内径的大小。扩大立窑内径，窑的容积增大，可望提高熟料产量。,立窑,由于料球在煅烧过程中水分蒸发，粘土矿物脱水分解，碳酸盐分解及物料烧结等反应，体积发生收缩。使窑内物料和窑壁之间出现环形缝隙，造成边风过剩而中心部位空气不足，对于物料的煅烧及冷却不利。解决的方法是将窑的干燥预热带扩大成喇叭口（即倒锥形）。,立窑高度与内径的比称为,高径比,。它与煅烧工艺、操作技术、窑的直径等有关。立窑高度也,不宜太矮，否则缩短了冷却带,，使熟料冷却差、助燃空气预热温度降低，影响熟料的烧成。,对窑体的要求是,能耐高温、散热少、不漏风，并具有一定的强度。,（二）成球和加料装置,生料与一定配比的煤混合均匀，成球后入窑煅烧。普通采用成球盘，球粒较均匀，水分较低，强度较高，成球质量好。,近年来，立窑采用预加水成球技术。,所谓,预加水成球,是使生料先在预湿双轴搅拌机里与水充分拌和成潮湿状物料后，再进入成球盘。生料预先经过搅拌机自动控制喷雾加水均匀搅拌，形成球核，再进入成球盘后迅速形成所需粒径和一定强度和孔隙率的球料。,成 球 盘,成球后的料球，借装在窑罩内的回转下料器均匀撒布在窑面上，加料要求轻撒薄盖，布料均匀。这样可使窑内通风阻力分布均匀，横截面上风速均匀。,回转下料机是由马达、集料斗（无底盘）和下料溜子组成。,回转下料器加料的,轴心必须在窑体喇叭口的轴线上,，防止加料不均匀，造成立窑煅烧的偏火。,料仓,稳量螺旋输送机,冲量流量计,预加水搅拌机,成球盘,（三）卸料装置,机械化立窑采用连续卸料方式，物料徐徐沉落，窑内始终填满物料，,物料煅烧速度和卸料速度相均衡,，高温带位置和厚度能保持稳定，高温带热力强度高，熟料质量好、产量高，窑壁辐射热损失较小。近年来，对塔式卸料篦子进行改进。,对卸料篦子结构要求是：,能在窑的整个横截面上连续均匀的卸出熟料；,能破碎大块的熟料；,能将鼓入的风均匀地分布于窑内横截面；,本身要坚固耐磨；,要有可调速，能逆运转的传动机构。,1,、盘式卸料篦子,图,2-111,为盘式卸料篦子的结构图，它是一个以慢速回转的、坚固的铸钢圆盘。（,P142,）,2,、塔式卸料篦子,图,2-112,为塔式卸料篦子。其外形象锥形塔，由一根回转立轴支承轮毂和托盘所组成。（,P142,）,改进后的新式篦子，如图,2-113,所示。（,P143,）,新 型 齿 塔,3,、辊式卸料篦子,通常有回转辊式和摆辊式两种类型，均由四根带齿的辊子组成。图,2-114,为摆辊式卸料篦子（,P143,）。回转辊式篦子工作原理与双辊式破碎机相似。,4,、往复式卸料篦子,往复式卸料篦子是由两块半圆形带齿的篦板组成。篦板上有卸料孔。当篦板作周期性的相对往复运动时，熟料受挤压而被破碎，由卸料孔卸出。往复式卸料篦子有机械传动和液压传动两种。,（四）密封装置,立窑采用机械鼓风，风压较高。窑低漏风，一方面会使入窑的助燃空气量减少，影响熟料产质量；另一方面造成粉尘飞扬，恶化操作环境，料耗、热耗也会升高。,近年来推广采用料封管卸料装置，它具有结构简单、体型小、易制造、电耗低、锁风效果好、操作维修方便、易损磨件小以及控制可靠等优点。料封管密封装置是立窑的锁风和出料器。它是由料封管、自动控制的电磁振动节流器和收尘器三部分组成。如图,2-116,所示。（,P145,）,（五）通风装置,1,、烟囱,它是排除立窑废气的装置。,烟囱愈高，抽力越大。,烟囱的,直径决定于排除的废气量,。,废气中含有粒度很细的窑灰，需要收尘。大多数立窑烟囱是设置沉降室除尘的。,2,、鼓风方式,根据风管插入窑体的位置可分为,底部鼓风,和,腰部鼓风,两种基本鼓风方式。,底部鼓风,是将总风管引至窑体底部，从卸料篦子下受料斗的两侧鼓风入窑。,腰部鼓风,是将总风管环绕窑身中部，从风管上沿窑体均匀设置的风嘴鼓风入窑，风嘴正对立窑横截面中心，所以腰部鼓风属于周边鼓风方式。,因为立窑横截面中心流体阻力较大，中心通风差，采用中心鼓风方式有利均匀送风。采用腰部鼓风时，要将空气喷射到窑体中心，否则反而会造成横截面边风更过剩。,三、窑的工作原理,（一）立窑内物料的运动,机械化立窑中物料的运动速度，主要决定于卸料的速度。,（二）立窑内气体的流动,立窑中气体的流动有几个显著的,特点,：,1,、气体自下而上流动过程中，温度和组成都在变化。,2,、立窑中沿横截面的气体分布往往很不均匀。,3,、气体流过立窑的阻力损失比较大，一般达到,15,25kPa,。,成球质量对于立窑通风至关重要，,立窑对料球质量的要求是：,具有一定的强度。,具有一定的孔隙率。,料球水分要适当，加水要均匀。,料球粒度均匀、大小适宜、球粒圆滑。,（三）立窑内燃料的燃烧,用立窑煅烧熟料，常用挥发分低的无烟煤或焦炭屑作燃料。,对煤的要求是,：要求煤的挥发分低、灰分少。,准确配煤和控制煤的粒度很重要，这关系到煤的燃烧速度，高温煅烧带即底火的厚度，料球在煅烧过程中的透气性等。一般料球粒径为,5,15mm,时，无烟煤的粒度控制在,5mm,以下，其中小于,3mm,的应占,80,以上。若煤的热值低，煤粒应相应粗一些，掺煤量也相应多一些，使高温煅烧带厚些，保证料球被烧熟。料球粒径小，烧熟所需时间短，高温煅烧带可薄些，煤粒适当小些或采用黑生料煅烧熟料。,总之，控制不同煤的粒度，是为了获得合理的高温煅烧带即底火，以及料球有较好的透气性，保证熟料优质高产。,燃料燃烧时应尽量避免化学不完全燃烧和机械不完全燃烧损失。,（四）立窑内的传热,立窑内各带传热情况不同，,在预热带,，热烟气以对流及辐射方式传热给生料球，料球表面再以传导方式向料球中心传热。由于预热带的温度较低，气流速度较大，因此,以对流传热为主,。高温煅烧带，燃烧着的煤粒以传导方式直接传热给物料，高温烟气以对流及辐射方式传热给物料。但由于气体辐射层厚度很小，,CO,2,及,H,2,O,含量低，故辐射传热仍不是主要的。,高温煅烧带中料球表面温度决定于内部及外部热交换的情况,，而在,冷却带，热物料则以对流方式传热给空气。,现代节能型机立窑窑温控制示意图,（五）国内立窑熟料单位热耗水平及降低热耗的节能措施,1.,国内立窑熟料热耗水平。,见表,2-42,（,P153,）,2,、降低立窑熟料热耗的主要措施,采用料煤分别粉磨工艺。,采用复合矿化剂、炭化煤球渣、煤渣配料。,采用预加水成球技术，提高成球质量。,合理操作，均匀加料和卸料，稳定窑的热工制度。,进行窑体综合改造，选用合适的喇叭口角度；改进卸料篦子，加厚窑体隔热保温。,完善煤料配合设备。,采用原燃料简单均化技术。,采用仪表、微机监测控制立窑煅烧过程。,机立窑内物料的烧成过程,沿窑的高度方向，大致可为如下三个阶段：预热带、烧成带、冷却带。,(1),预热带,（又称“预烧带”，包括预湿、预热、干燥和分解反应）,料层的最上部分处于喇叭口内，料层约为,0.5-1.0m,厚，其料层温度从室温到,1000,，为干燥预热分解阶段。预热带高度与煅烧操作方法和扩大口高度等有关。如浅暗火操作方法比暗火操作预热带短，一般预热带高度约占全窑高度的,5,-10,。,(2),烧成带,（又称烧结带、高温带，俗称底火）,位置,烧成带的位置位于喇叭口附近，料层约为,0.5-0.8m,厚，温度,1300-450-1300,。,机立窑烧成带位置和厚度,会因料、煤、风与操作的变化而变动。一般为仅占窑高,10,-15,，中心部位厚度为,1.0m,左右为宜。,略呈锅底状,。,生料球在烧成带收缩情况,机立窑的料球收缩率为,24,-32,。料球收缩率的大小与成球水分、原料性质、料球孔隙率、窑的尺寸形状以煅烧时料球液相量等因素有关。为适应烧成带料球体积收缩的这一实际情况，故立窑基本上都采取上口扩大,(,俗称喇叭口,),形式。,物体在烧成带的停留时间,料球在烧成带停留时间一般为,25min,左右。为使物料在烧成带有一定的停留时间，保证其烧成反应能充分进行，必须使烧成带有一定的高度，还要将,煤的粒度、鼓风压力和通风情况,加以综合考虑。但是机立窑中料球如果在烧成带,停留时间过长，易产生过烧，引起结大块、炼边、甚至架窑，反而影响产质量，增加不必要的能耗,。,过短，将漏生。,冷却带处于烧成带以下至窑底，约占总高度的,80,，所以机立窑熟料可冷至较低温度。不同的厂家出窑熟料温度相差很大，低的仅,100,左右，高的近,300,。,有的单位认为：冷却带的比例占得太大，因此将冷却带的高度有所降低，预热带、烧成带也从原先的,5,-10,、,10,-15,的比例分别增加至,10,-15,、,15,-20,。,(3),冷却带,白生料法,黑生料法,全黑生料法 半黑生料法,差热煅烧法,煤料分别粉磨法,机立窑的煅烧方法,立窑的成球工艺,(1),生料球的质量要求,具有一定的机械强度,在,lm,高处自由落下不碎或,9-l0mm,直径料球承受压力为,400-500g/,个为宜。,具有一定的气孔率,热稳定性与气孔率有关，要求气孔率,30,-35,为宜。,料球粒度大小要适当,粒度均匀，料球直径控制在,8-12mm,为宜，同时要求级配合理。,适当的水分,12,-14,为宜。,热稳定性好,指料球在受热过程中抵抗炸裂的能力。,(2),成球工艺,普通成球,预加水成球,(1),提高生料及料球的均质性 料球水分分布均匀；提高了外加煤的均化程度,消除了成球岗位粉尘污染,(3),提高了成球盘的产量 成球时间缩短,20-30s,，成球能力提高,28,-33,，解决了成球盘规格小，产量跟不上的问题。,(4),预加水成球能适应塑性差的原料成球,立窑新技术简介,晶种技术,小料球快速煅烧技术,用,5mm,2mm,占,90%,以上的料球入窑煅烧，有如下优点：,粒度均匀，阻力小，有利通风；,球径小，传热系数大，内外温差小，减小爆破率；,球径小，耐磨性，防止因磨擦引起粉料而增加料层阻力；,料球碳酸盐分解加速，如,1000,时，,5mm,料球的分解率是,10mm,和,15mm,的,1.35,和,1.67,倍。,产量提高，如,5mm,料球煅烧时产量为,100%,，改为,10-15mm,料球时，产量为,78.5%,，下降了,20%,以上。,现代化立窑,1,）原燃料、半成品、成品均化系统完善,原料有自己的矿山或稳定的供矿点；煤有稳定的供矿点或供矿点尽可能少；有完备的预均化和均化设施；主要环节能实现自动控制。,2,）现代化的技术和技术装备,立窑结构合理（窑型、扩大角、高径比、最新型炉篦子、合适风机）；应用新技术、新设备；对立窑各主要热工参数有仪表进行连续监控，有自动调偏火等,3,）技术指标先进,熟料质量与先进旋窑相当，能稳定生产,42.5,等级以上硅酸盐水泥；合格率,98%,以上，出厂合格率,100%,；热耗,3500kJ/kg-,熟料；设备运转率高（,98%,）,；全员劳动生产率,800t/(,人,年,),。,4,）自动化水平较高,生料配料、水泥配料、预加水成球、立窑卸料自动控制准确完善；立窑热工仪表完善、仪表控制稳定底火、自动纠偏火准确迅速；主要工序的产质量及有关参数和设备运行情况进行联网，以便中央控制及管理。,5,）实施科学管理，质量管理严格,在完善的质量管理和质量保证体系，通过了,GB/T19009,ISO9002,质量认证；化验室检测手段准确、快速、先进；用现代化的管理模式进行管理企业。,6,）有适当的经济规模,日产,1000t,（年产,30,万,t,、三窑两磨）较为合适；电耗,80kWh/t,。,7,）文明生产,清洁生产，环境好。,8,）职工整体素质高,领导、技术人员、职工,水平料封工作图,