【正文】 普通硅酸鹽水泥機械立窯設(shè)計計劃書第1章 概 述立窯內(nèi)的煅燒過程，對于每個料球，仍然經(jīng)歷著生料的干燥、預(yù)熱、分解、固相反應(yīng)、燒成、冷卻等各階段。從料球表面逐漸向內(nèi)部進行的：首先，熱氣流向表面?zhèn)鳠?，使表面向?nèi)部擴散。其次，料球表面煤粒達到燃點，與氣流中氧氣反應(yīng)燃燒，隨著氧氣自料球表面向內(nèi)部擴散，燃料不斷燃燒，料球溫度逐漸提高，煤粒的燃燒與生料碳酸鈣的分解同時進行。第三，碳酸鈣分解的二氧化碳與燃燒產(chǎn)物一氧化碳、二氧化碳等由料球內(nèi)部向外擴散，并從表面擴散至氣流中。第四，隨著碳酸鈣分解與燃料燃燒，溫度繼續(xù)升高，固相反應(yīng)與固液相反應(yīng)也同樣從料球表面向中心推進；逐漸完成熟料的燒成過程。第五，燒成各個料球反應(yīng)的各階段是相互交叉進行的。立窯煅燒熟料的過程，大致可分為預(yù)燒帶、燒成帶和冷卻帶。但是窯內(nèi)各帶之間并不存在一個明顯的界限。為此，不可能象回轉(zhuǎn)窯那樣可以比較清楚地劃分窯內(nèi)各帶，以及從各帶通風等方面闡述立窯煅燒熟料的特點。同時，各帶所占的高度比例也是根據(jù)設(shè)備、操作方法不同而變。例如，提高風壓，冷卻帶將加長，其它兩帶縮短；采用暗火操作，預(yù)熱帶將加長。 燃料燃燒立窯內(nèi)燃料與生料一起成球入窯，并與冷空氣逆向而行。隨著料球向下移動，水分蒸發(fā)，料球預(yù)熱、分解，燃料揮發(fā)物逐漸揮發(fā)，向上流動的空氣與生料、燃料反應(yīng)，氧氣濃度逐漸降低。由于高溫帶生料中碳酸鈣的分解產(chǎn)物二氧化碳分壓隨溫度提高而增加，氧氣高溫帶料球內(nèi)部以“郝氏反應(yīng)”為主，反應(yīng)式如下： CaCO3→CaO+CO2 （11） CO2+C→2CO （12） CaCO3+C→CaO+2CO （13）在氧氣濃度較低，碳酸鈣分解產(chǎn)物CO2與燃燒產(chǎn)物CO2遇到料球中灼熱的煤（或碳）時，將發(fā)生“包氏反應(yīng)”，其反應(yīng)式為： CO2+C→2CO （吸熱反應(yīng)） （14）在氧氣濃度較高的料球表面的煤以及經(jīng)“郝氏反應(yīng)”與“包氏反應(yīng)”生成的CO，將發(fā)生下列反應(yīng)： C+O2→CO2 （放熱反應(yīng)） （15）2CO+O2→2CO2（放熱反應(yīng)） （16）立窯高溫帶下部氧氣濃度較高時，燃料已接近燃燒完畢，而立窯上部，揮發(fā)物的燃燒、CO以及碳的燃燒又發(fā)生在缺氧的條件下，因此，這是立窯內(nèi)燃料易于燃燒不完全，出窯廢氣中一氧化碳濃度較回轉(zhuǎn)窯高的主要原因；也是立窯煅燒適宜于用無煙煤而不宜于用煙煤的原因。由于立窯窯壁邊壁效應(yīng)的影響，通常窯邊部通風較中部為好，使中部燃料燃燒處于缺氧狀態(tài)。由此可知，立窯內(nèi)的燃料燃燒是在料球內(nèi)部中心缺氧、窯上部和窯中部缺氧的條件下進行的。因此，如不采取各種有效措施，立窯的化學不完全燃燒將成為立窯熱耗高的主要原因之一。 傳熱立窯內(nèi)堆滿料球，氣流與物料直接接觸，相當于物料直接接觸，相當于顆粒層傳熱，因而立窯內(nèi)以對流可傳導傳熱為主，不同于回轉(zhuǎn)窯。立窯內(nèi)由于物料煅燒各階段的反應(yīng)與燃料燃燒幾乎是同時進行的。固相反應(yīng)放熱效應(yīng)的熱利用比較充分，表面散熱較小，又沒有空洞(暗火操作)，特別是立窯內(nèi)料球中生料的分解和碳粒子的燃燒形成的多孔結(jié)構(gòu)，使立窯內(nèi)基本上是以無焰燃燒進行的，這對傳熱過程非常有利了。因此，立窯的熱效率較高，其單位熟料熱耗較低，可以低達28002880kJ/kg熟料（9670690kcal/kg熟料）。 通風立窯內(nèi)充滿料球，料球之間的空隙產(chǎn)生的通風阻力較料球與窯內(nèi)產(chǎn)生的阻力為大，特別是料球在煅燒過程中，熟料會因燒結(jié)產(chǎn)生收縮，從而使料球與窯內(nèi)壁間的空隙更大而不足造成邊風過剩。同時，窯中心部分燃料燃燒過程易于產(chǎn)生還原氣氛，因而當窯中心、供氧不足時，一氧化碳濃度高至一定程度，物料中氧化鐵會還原成FeO，形成FeO?SiO2與2FeO?SiO2等的低熔液相，易使料球粘結(jié)成大塊，進一步使窯中部通風不良。若原料質(zhì)量差或成球不良等會加劇這一過程。因此，立窯在同一截面上的通風阻力是不同的。通風不均，中部通風不良，邊風過剩是立窯常出現(xiàn)的主要問題之一，也是影響立窯熟料質(zhì)量的主要原因之一。立窯是一種填滿料球的豎式固定床煅燒設(shè)備內(nèi)襯耐火材料。分普通立窯和機械化立窯。含煤的生料球從窯頂喂入，空氣從窯下部用高壓風機鼓入，窯內(nèi)物料借自重自上而下移動。料球在窯內(nèi)經(jīng)預(yù)熱、分解、燒成和冷卻等一系列物理、化學變化，形成熟料，從窯底部卸出。廢氣經(jīng)窯罩、煙囪排出。立窯具有熱耗小，結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，單位投資少，省鋼材，建廠快等優(yōu)點，因而適宜于地方規(guī)模較小、交通不便和邊遠地區(qū)建廠，以滿足當?shù)鼗窘ㄔO(shè)和民用建設(shè)的需要。但由于立窯廠規(guī)模較小，勞動生產(chǎn)率較低，特別是建廠條件和原材料、燃料運輸費用較高等，致使水泥成本較高。另外，因立窯煅燒溫度不均，對熟料質(zhì)量有一定影響。 立窯的結(jié)構(gòu)機械立窯是指機械加料和機械卸料的立窯。除窯體本身外，包括喂料裝置、卸料篦子和卸料密封裝置等三部分。 喂料裝置在立窯的窯罩內(nèi)安裝一個回轉(zhuǎn)撒料溜子，將料球均勻地撒在窯面上。喂料裝置有單撒料溜子和雙撒料溜子兩種。單撒料溜子的傾角可通過手動或電動操縱改變?nèi)隽宵c，也可以將不同含煤量的料球交替撒入窯的邊部和中部，以滿足差熱煅燒的需要。雙撒料溜子可以同時將邊料和中料撒入窯內(nèi)，但需采用雙供料系統(tǒng)。 卸料篦子機械化立窯的卸料篦子有塔式、塔盤式、往復(fù)式、輥式、盤式等數(shù)種。本文為改進后的塔蓖結(jié)構(gòu)，用雙偏心結(jié)構(gòu)，改善立軸受力情況，軸承使用壽命較長，篦子為整體鑄造，具有強度高，通風面積大，維修方便等優(yōu)點；同時，熟料經(jīng)顎板間受擠壓破碎后卸出，出料粒度約為100mm，能保證熟料有控制地卸出，而不受熟料燒結(jié)情況、粒度、或松散性的影響。這種篦子通風、卸料較均勻（特別是立窯中塔式篦子使中部料層較薄而暖和通風不均的影響），出料粒度較小，雖篦子及傳動裝置的結(jié)構(gòu)與加工較為復(fù)雜，仍是目前使用比較廣泛的一種形式。往復(fù)式、輥式、盤式等卸料篦子，由于不易控制卸料，出料粒度較大，且通風均勻性不如塔式篦子而逐漸被塔式篦子所取代。該裝置的作用是防止卸料時鼓入窯內(nèi)的空氣隨熟料卸出。目前采用的主要是料封式卸料器，過去曾用三道閘門，或四道閘門，現(xiàn)已逐漸淘汰。料封式卸料由我國水泥工藝設(shè)計院所發(fā)明。這種裝置是利用卸料管中的物料來鎖風。料風管內(nèi)料柱高度變化所顯示的風壓差通過電控線路自動控制：當料柱到一定的高度后開始卸料；料柱下降到一定高度后停止卸料。應(yīng)該指出，料封式卸料器的高度和直徑要適當，直徑愈大，漏風愈嚴重；直徑愈小，愈易拱料，一般如卸料粒度小于300mm，料風管直徑為350mm左右；如卸料粒度小于300mmm，則料風管直徑為300mm左右。如卸料粒度過大，否則應(yīng)加一水平料封。料封管傾角，要注意物料能自由卸料，通常應(yīng)大于55186。60186。為了消除偶然出現(xiàn)的拱料，料風管上可裝震動器。第2章 立窯的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算機械立窯的規(guī)格以窯的有效直徑（內(nèi)徑D）和有效高度（C）來表示，10m塔式機械立窯表示有效內(nèi)徑為3m，有效高度為10m。立窯的規(guī)格是根據(jù)水泥的年產(chǎn)量要求選定的，因此機械立窯的結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)滿足窯的生產(chǎn)能力，盡可能達到高產(chǎn)的目的。機械立窯的主要結(jié)構(gòu)尺寸是窯徑和窯體擴大口尺寸。 窯的內(nèi)徑和高度立窯的產(chǎn)量與煅燒帶截面積成正比，亦即與立窯內(nèi)徑的平方成正比。立窯的內(nèi)徑可按下式計算： （21）式中：D——立窯煅燒內(nèi)徑，m； G——要求熟料小時產(chǎn)量，kg/h； GF——立窯煅燒帶單位截面積產(chǎn)量，機械立窯取GF=1700kg/m2h則：（23）（22）立窯內(nèi)徑愈大，產(chǎn)量愈高，但內(nèi)徑過大，窯截面的通風、煅燒和卸料都不易均勻。立窯的內(nèi)徑確定之后，可根據(jù)立窯的高徑比確定立窯的高度。目前國內(nèi)生產(chǎn)的機械立窯高徑比一般為34，立窯的高徑比取決于物料在窯內(nèi)預(yù)熱、分解、燒成及冷卻各帶所需要停留的時間，高徑比過大通風電阻力增加，風機電耗增高，并影響煅燒速度；高徑比過低，窯斷面通風不均，熟料煅燒不穩(wěn)，并會使熟料冷卻不良，熱損失增加。對于D=，相應(yīng)取C= 喇叭口尺寸計算立窯窯口擴大內(nèi)徑主要取決于料球的線收縮率，鼓風能力及操作情況，喇叭