【正文】 我認為機械方面不會涉及，在熱工設備中考察 三、回轉(zhuǎn)窯的功能 回轉(zhuǎn)窯作為水泥熟料礦物最終形成的煅燒設備，一直單獨承擔著水泥生產(chǎn)過程中的熟料煅燒任務。 第三節(jié) 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的煅燒 一、回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu) 為使回轉(zhuǎn)窯筒體適應各帶物料反應的不同要求，往往將筒體做成各種 形狀。 ②． R2O 的堿性比 CaO 強，會取代 CaO 與熟料礦物 C2S、 C3A反應生成 KC22S12 和NC8A3，析出 CaO，使 C2S 再難吸收 CaO 形成 C3S，并增加 fCaO 的含量，從而降低熟料質(zhì)量。 2．微量堿的作用 微量的堿能降低共熔溫度，降低熟料燒成溫度，增加液相量，起助熔作用， 對熟料性能并不造成多少危害。粘土和石灰石中的長石、云母等雜質(zhì)是含堿的鋁酸鹽。 氟硫復合礦化劑對窯襯有腐蝕，對大氣有污染。一般 KH 偏低、煅燒溫度偏低、窯內(nèi)出現(xiàn)還原氣氛、鋁率偏高時，易出現(xiàn)閃凝現(xiàn)象。 最常用的復合礦化劑為氟化鈣和石膏復合礦化劑。 3．意義：增加產(chǎn)量 510%，節(jié)約綜合能耗 1015%，是提高產(chǎn)、質(zhì)量，降能耗的有效措施。 第二節(jié) 微量元素和礦化劑對熟料煅燒和質(zhì)量的影響 1．礦化劑：在生料中加入某種物質(zhì)，這種物質(zhì)在煅燒過程中能加速熟料礦物的形成，而本身不參加反應，或只參加中間物反應，這種物質(zhì)稱為礦化劑。 冷卻機形式：單筒、多筒、篦式 衡量冷卻機的優(yōu)缺點的準則： ①．冷卻機的熱量回收； ②．冷卻后熟料溫度； ③．動力消耗、設備重量、配套收 塵設備投資、占地在，面積 2．熟料形成熱：指在一定生產(chǎn)條件下，用某一基準溫度 (一般是 0℃ 或 20℃ )的干燥物料，在沒有任何物料和質(zhì)量損失的重要依據(jù)下，制成 1kg 同溫度的熟料所需要的熱量。 2．改善熟料的易磨性 ①．快冷熟料玻璃體含量高，同時造成熟料產(chǎn)生內(nèi)應力，缺陷多； ②．快冷使熟料礦物晶體保持細小，易磨。 ④．急冷使熟料中 C3A 結(jié)晶體減少。 急冷使 C3S 晶體細小，可提高熟料質(zhì)量。 五、熟料的冷卻 在水泥 生產(chǎn)中，一般均采用快冷，其作用有： 1．提高熟料質(zhì)量。 平衡冷卻 (慢冷 )：冷卻速度非常慢，使固液相反應充分進行。 6．反應物存在的 狀態(tài) 五、熟料的冷卻 冷卻的目的在于，回收熟料帶走的余熱，預熱入窯二次空氣，提高窯的熱效率；迅速冷卻熟料以改善熟料質(zhì)量與易磨性；降低熟料溫度，便于熟料的運輸、貯存與粉磨。 5．氧化鈣溶解于熟料液相的速率 C3S 的形成主要是在液相中，由 fCaO+C2S 形成，因而溶于液相速率對 C3S 形成有重要影響。 d) 其它 第一節(jié) 生料在煅燒過程中的物理與化學變化 4．液相的表面張力 液相表面張力愈小，愈容易潤濕熟料顆粒或固相物質(zhì)，有利于固相反應與固液相反應，促進熟料礦物特別是 C3S 的形成。 a) CaO 離解為 Ca2+離子； b) SiO2 主要離解為 SiO44陰離子團。 (T↑ → 離子動能↑ → 相互間作用力↓ ) ②．液相組成。 影響液相粘度的因素： ①．溫度。 影響液相量的因素：生料成分、燒成溫度。 燒結(jié)范圍還和液相粘度、表面張力及這些性質(zhì)隨溫度而變化的情況有關(guān)。 生料中的液相量隨溫度升高而緩慢增加，其燒結(jié)范圍就較寬；如生料中液相量隨溫度升高而增加很快，則其燒結(jié)范圍就較窄。 液相量↑ → 能溶解的 C2S、 CaO 亦↑ → 形成 C3S 快； 液相量↑↑ → 易結(jié)大塊，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)圈。礦化劑和微量元素對降低共熔溫度有一定作用。 1．最低共熔溫度 最低共熔溫度：物料在加熱過程中，兩種或兩種以上組分開始出現(xiàn)液相時的溫度。分為三個階段： a) 1300℃時， Ca2+與 SiO44離子形成阿利特晶核； b) 13001450℃：晶核形成與晶體長大同時進行。 ③．阿利特形成：另一部分 Ca2+與 SiO44離子參與 C2S 吸收 fCaO 形成阿利特。 ②．貝利物再結(jié)晶：液相出現(xiàn)后， C2S 與 fCaO 都開始逐步溶解于液相中，并以 Ca2+與 SiO44離子狀態(tài)進行擴散，一部分 Ca2+與 SiO44離子參與貝利特的再結(jié)晶。 ①．熟料燒結(jié)：在高溫液相表面張力作用下，物料由疏松狀態(tài)逐漸聚結(jié)成色澤灰黑、結(jié)構(gòu)致密、粒度均齊的熟料的過程，稱為熟料燒結(jié)或結(jié)粒的過程。 四、液相和熟料的燒結(jié) 當物料溫度升高到 12501280℃時，即達到其最低共熔溫度，開始出現(xiàn)以氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣為主的液相，液相的組分中還有氧化鎂和堿等。 急劇煅燒：熱力梯度大，升溫快，使脫水、 CaCO3 分解重合，新生態(tài)，活性高。提高反應溫度，可加速固相反應。 生料的均勻性好，即生料內(nèi)各組分混合均勻，這就可以增加各組分之間的接觸，所以能加速固相反應。 但是，當生料磨細到一定程度后，如繼續(xù)再細磨，則對固相反應的速率增加不明顯，而磨機產(chǎn)量卻大大降低，粉磨電耗劇增。對于粒狀物料，反應首先是通過顆粒間的接觸點或面進行，隨后是反應物通過產(chǎn)物層進行擴散遷移，因此，固相反應一般包括界面上的反應和物質(zhì)遷移兩個過程。 由于固體原子、分子或離子之間具有很大的作用力，因此固相反應的反應活性較低，反應速率較慢。 固相反應：是指固態(tài)物質(zhì)間發(fā)生的化學反應，有時也有氣相或液相參與，而作用物和產(chǎn)物中都有固相。 若粘土質(zhì)原料的主導礦物是活性活性大的高嶺土，由于其容易和分解產(chǎn)物 CaO 直接進行固相反應生成低鈣礦物，可加速 CaCO3 的分解反應。是決定分解速度的一個非常重要因素。 ④．生料懸浮分散程度。 ③．生料細度和顆粒級配。 ②．石灰石的種類和物理性質(zhì)。 加強通風，及時排出反應生成的 CO2 氣體，可加速分解反應。 3．影響碳酸鈣分解反應的因素 ①．反應條件。 ②．立窯和立波爾窯：生料需成球，由于球徑較大，故傳熱速率慢，傳質(zhì)阻力很大，所以 CaCO3 分解速率取決于傳熱和傳質(zhì)過程。 ① 回轉(zhuǎn)窯：生料粉粒徑小，傳質(zhì)過程快；但物料呈堆積狀態(tài)，傳熱面積小，傳熱系數(shù)不高，故傳熱速率慢。 碳酸鈣的分解過程 五個過程中，傳熱和傳質(zhì)皆為物理傳遞過程，僅有一個化學反應過程。方解石的結(jié)晶程度高，晶粒粗大，則分解溫度高；相反，微晶或隱晶質(zhì)礦物的分解溫度低。約占預分解窯的1/2，濕法 1/3 ③．燒失量大：純 CaCO3 為 44%，一般在 40%左右，與石灰質(zhì)原料的品質(zhì)有關(guān)。 T↑ ，有利反應向正方向進行，且分解速率加快 T↑↑ → 廢氣 T↑ 、熱耗↑、預熱器、分解爐易堵、結(jié)皮； 加強通風 → PCO2↓ → 有利反應向正方向進行。內(nèi)部脫水速度控制整個脫水過程，所以越細越好。 4．急燒：粘土脫水后，隨著溫度的升高，會結(jié)晶或晶型轉(zhuǎn)變，導致活性↓； 急 燒可使脫水產(chǎn)物來不急進行上述轉(zhuǎn)變，就已進入碳酸鈣分解溫度，而與分解出的 CaO均處于高活性狀態(tài)，而易于反應，有利熟料的形成。 粘土中的化合水： ①．晶體配位水：以 OH形式存在， 400600℃以上才能脫去； ②．層間吸附水：以 H2O 形式存在， 100℃ 即可脫去。 第一節(jié) 生料在 煅燒過程中的物理與化學變化 一、干燥和脫水 干燥：物料中自由水的蒸發(fā)。 燒成帶長度取決于火焰長度，一般為火焰長度的 倍。為保證 C3S 形成：保證該帶一定溫度，因C3S 的生成速度隨溫度的升高而激增；保證該帶一定長度，使 C3S 的化學反應盡量完全，使熟料中的 fCaO 的含量最少。一般情況下，可根據(jù)黑影的位置來判斷窯內(nèi)物料的運動情況 及放熱反應帶的位置，進而判斷窯內(nèi)溫度的高低。 4．放熱反應帶 (過渡帶 ) 物料： 10001300℃ 氣流： 14001600℃ 主要發(fā)生固相反應，放出大量的熱，所以此帶升溫快，較短。 此帶同時開始發(fā)生固相反應，表現(xiàn)是結(jié) SiO2 明顯增多。 物料： 150750℃ 氣流： 4001000℃ 3．碳酸鹽分解帶 物料： 7501000℃ 氣流： 10001400℃ 燒失量開始明顯減少，氧化硅開始明顯增加，碳酸鈣開始分解，由于其分解反應吸收大量熱量，所以物料升溫緩慢，此帶相對較長。 濕法長窯沿窯長劃分 如下幾帶： 1．干燥帶：濕物料在窯內(nèi)首先發(fā)生蒸發(fā)自由水的蒸發(fā)過程，當水分接近于 0 時，溫度可達 150℃左右。燃燒煙氣在向窯尾運動的過程中，將熱量傳給物料，溫度逐漸降低，最后由窯尾排出。 第五章 硅酸鹽水泥熟料的煅燒 概念：一次空氣、二次空氣、三次空氣、窯頭、窯尾、物料進窯方向、廢氣出窯方向。為了使 生料均齊，可以在生料制備過程中的四個環(huán)節(jié)采取措施。 第三節(jié) 熟料組成的選擇 確定熟料率值的依據(jù) 水泥品種 原料品質(zhì) 必須根據(jù)原料的資源情況、物理性質(zhì)、化學成分及有害成分的含量，決定是否可以使用或?qū)⒉煌贩N原料進行搭配。 ⑧．燃煤的性質(zhì)：燃煤熱值高、煤灰分少、細度細，燃燒速度快，燃燒溫度高，有利于熟料的燒成。生料煅燒過程升溫速度快，有利于提高新生態(tài)產(chǎn)物的活性，易燒性好。 ⑤．礦化劑：摻加各種礦化劑，均可改善生料的易燒性。 ④．生料的均勻性和生料粉磨細度：生料均勻性好。 ②．原料的性質(zhì)和顆粒組成：原料中石英和方解石含量多，難燒，易燒 性差；結(jié)晶質(zhì)粗粒多，易燒性差。通常熟料的煅燒溫度為 14201480℃。見書 P40 表 47。 實用易燒性：在 1350℃ 恒溫下，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒生料達 CaO=2%所需的時間。 第二節(jié) 水泥生料的易燒性 1．定義 易燒性：在固、液、氣相環(huán)境下，通過的物理化學變化，形成熟料的難易程度。 對正常運轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)窯，在燃燒溫度和系統(tǒng)通風量基本穩(wěn)定的情況下，煤粉的燃燒速度與煤粉的細度、灰分、揮發(fā)分和水分含量有關(guān)。若煙煤揮發(fā)分 =15%，則煤粉細度應控制在 %以下。 煤粉細度太粗，則燃燒不完全，增加燃料消耗； 同時，煤粉太粗，則煤灰落在熟料表面，使熟料成分不均勻，因此會降低熟料的質(zhì)量； 而且燃燒不完全的煤粉落入熟料時由于氧氣不足，不能繼續(xù)燃燒，形成還原焰，使熟料中 Fe2O3 還原成 FeO，造成黃心料，黃皮料。 揮發(fā)分對煤粉的燃盡也有直接影響，一般揮發(fā)分較高的煤形 成的焦炭疏松多孔，它的化學反應也較強。 第一節(jié) 原料 (三 )、回轉(zhuǎn)窯對燃煤的質(zhì)量要求 1．熱值 揮發(fā)分 煤的著火溫度隨揮發(fā)分增加而降低，揮發(fā)份含量高的煤著火早，而且使煤的發(fā)熱過程持續(xù)較長的距離，因此火焰長。 揮發(fā)分：煤在隔絕空氣的條件下加熱時，有機質(zhì)分解釋放出氣態(tài)和蒸氣狀物質(zhì)所占質(zhì)量百分率減去水分就是揮發(fā)分。 煤粉水分高，使燃燒速度減慢，且汽化時要吸收大量汽化熱，降低火焰溫度。 ⑥水分（ M）：燃料中的水分是指自然水分（不包括化合結(jié)晶水）。 總之，煤灰對水泥生產(chǎn)的影響是多方面的。其影響如下： ? 煤灰增加，相應地增加煤粉用量，改變工廠的物料平衡，同時會影響煤磨產(chǎn)量，有時需要放寬煤粉細度，這樣容易產(chǎn)生不完全燃燒，出現(xiàn)惡性循環(huán)。其中 S 及 A占大多數(shù)。 ? ⑤灰分：燃料燃燒后剩下的不可燃燒的雜質(zhì)稱為灰分。污染環(huán)境，腐蝕設備，影響產(chǎn)品質(zhì)量，是燃料中的有害成分。 ④硫（ S）：有三種形態(tài)，有機硫化物、金屬硫化物、無機硫化物，前兩種可揮發(fā)并參與燃燒，放出熱量，稱為可燃硫或揮發(fā)硫。 ③氧（ O）、氮（ N）：不參與燃燒，不能放出熱量。 氫含量越多，燃料的揮發(fā)分越高，越容易著火燃燒，燃燒的火焰也越長。 ②氫（ H）：是燃料中的一種可燃成分，對燃料的性質(zhì)的影 響較大。 元素分析法 用化學分析方法，分析燃料的主要元素百分數(shù)，即碳（ C）、氫（ H）、氧（ O）、氮（ N）、硫（ S）及灰分（ A）和水分（ M）等。褐煤中自然水分含量較大，性質(zhì)不穩(wěn)定，易風化或粉碎。 3 褐煤：褐煤是一種碳化程度較淺的煤，有時可清楚地看出原來的木質(zhì)痕跡。其收到基低熱值一般為 2090031400kJ/kg（ 50007500kcal/kg）?；剞D(zhuǎn)窯一般用煙煤，立窯采用無煙煤或焦煤末。 無煙煤結(jié)構(gòu)致密堅硬，含碳量高，著火溫度為 600700℃ ，燃燒火焰短，是立窯煅燒熟料的主要燃料。 1 無煙煤：無煙煤是一種碳化程度最高，干燥無灰基揮發(fā)分含量小于 10%的煤。 （一）、固體燃料煤的種類 固體燃料煤，可用無煙煤、煙煤和褐煤。(書 P39)。 (三 )、鋁質(zhì)校正原料 1．種類： 含 Al2O3 比較多的爐渣、煤矸石、鐵礬石和鋁礬土等。 一些鐵質(zhì)校正原料還會含有某些有益于熟料煅燒或不利于煅燒的微量成分，在使用中需予以注意。為了彌補這些成分的不足，一般選用鐵質(zhì)、硅質(zhì)和鋁質(zhì)三種校正原料。根據(jù)主導礦物不同，可將粘土分成高嶺石類、蒙脫石類及水云母類等