《水泥设备》PPT课件.ppt

回转窑,回转窑燃烧系统,1,2,功能,燃烧器、换热器、反应器、和输送器,一、回转窑的结构,回转窑的主体部分是圆筒体。一般是用不同厚度的A3钢板，先卷制成一段一段的圆筒段带，然后再焊接成要求长度的长筒体。 生产窑的尺寸：直径约27m，长度约30230m，窑体钢板厚度通过计算确定，通常采用18、20、25、28和32mm几种规格； 在应力集中的段带(如轮带处)钢板厚度可用到4075mm 窑体倾斜放置，冷端高，热端低，斜度约为35。便于物料输送。,托轮、挡轮,窑筒体借助轮带支撑在成对的托轮上，托轮固定在混凝土基础的架子上，托轮共有29对。 为了限制并检验窑体在加热与运转时的纵向移动，在传动设备附近的轮带两侧还安装了一对挡轮,轮带,轮带是套在窑壳上，它与窑壳间并没有固定，窑壳与轮带之间是加有一块铁板隔开，使轮带与窑壳间保留一定间隙，不能太大也不能过小。如果间隙太小，窑壳的膨胀受到轮带的限制，窑砖容易破坏。如果间隙太大，窑壳与轮带间相对移动、磨擦也会使窑壳的椭圆变形更加严重。通常要在二者间加润滑油。可以通过窑壳与轮带间的相对运动来凭估计窑壳的椭圆变形程度。,托轮,通常托轮要比轮带宽50-100mm毫米左右，滚轮轴承是采用巴氏合金，如果轴承失去润滑，会使轴承因温度过高而烧坏。在轴承处都有冷却水进行循环冷却。为减少窑壳对轮带的热辐射，造成托轮温度过高，在二者之间都加有隔热板来减少热辐射。,支撑结构示意图,止推滚轮就是限制旋窑上下移动的极限开关。滚轮只是起到阻挡的作用，滚轮本身并没有动力。窑体的上下移动是靠滚轮的偏位，将托轮与窑的中心线有一定角度，让托轮给窑体有向上的力，使窑壳上移。有时撒一些生料粉或将托轮擦干净，增大其磨擦系数，也可使窑体上移。 机械挡轮，液压挡轮,传动,回转窑借助安装在筒体中部或略近窑尾的大齿轮带动，转速不高，约14rmin 有机械传动和液压传动两类。机械传动需要减速比很大的减速机，将主电机的高速旋转传给小齿轮，再与筒体上大齿轮啮合而带动窑回转。,辅助引擎 辅助引擎主要是为防止突然断电，窑体在高温、重载(窑内有较多的余料)的情况下发生变形，厂中设有余热发电及重油发电设备，停电后，自发的电还可以供窑系统工作用，停电对窑内生产的影响小一些。在砌砖或检修时要用辅助引擎进行带动。开窑时也要用辅助马达来帮助起动，这样可以减少开窑起动时的能耗。辅助马达与主减速机之间还设有一个辅助减速机。,保证装置,回转窑在运行时往往需要改变转速，故传动系统中还应有无级变速装置。同时为避免临时断电停窑或事故停窑，筒体热重力变形造成的弯曲需要设置辅助传动设备，在断电时能维持窑每小时14r的慢转。,大齿轮都尺寸比较大，一般都由两半(或者更多块)经螺栓联接组成，A厂的环齿轮通过弹簧片与窑壳连接，这样具有一定的弹性，可以减少因开、停窑时对大小齿轮的冲击。,润滑冷却系统 在大小齿轮间设有自动喷油装置，对齿轮进行润滑。每班的现场人员要检查齿轮零件及润滑情况，齿轮的润滑情况。齿轮处的冷却是靠润滑油来冷却。,主电机功率,密封装置,热工稳定就是保持煤、风、料的合理配合关系，为了防止随机性漏风、漏料，在窑尾与烟室连接处以及回转筒体与窑头的接合处均应装有密封装置。 密封装置除要求有良好密封性能外还要对筒体变形有一定的适应性，耐高温与粉尘的能力强，而且结构简单、维修方使，便宜。,1. 迷宫式密封， 它可以分为轴向式密封与径向式密封两种。 2. 带有石棉绳的端面磨擦式密封 3. 石墨块(铸铁、铜)磨擦式密封,密封种类,常用的密封装置类型主要有迷宫式和接触式两大类。每类又有径向密封和轴向密封之分 迷宫式密封装置是利用空气多次通过曲折通道增大流动阻力而防止漏风的。,接触式密封,接触式密封装置是用铸铁摩擦密封板。筒体一圈有几块联接摩擦板，每块板分别用两个弹簧压向筒体以密封。 近年来多用石墨块代替铸铁。 并在结构上作了改进。延长了使用寿命，改善了密封效果。,接触式密封示意图,二、回转窑的工作原理,燃烧器、换热器、反应器、和输送器 物料在窑内填充系数 物料在窑内的运动方式 物料运动速度 物料受热时间相反应时间 气物效接触表面积和窑内气体流动的速度和阻力损失。,物料运动,回转窑的圆形断面。少部分(约10)被物料所充满，其余部分则是高温气体的通道。 物料被回转的筒体所带动。 假如物料颗粒与窑壁、颗粒与颗粒之间只有摩擦而没有滑动的，则窑壁上颗粒将被回转窑的窑体所带起，到一定高度，即物料表面与水平面形成的角度等于物料的休止角。则颗粒在重力作用下，沿着料层表面翻被下来。,物料运动,因为窑倾斜安装，所以物料颗粒不会落到原来位置，而是向低端移动一个距离如此重复不断前进。因此，如果简化地、宏观地设想，颗粒运动轨迹类似一根半圆形螺纹线。,物料运动速度,下式适用条件为无物理化学作用；颗粒比较均齐，窑内无扬料或挡圈等装置。,选择回转窑的适当斜度并改变窑的转速是可以控制物料在窑内的停留时间。,各位置的物料运动速度,各位置的物料运动速度分析,分解带和放热反应带，物料运动速度最快，这是因为这个区段有大量气体逸出，增加料层空隙率，使粉体流动性变好。 烧成带因为有液相存在，增大了颗粒的休止角，因而运动较缓慢。 冷却带则是因为有窑口挡圈，使料层增厚而减小物料的运动速度。,料层厚度与运动速度,窑内物料填充率高，被带起的高度高，回转一周时间内，物料被带起的次数少，即翻动次数少，受热的均匀性差。 近代煅挠技术都是在密切注视筒体表面温度不过高的情况下，采取快转薄层煅烧的方法。,2回转窑内燃料的燃烧,将煤加工成煤粉喷入窑内燃烧，并要求燃烧强度和所形成的火焰能适应熟料煅烧工艺的要求。,煤粉制备,煤粉燃烧,煤粉自喷煤管以较高气速(4080m/s)送入窑内。从着火开始到完全燃烧的全过程是在前进着的气流中进行，因而形成了火焰形状。,煤粉燃烧过程,助燃空气,通过喷煤管输送煤粉的空气，习惯上称为一次风。 一般一次风不预热。要求量小。约占总燃烧用窑空气量的1030 二次风：由冷却机提供，被预热到6001000，它既能回收熟料中热量，又可促进燃烧，提高燃烧实际温度。 空气过剩系数：1.051.1,主窑皮,火焰覆盖的区间，称为燃烧带。火焰中部区域温度高，达16001800，此时熟料被加热到13001450，其中有相当量(约2530)的组分熔融成液相，粘附在窑内耐火材料的表面上形成一定厚度的粘稠状物料，即俗称的主窑皮。,烧成带,窑内这一区域被认为是熟料矿物全部烧成，一般称为烧成带。通常烧成带的长度就用主窑皮的长度来判定。烧成带是燃烧带中高温部分。 平整的窑皮、合适的厚度和长度，是窑内燃烧制度正常稳定的标志。 良好窑皮的形成还可以保护窑内耐火衬料，延长回转窑的运转周期。,长焰燃烧,当单位时间内燃烧放出热量一定时，火焰过长，烧成带的最高温度会下降，且被煅烧物料中液相过早出现，容易引起结圈。 还可能造成未燃烧烬的残炭被带入低温区产生不完全燃烧，从而影响熟料质量并增大煤耗。,短焰燃烧,火焰过短高温部分过于集中，容易将窑皮或材料烧坏，不利于长期运转。 合理的火焰长度应根据窑的规格、热耗相窑的系统配置来决定，通常大约是窑有效内径的45倍。,窑内火焰温度的分布,窑内温度通常是两头低，中间高。热端较低温度区就是窑内的冷却带。但由于喷煤管结构的改进，火焰高温区向热端延伸，故目前新型干法大窑，冷却带已很短,喷煤管单通道,喷煤管直径,三通道喷煤管,三通道喷煤管原理,这种喷煤管，内、外两个通道为净风道，分别称内风和外风。内风通道的出口端装有旋流叶片，所以又称为旋流风。中间通道为输送煤粉的通道，这股风称煤风。 三股风在出口处汇合形成了同轴旋转的复杂射流。操作时通过改变内、外风速度和风量比例，可以灵活调节火焰形状和燃烧强度，以满足窑内煅烧熟料温度分布的要求。 当旋流强度大，火焰变得粗而短，高温带会相对更集中。反之，火焰会被拉长。,煤风,煤风采用浓相低速喷射，通常在保证不发生回火的条件下取接近输送粉料的速度2030Ms。 由于粉粒体的存在强化了射流中的湍流强度，因而改善了煤粉与一、二次风的微观混合。 内外净风出口速度可高达75150ms。煤风浓度允许有较大被动。 窑用煤量有所变动时，输送煤粉的空气量也可保持稳定不变。,高温燃气回流,当喷煤管喷射流动动量很大时，会引起下游区域的高温燃气而形成回流。 这种回流一方面会提高上游火焰温度，提高燃烧速度，从而使煤粉着火稳定， 另一方面又可能冲淡混合物中O2含量，使燃烧速度降低，从而增长了火焰长度。,新型喷煤管,德国洪堡公司80年代推出新型喷煤管 外风由818个安排成环状的小喷口喷出若干股射流，而不是由环道流出，目的是降低一次风总量而又能保持较高的动量。二次风用量高达91。高温二次风使煤粉燃烧条件得以改善。 适用于各类燃料包括次原料。,新型喷煤管优点,NOx含量低，节约燃料(68)和延长窑衬寿命的效果。 NOx排放量降低是因为外风喷射速度高(达超音速)，氧和氮分子在火焰高温区停留时间特短以及减少了形成NOx的机会 为了克因煤粉对通道的磨损，还在内表面衬了一层厚度为1.5mm的陶瓷保护层，使喷咀寿命可达5年。,喷煤嘴分为四部份组成，由外到内分别为: 外圈一次空气，煤粉圈，内圈一次空气，以及最内圈的喷油管(喷油管只在点火或者没有煤时才使用)。各风道都有各自的动力系统、阀门调节系统等，调节火焰非常的方便。其中一次风管外圈的作用为: 1. 冷却喷煤嘴 2. 帮助煤粉燃烧，提供挥发份燃烧所需的氧 3. 控制轴向的火焰形状 一次风管内圈的作用为: 1. 帮助火焰扩散，在喷嘴中心形成低压区 2. 帮助煤粉燃烧，提供挥发份燃烧所需的氧 3. 控制径向的火焰形状 正常工作时，煤粉夹在内外圈的气体之间，在内圈空气的内部中形成一个低压区，使空气与煤粉在此回旋能充份混合。在外圈空气的外部也形成一个低压区，带动高温的二次空气与煤粉进行混合，供氧供热进行燃烧。 一般增大内圈空气压力，降低外圈空气压力，会使煤粉与空气混合更快，使所形成的火焰缩短。如果内圈压力减小，外圈压力提高，会使火焰伸长。,3回转窑内气体的流动,为了使窑内燃料充分燃烧，必须从窑热端通过喷煤管和冷却机分别送入大量助燃空气(即一次风和三次风)。而燃烧后的烟气(其量与所用空气总量大体相当或略有增加)和生料中分解出来的气体，要从窑的冷端排出。 气体运动都处于高度湍流状态。热端气体温度一般在16001700左右，冷端气体温厦，对新型干法窑来说在9501100 窑中气体流速在6-15ms之间。 飞灰、阻力,4回转窑内的传热,1、获得高质、高量的熟料，消耗少。结构参数、操作参数、物性参数。 2、求得窑内各带相应点处气体、物料与容衬的温度 3、确定回转窑的规格和尺寸。,回转窑内的传热,回转窑内传热源是燃料燃烧后的高温烟气，受热体是生料和窑内壁。 是典型的气固间传热传给生料的热量供煅烧过程中干烘、预热、分解和燃烧，用以完成全部工艺要求。,回转窑内的传热过程,窑内气固与固固之间同时存在辐射、对流相传导三种传热方式。其间关系错综复杂。再加上回转窑系统中，预热器相冷却机都与窑首尾相衔，在一定程度上对窑内气固温度分布也会产生一定影响。,回转窑内的传热过程,高温气体中具有辐射传热能力的组成，主要是co2和少量H2O(汽)，但由于烟气中间带有粉体体物料，因此增大了气体的辐射率。同时因为窑内流动气体和湍动作用，产生了有效的对流传热。 堆积生料颗粒之间以及在窑回转时物料周期性地与受热升温的窑体内壁相接触而有辐射与传导传热共存,窑内某一点温度变化,