水泥设备解析ppt课件

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,*,*,*,3预热、预分解设备,3预热、预分解设备,1,水泥设备解析ppt课件,2,水泥设备解析ppt课件,3,强化汽固混合(物料分散)、换热与分离的措施,强化分散。提高气固间相对运动速度；形成气流脉冲；增设某种异形结构或加装撤料器等。,强化换热。提高相对速度以增大换热系数；延长气固在设备中的停留时间；增大气流与粉料换热表面积等。,强化分离。利用离心力、重力、惯性力、电力、磁力等或相互组合以强化分离作用。,强化汽固混合(物料分散)、换热与分离的措施强化分散。提高气,4,2悬浮式预热器类型,2悬浮式预热器类型,5,(1)洪堡型旋风预热器,(1)洪堡型旋风预热器,6,洪堡型旋风预热器,一般最上一级(代号C1)分离效率要求最高，以减少飞损，降低生料消耗和减轻收尘设备的负荷。往往用两个相对尺寸较小的旋风筒并联。,生料通过预热器系统的时间大约为25s。,此种窑系统总阻力(4级)约为45kPa。,窑的单位容积产量比中空窑提高13倍,洪堡型旋风预热器一般最上一级(代号C1)分离效率要求最高，以,7,洪堡型旋风预热器优点,洪堡型预热器具有结构简单,在保持一定收尘效率和压力损失的条件下，旋风简体积和高度相对比较小,有利于减少投资和便于布置等优点,洪堡型旋风预热器优点洪堡型预热器具有结构简单,8,洪堡型旋风预热器结构参数,洪堡型旋风预热器结构参数,9,(2)史密斯型旋风预热器,强调一级筒分离效率高,内简(气体出口管插入旋风筒部分)较长，直筒高度也较大。,四级筒因为温度高，内筒容易烧坏，所以主张C4不设内筒。,但实践证明内筒插入深度对分离效率和阻力损失影响都明显；,(2)史密斯型旋风预热器强调一级筒分离效率高,10,高效低阻新型旋风筒,入口截面以菱形代替长方形；,柱体改为双柱双椎组合,气流入口角度减小,柱体直径减小,内筒直径减小，插入深度减小,高效低阻新型旋风筒入口截面以菱形代替长方形；,11,改进后的史密斯型旋风预热器,保持较高分离效率9096。,阻力损失较低,处理气量比较大,最佳匹配,改进后的史密斯型旋风预热器保持较高分离效率9096。,12,(3)KS-5型预热器,(3)KS-5型预热器,13,KS-5型预热器,其中C2、C3两级为了降低高度和气体阻力而采用卧式旋风筒，与传统旋风筒相比，其气流沿水平方向旋转以分离物料。,处理气量较同直径立式旋风筒高一倍。主要特点是压力损失低，但相应分离效率也比较低，仅80上下。,系统可节约热耗4，电耗降低158kJt熟料。,KS-5型预热器其中C2、C3两级为了降低高度和气体阻力而采,14,(4)多波尔型预热器,(4)多波尔型预热器,15,(4)多波尔型预热器,(4)多波尔型预热器,16,多波尔型预热器特点,生料在双系列预热器内进行预热,一般布置是：4c1，2c3，1c2，2一c4。第三级是一个涡流立筒，生料由两个c2下料管送到涡流立筒的肩部，与c4排出的气体进行逆流热交换。热生料从涡流立筒的底部排料口送到窑尾上升烟道中，再被分别带入两个c4入口。发展这种双系列旋风筒的目的是减小单体尺寸提高分离效率。,涡流立筒的设置一方面可以便从两个c2来的热生料的均匀性得到改善，另一方面也有利于防止结皮。,多波尔型预热器特点生料在双系列预热器内进行预热,17,(5)米亚格型预热器,第四级用一个倒锥形立筒代替旋风筒，由于喷射作用和气流变速延长了生料,在这一级的停留时间。同时由于立筒与窑尾联接的过渡管断面积大，有利于防止结皮堵塞。,(5)米亚格型预热器第四级用一个倒锥形立筒代替旋风筒，由于喷,18,(6)维达克顶热器,上升管道作成变径(灯笼形)立管，,可防止结皮和强化换热。其次是,c3气流出口处设有一个涡室，c1,来的生料先喂入涡室，以加强混,合均化。,(6)维达克顶热器上升管道作成变径(灯笼形)立管，,19,(7)KRUPP型与ZAB型立筒预热器,(7)KRUPP型与ZAB型立筒预热器,20,KRUPP型与ZAB型立筒预热器原理,生料从立筒顶部上升管道喂入，经一级旋风筒预热分离后送到立筒肩部。立筒用缩口将内部分成若干钵体，作为换热单元。由于缩口的喷射作用，使窑尾上升的废气变速运动，生料在其中上下回流形成悬浮状态，并进行热交换。生料在每一室内的换热以同流为主，但在室间形成宏观的物料逆气流而下的运动。被预热后的生料自立筒底部被送入窑内。,KRUPP型与ZAB型立筒预热器原理生料从立筒顶部上升管道,21,ZAB型立简,共特殊之处是缩口被设计成彼此偏心，目的是加大扰动，形成较强的涡环，促进气固换热与分离。,ZAB型立简共特殊之处是缩口被设计成彼此偏心，目的是加大扰动,22,立筒预热的优点,立筒由于结构简单、无任何运动部件，而且还可以不需另建框架，投资较省；立筒底部生料入窑通道的尺寸相对较大，不易产生堵塞现象，因此对生料的适应性较强，即对其中有害成分如硫、氯和碱的含量限制可适当放松，同时对原料塑性也无特殊要求。,换热效果较旋风预热差。,立筒预热的优点 立筒由于结构简单、无任何运动部件，而且还可以,23,(8)普列洛夫型立筒预热器,其预热效果可与旋风简相当。结构简单、操作方便、漏,风少，系统压降不超过,3.5kPa,，,(8)普列洛夫型立筒预热器其预热效果可与旋风简相当。结构简单,24,普列洛夫型立筒预热器,这是捷克开发的又称捷克立筒，其特点是筒内个没缩口，窑气自筒下部切向进入，螺旋上升，生料从上部加入在回旋气流作用下沿筒壁向下运动运动，直至入窑。气固之间形成逆向运动并完成换热。,普列洛夫型立筒预热器这是捷克开发的又称捷克立筒，其特点是筒内,25,3悬浮式预热器的工作原理,悬浮式预热器中的基本流动方式是旋转流和喷射流。,旋风分离器,气体温度和含粉量高,多级组合使用,分散、换热、分离,3悬浮式预热器的工作原理悬浮式预热器中的基本流动方式是旋,26,悬浮式预热器的工作原理,旋风筒入口管道内高速气流使物料分散，分散后气固同流进行有效换热。旋风筒本体内，部分气固换热，主要是利用旋转流离心分离粉料。,悬浮式预热器的工作原理旋风筒入口管道内高速气流使物料分散，分,27,水泥设备解析ppt课件,28, 生料在管道内被分散,进口管道的风速，一般在1623ms之间，基本属于高度湍流状态。由加料管自然滑落的粉料，在高速气流的冲击下，折向转流向上随气流运动，与此同时被分散。粉料下落点到转向处的距离，取决于料团的大小和气速的高低。落料团小，气速高，物料容易被分散而折流。, 生料在管道内被分散进口管道的风速，一般在1623m,29,撒料器,为了防止大团块难以分散，在加料管口下部，适当位置上设置撒料装置是有利的。,撒料器为了防止大团块难以分散，在加料管口下部，适当位置上设置,30, 管道内气固换热,就实际工况条件分析，可以认为气固运动由逆向变为同向，属于非稳态对流换热。,气固之间80甚至90的热量是在入口管道内进行传递的。,d,p,=100微米时，换热时间也只0.02-0.04s，,气固之间换热主要在进口管道内瞬间完成，即粉料在转向被加速的起始区域内完成的。,旋风筒本体也具有一定的换热能力，只是因为入口处气固温差已很小，旋风筒没有发挥换热能力的机会., 管道内气固换热 就实际工况条件分析，可以认为气固运动由,31,气固分离,气体流动的流型、速度相压力分布,旋风预热器内气体运动具有三维分布特征，并处于湍流状态。,切向速度：除轴心附近以外，切向速度是三维速度分量中数值最大的。,切向速度在径向上的分布规律几乎与侧面位置高低没有多大关系。,分为两个旋转流区,即近轴心部位为类似于固体在旋转（可设想流体粘性力为无穷大）称强制涡区。,气固分离气体流动的流型、速度相压力分布,32,切向速度,而近壁部位，则为气体质点可以自由运动(粘性可以忽略不计)的自由涡区。,两区交界处Ut最大，其与轴心距离r,0,称为涡流半径。,切向速度而近壁部位，则为气体质点可以自由运动(粘性可以忽略不,33,径向速度,在核心部分主要是由里向外的,类源流,，而在外部则是,类汇流,。,源流使粉粒向筒壁移动，径向速度很小，对分离作用不甚显著。,径向速度在核心部分主要是由里向外的类源流，而在外部则是类汇流,34,轴向速度,在紧邻筒壁处，显示有向下流动轴心附近基本是向上流动也是粉料被扬起带出的区域,轴向速度在紧邻筒壁处，显示有向下流动轴心附近基本是向上流动,35,类圆柱体内部可认为主要是扬析区，外部是捕集区,捕集区基本处于涡汇迭加区，而此处紊流混杂，因此认为只有贴近筒壁处，才是真正起捕集作用的地方。,类圆柱体内部可认为主要是扬析区，外部是捕集区,捕集区基本处于,36,旋风筒内压力分布,旋风筒内压力分布测定结果如图243。数据对称性很好、在周边区全压和解压变化幅度小。但折流改变气流方向时，压力会陡降，可见折流是产生动力消耗主要原因之一。,旋风筒内压力分布旋风筒内压力分布测定结果如图243。数据对,37,(2)立筒(正锥缩口)预热器的工作原理,(气流)喷射分散,同流换热,涡环分离。,将流股中与主流方向(向上)相一致且速度值相等的各点联成线称之为等速线。,根据等速线约分布可将两缩口之间的钵室，划分为四个区如图。,(2)立筒(正锥缩口)预热器的工作原理(气流)喷射分散,同流,38, 立筒中气体的流动图形,核心区；保持喷射初速不变，是一个缩口截面为底边的圆锥体区域.当Re10,4,，此区间气体高度湍流，其范围与高度均不再发生变化., 立筒中气体的流动图形核心区；保持喷射初速不变，是一个,39,雷诺准数,雷诺准数,40,喷柱区,喷柱区：指流向不变，中心风速不断衰减的区域。,喷柱区喷柱区：指流向不变，中心风速不断衰减的区域。,41,涡流区,内于气体微团作剧烈的、无定向的运动开与边界处气体进行动量交换的区域。在速度矢量测量中表现流动方向的随机性，经数据处理可以确定出扰动强烈的环形涡流，称为涡环。,涡流区内于气体微团作剧烈的、无定向的运动开与边界处气体进行动,42,回流区 稳流区,回流区：即气流产生反向运动的区域，是由涡旋作用对周围气体的卷吸作用而形成的。,出于尺寸所限，稳流区(类似直管内流动)在立简中不存在。,回流区 稳流区回流区：即气流产生反向运动的区域，是由涡旋作,43, 物料在立简中运动的物理模型, 物料在立简中运动的物理模型,44,物料在立简中运动的过程,粉料以团块的形式自上一室落下，由于重力作用进入下一缩口的核心区被高速气流所分散。料粉随气流上升，并被卷吸扰动而入涡流区，在此方向不定的气流中粉料有机会被推向近壁处而产生气固分离。经回流区时再沉落到缩口斜坡上。在斜坡上堆积到一定程度凝并成团块，在重力作用下滑过缩口逆气流而落入下一室。重复以上过程直至入窑。,概括地说，就是上图所表示的，粉料在每一室中经历分散-分离-堆积-滑落等.,物料在立简中运动的过程粉料以团块的形式自上一室落下，由于重力,45,立筒内的气固换热,气固换热的主要过程应该在粉料被分散并被气流喷射作用反向扬起并不断加速时进行的，可以认为是同流加速段非稳定的有效换热。,核心区是气固换热最激烈的地区。,立筒内的气固换热气固换热的主要过程应该在粉料被分散并被气流,46, 立简内的气固分离,立筒室下部近壁处存在封闭的流线区即涡环。积,涡环的位置距离缩口0.1D向上延伸到1.1D(D为立筒内径)处,源流推动已经换热后的粉料向周边移动而分离，再在重力和回流气体作用下沿壁沉落到缩口斜坡上，由此可认为涡环存在是立筒中气固分离的基本原因., 立简内的气固分离立筒室下部近壁处存在封闭的流线区即涡,47,比较,立筒分离能力远比不上旋风筒的原因?,从分离机制看，涡环分离靠的是径向速度，而离心分离主要靠切向速度,立筒中的径向速度比旋风向中的切向速度的数值要小一个数量级.,比较立筒分离能力远比不上旋风筒的原因?,48,立筒,立简预热器是由多直立筒和旋风筒组合而成。每一室相当于一级，分别完成分散、换热和分离的功能在每一室中实质上所进行的是同流换热只是多室串联，才形成宏观上气固的逆向运动,同流换热的效果取决于分散情况分散与换热主要发生在缩口处的核心区，由于擒热理本快，因而它们几乎同时完成.,立筒立简预热器是由多直立筒和旋风筒组合而成。每一室相当于一级,49,水泥熟料煅烧过程和设备,第一节 水泥熟料的形成和煅烧设备的分类,第二节 回转窑煅烧系统,第三节 新型干法窑系统中预烧过程和设备,第四节 回转窑结构及其工作原理,第五节 熟料的冷却及设备,第六节 回转窑系统的设计计算,第七节 立窑,第八节 燃烧系统衬料,水泥熟料煅烧过程和设备第一节 水泥熟料的形成和煅烧设备的分,50,第三节新型干法窑系统中预烧过程和设备,一、悬浮预热器(SP)和悬浮预热器窑(简称SP窑),二、分解炉与预分解窑(简称NSP窑),三、新型干法窑的调节与控制的内容与原则,四、新型干法窑的发展过程与动向,第三节新型干法窑系统中预烧过程和设备一、悬浮预热器(SP)和,51,一、悬浮预热器(SP)和悬浮预热器窑(简称SP窑),(3) 各级旋风预热器性能的匹配,由于各级旋风筒作为换热单元在系统中所处的位置不同，对其性能的要求也有区别, 各级分离效率,对热效率的影响顺序是：,c4 c3 c2 c1,实际,分离效率,设计,c1 c4 c3,c2,一、悬浮预热器(SP)和悬浮预热器窑(简称SP窑)(3),52,各级分离效率,分析,最下一级分离效率不仅对于热效率有明显影响，而且直接决定回流入上一级旋风筒物料量的多少，且在高温下,c4,分离效率低很容场造成,c3,的堵塞，影响正常操作。因此从指导思想,c4,应力求保持较高的,。,但在实际上，由于、所处环境温度高，流速大，内筒容易变形烧坏等原因，往往又很难提高,c4,的分离效率。,各级分离效率分析最下一级分离效率不仅对于热效率有明显影响，,53,各级漏风量对热效率的影响顺序,Lc4 Lc3 Lc2 Lc1,同样漏入1%冷风，如果从c4漏入对系统热效率的影响要比从c1漏入大得多。,对于预热器窑中，尽管堵漏是共同任务，但重点应放在高温级预热器的堵漏。, 各级漏风量对热效率的影响顺序Lc4 Lc3 Lc2,54,各级表面散热损失对热效率的影响,qc4 qc3 qc2 qc1,高温级预热器采取隔热保温措施实际效益更好。,保温厚度,各级表面散热损失对热效率的影响qc4 qc3 qc2,55,(4) 预热器串联的级数,气固悬浮换热速率很快（0.020.04s），因此每一级预热单元热交换后，出口时实际气固之间的温度差大约是30，而且几乎与入口气固各自温度无关。,(4) 预热器串联的级数气固悬浮换热速率很快（0.020,56,水泥设备解析ppt课件,57,简化假设,系统无任何热损失；,各级旋风筒分离效率设定,1：,不考虑系统漏风，,各级气固之间的温度差大约是30计,物料量及物性参数取常用定值。,简化假设系统无任何热损失；,58,（几个）,（几个）,59,分析1（理论）,预热器废气温度随级数n的增加而降低，即回收热效率有所提高。,二者间不是线性关系、而是随着n值增大、废气温度的降低趋势逐渐减小。,级数愈多，平均每级所能回收的热量趋于减少。,物料预热升温曲线趋于乎缓。,级数越多，愈趋近于可逆换热过程，能量损失愈小。,分析1（理论）预热器废气温度随级数n的增加而降低，即回收热效,60,分析2（实际）,实际生产中，每增加一级预热器，需要克服更大的阻力，动力消耗相应增大，面且还增大了土建和设备投资。,不是级数愈多愈好而是存在一个最佳级数n,最佳是？,若以单位热耗值最低为目标函数时n78级,以单位产品综合能耗(包括热耗与电耗)为计算的目标函数时n 67级,分析2（实际）实际生产中，每增加一级预热器，需要克服更大的阻,61,分析2（实际）,若以单位产品的成本最低为目标函数时n5级,当条件差时，使最佳级数降低,选用新型低阻高效预热器，级数可高。,总之：,分析2（实际）若以单位产品的成本最低为目标函数时n5级,62,4悬浮式预热器结构参数与技术参数,（1）旋风预热器主要结构参数的确定,分散换热主要在管道内完成,分离功能则主要在旋风筒体中完成,旋风筒分离效率与其阻力损失又是同步增减,旋风预热器结构尺寸D,柱体直径是旋风筒设计的定型尺寸,A、按排气管(内筒)所需要的尺寸d反推计算柱体直径D,4悬浮式预热器结构参数与技术参数（1）旋风预热器主要结构参数,63,经验公式1,经验公式1,64,柱体直径是旋风筒设计的定型尺寸确定,B、按旋风筒截面风速u的经验值计算,U 3.55.5ms,柱体直径是旋风筒设计的定型尺寸确定B、按旋风筒截面风速u的经,65,(2)旋风筒进口形状、尺寸和气流进入方式,进口风管的型状,进口风管的型状，目前多数采用矩形，其高宽比ba一般取2左右,面积系数ab/D,2,，平均为0.2，中间级较大，以降低阻力。,(2)旋风筒进口形状、尺寸和气流进入方式进口风管的型状,66,气流入口的方式,气流入口的方式,67,气流入口的方式分析,由于涡壳式进口能使进入旋风筒气流通道逐渐变窄，有利于减小颗粒向筒壁移动分离的距离。,增加了气流通向排气管的距离，避免产生短路，高分离效率，同时处理风量较大。,通道变窄，速度增加，,整了气流方向使内部,流场合理，高分离效,率又降低了流体阻力,气流入口的方式分析由于涡壳式进口能使进入旋风筒气流通道逐渐变,68, 内筒(排气管)尺寸与插入深度,下端面附近会产生乱流区，会起二次扬尘的作用或产生入口气体短路。,内简尺寸决定了扬析区域的大小，可见内简直径dn小，飞扬量少分离效率高，但流速高，阻力相应增大。因此内简直径受到出口风速的制约，经验数据：,内筒面积系数,dn,2,/D,2,0.2,dn=0.5D, 内筒(排气管)尺寸与插入深度下端面附近会产生乱流区，会起,69,插入深度,插入深度(h3)，对分离效率影响显著.h3小，易造成短路，飞扬量大;h3过大，影响流场分布，在顶盖处折流后易产生涡流，流动阻力增加而分离作用不变。,插入深度插入深度(h3)，对分离效率影响显著.h3小，易造成,70, 圆柱体高度(h1),圆柱体高度关系到生料粉是否有足够的沉降时间。,可根据粉粒体从旋风筒上部环形空间位移到筒壁所需的时间和单位时间气流螺旋运动轴向位移的大小而定。, 圆柱体高度(h1)圆柱体高度关系到生料粉是否有足够的沉,71, 圆锥体的尺寸,锥体的作用是缩小粉尘向壁面运动的距离，同时有效地将贴壁捕获的颗粒向排料口输送。并且提供旋转气体折流向上的空间。, 圆锥体的尺寸锥体的作用是缩小粉尘向壁面运动的距离，同时,72, 旋风筒之间联接管道的尺寸,管道中气流运动要完成分散物料相传递热量的任务，,从阻力角度看，应选低风速值,承载、分散和换热能力考虑，宜选高风速值,防止加料团块沉落到下一级破坏系统的正常运行，管道风速应不低于1112ms, 旋风筒之间联接管道的尺寸管道中气流运动要完成分散物料相,73,水泥设备解析ppt课件,74,管道直径的确定,管道直径的确定,75,水泥设备解析ppt课件,76,(2) 立筒预热器结构参数的确定,立筒直径，缩口直径以及每一换热单元(室)的高度,(2) 立筒预热器结构参数的确定立筒直径，缩口直径以及每一,77,确定高度,确定高度,78,缩口直径,一般缩口断面取为立筒断面的1314,缩口直径一般缩口断面取为立筒断面的1314,79,水泥设备解析ppt课件,80,D,H,三缩口四室,缩,DH三缩口四室缩,81,注意,立筒预热器采用钢筋混凝土砌筑，第二、三、四室内砌筑耐火砖及隔热层，厚0.25m，因此立筒外壳直径为4.5m。第一室(最上)砌0.15m厚的耐火砖及隔热砖即可，故立筒上部外径可略小。,注意立筒预热器采用钢筋混凝土砌筑，第二、三、四室内砌筑耐火砖,82,5 旋风预热器结皮堵塞与旁路放风,旋风预热器窑对生料中有害成分如碱、氯、硫含量很敏感，结皮堵塞经常发生。,含挥发性有害物质的生料是由于湿液簿膜而造成熔融粘结。表面有粘膜再与纤维状或网状物质(硫酸盐)交织在一起而形成的。,5 旋风预热器结皮堵塞与旁路放风旋风预热器窑对生料中有害成,83,(1)碱、硫、氯等挥发性有害成分在SP系统中的富集与循环。,水泥生料中Na,2,O，K,2,O，CL,-,和S,2-,都具有一定的挥发性，即以R,2,0为例，在不同的窑型中，生料中R,2,0进入熟料的比值很不一样。,(1)碱、硫、氯等挥发性有害成分在SP系统中的富集与循环。水,84,干法窑,窑尾气体温度高，生料带入R,2,0(1)中有部分被出窑气体所排出，因此熟料中R,2,0(2)少。,干法窑窑尾气体温度高，生料带入R20(1)中有部分被出窑气体,85,湿法窑,湿法窑中R,2,0在高温带挥发，低温带冷凝，所以R,2,0(1)R,2,0（2）,湿法窑湿法窑中R20在高温带挥发，低温带冷凝，所以R20(1,86,旋风预热器窑,旋风预热器窑中生料携入R,2,0 ，在预热器与窑内进行循环富集，使R,2,0(2)R,2,0(1)。,旋风预热器窑旋风预热器窑中生料携入R20 ，在预热器与窑内进,87,R,2,0在SP系统内循环有两个过程：,内循环：指R,2,0等在高温带自生料和燃料中挥发，在窑尾系统合适的部位(如c3，c4和入窑生料管道)，由于温度较低而冷凝在生料颗粒表，随着生料沉集又一次入窑。,使入窑生料的R,2,0含量增加而富集。挥发分有害物在系统中有累积作用而造成危害。,R20在SP系统内循环有两个过程：内循环：指R20等在高,88,外循环,外循环：指被冷凝在生料上的R,2,0等有害物质，随细小未被预热器收集下来的飞灰与废气一道排出，则在后续设备如增湿塔、收尘器、甚至生料磨或烘干机系统中又被捕集下来。再次配料，随生料更新入窑，这就便进入系统的生料中有害成分富集增加。这种在窑系统外设备中产生的R,2,0循环称外循环。,外循环外循环：指被冷凝在生料上的R20等有害物质，随细小,89,分析,只要出预热器的飞灰收集重新使用，外循环就必然存在。,在旋风预热器系统中K,2,O的冷凝率达81-97Na,2,O略低。,废气中带走的有害成分不多。R,2,0在系统中循环富集到一定程度即可达到平衡，此时如果熟料中R,2,0的,当量含量(以Na,2,O表示的含量即0.659K,2,O十Na,2,O)使水泥中相应R,2,00.6，就视为对水泥质量有破坏性影响。在富集过程中由于结皮堵塞，还会造成窑尾系统操作上的事故.,分析只要出预热器的飞灰收集重新使用，外循环就必然存在。,90,(2) 结皮堵塞的机制,含挥发性有害物质的生料是由于湿液簿膜而造成熔融粘结。表面有粘膜再与纤维状或网状物质(硫酸盐)交织在一起而形成的。,湿液薄膜是部分易熔成分熔融作用的结果。,(2) 结皮堵塞的机制含挥发性有害物质的生料是由于湿液簿,91,结皮堵塞的机制,而当生生料中K,2,SO,4,，Na,2,SO,4,，KCL等多组分共存时,最低共熔点可能降到650-700。因可以认为650-1000区域内,均可能出现部分熔融物即湿液薄膜；这些熔融物会粘附在生料颗粒上在窑尾预热器内适当部位聚集粘着。,粘在哪里？,结皮堵塞的机制而当生生料中K2SO4，Na2SO4，KCL等,92,结皮部位,窑尾烟室、下料斜坡、烟道缩口；c4锥体和c3与c4的下料管中。,结皮物本身质地琉松。结到一定厚度，往往会自行塌落，造成通道堵塞。,结皮部位窑尾烟室、下料斜坡、烟道缩口；c4锥体和c3与c4,93,结皮在工艺和热工上的原因和结皮物组成,生料组成及其有害成分的熔融温度,生料成分波动；,喂料不均匀；,火焰组织不当；,预热器局部过热；,燃烧不完全；,窑尾及预热器漏风；,预热器内衬料剥落；,下料锁风阀门不灵等。,结皮在工艺和热工上的原因和结皮物组成生料组成及其有害成分的,94,结皮原因,是生料成分(如SO,3,K,2,0摩尔比高，挥发量多，容易结皮)、温度、气氛和某些区域的结构形状和物理因素。,生料在窑内挥发出有害成分愈多，结皮的可能性愈大。,生产实例表明，当生料和煤粉中R,2,0，Cl含量超过限量，投产几天就开始富集起,结皮原因是生料成分(如SO3K20摩尔比高，挥发量多，容易,95,工业分析,内部循环，碱富集45倍；氯富集达100倍。,外部循环，碱富集2倍：氯富集3倍。二天后结皮物中KCL最高达22，,结皮物的分析结果大体是：,SO,3,2425 K,2,O 1424,Na,2,O 0.20.5 CL,-,26.85,所有结皮物，熔点均低于1000。,结皮物的矿物组成，被认为主要是硅钙石,2c,2,sCaCO,3,和硫硅钙石2c,2,s .CaSO,4,工业分析 内部循环，碱富集45倍；氯富集达100倍。,96, 防止结皮堵塞的措施(原、燃料),限制原料中有害物含量，通常控制范围是，生料中：,R,2,O1.0,CL,-,0.01,s1.3,SO,3,K,2,0 0.8,限制燃料中的s含量小于3。灰分高或灰分熔点低的煤粉要慎用。, 防止结皮堵塞的措施(原、燃料)限制原料中有害物含量，通,97,防止结皮堵塞的措施(工艺),稳定操作，避免窑尾各部位温度波动。,特殊措施：,高压空气定期吹扫或采用空气炮消除粘附物。,窑灰不再使用，排除外循环富集。,旁路放风，排故部分有害物，破坏内循环，缓解富集速度或建立新的平衡。,防止结皮堵塞的措施(工艺)稳定操作，避免窑尾各部位温度波动。,98,旁路放风,旁路放风是在原、燃料不符合要求，有害成分在系统内富集严重，直接影响到操作可靠性和熟料质量的情况下所采取的技术措施。,旁路放风旁路放风是在原、燃料不符合要求，有害成分在系统内富集,99,旁路放风工艺,旁路放风是在窑尾排气烟道上开口引流出一部分带有冷凝有害物的生料和含挥发物的高温烟气，使从系统内循环中徘放出去，放风口位置直接影响到放风效果，原则上应设在气流中碱浓度高的地方。,旁路放风工艺旁路放风是在窑尾排气烟道上开口引流出一部分带有冷,100,旁路放风位置示意图,旁路放风位置示意图,101,旁路“放风”风处理,放出的含尘气体要采用掺冷风的办法立即降温到400上下再进行收尘处理。,因此旁路放风需要增加基建投资，并提高单位熟料的能量消耗。,经验表明；每放出废气量的1，旋风预热据窑的单位热耗增加1721kJkg熟料以上.,如果放风量高达40，热耗会增加30，相应预热器内气量会减少26%.,此一般旋风预热器窑的放风量不超过25，通常仅310,旁路“放风”风处理 放出的含尘气体要采用掺冷风的办法立即降,102,立筒中的结皮堵塞,结皮引起堵塞在立筒预热器上很少见，,主要是立筒与窑体联接部位尺寸比较大的缘故。,结皮现象在立筒下料溜子附近也偶有发现，很疏松易自行剥落入窑，不影响操作。,立筒预热器窑允许适当放宽原、燃料中有害挥发成分的限动。,富集的问题仍然存在，因此应以保证熟料质量。,立筒中的结皮堵塞结皮引起堵塞在立筒预热器上很少见，,103,61旋风预热器窑的优点,(1) 所有各类窑型中，带旋风预热器窑的熟料热耗最低。且随窑的能力增大，热耗愈低。,61旋风预热器窑的优点(1) 所有各类窑型中，带旋风预热,104,1旋风预热器窑的优点,(2) 旋风预热器促使窑的单位容积产量大幅度提高。与干法长窑的平均值相比较，大约提高1.23倍。,(3) 旋风预热器窑没有运动部件，附属设备不多，维护工作量不大。,(4) 与同规模窑相比，带预热器窑占地而积相对较小，仅为一般干法窑的12。,(5) SP窑单位产量投资费用仅为干法长窑的90.,1旋风预热器窑的优点 (2) 旋风预热器促使窑的单位容积产,105,2旋风预热器窑的缺点,(1) 流体阻力大，动力消耗高，窑层排风机电耗W高,(2) 建筑框架高，所需投资大。,2旋风预热器窑的缺点 (1) 流体阻力大，动力消耗高，窑层,106,旋风预热器窑的缺点,(3) 生、燃料中碱、硫、氮含量多时，易结皮堵塞，影响正常运转。故对原燃料适应性差。,旋风预热器窑的缺点 (3) 生、燃料中碱、硫、氮含量多时，,107,7旋风预热器窑的生产规模与技术指标,7旋风预热器窑的生产规模与技术指标,108,二、分解炉与预分解窑(NSP窑),二、分解炉与预分解窑(NSP窑),109,预分解窑历史、现状,自70年代以来，众所公认，预分解窑已是水泥煅烧技术的世界性发展方向。,预分解窑历史、现状自70年代以来，众所公认，预分解窑已是水泥,110,预分解窑的基本流程,预分解窑的基本流程,111,一般操作参数值,一般操作参数值,112,2分解炉的功能与类型,具备的功能是共同的，即属于高温气固多相反应器。炉内所进行的过程可归纳气固系统的流动、分散、燃烧、分解、传质、输送。,分散是前提，换热是基础，燃烧是关键，分解是目的。,2分解炉的功能与类型具备的功能是共同的，即属于高温气固多相,113,水泥设备解析ppt课件,114,NSF分解炉特点, 三次风以强旋流与上升窑气在涡旋室混合形成迭加湍流运动，强化了粉料的分散与混合,燃料分别由几个喷咀自涡旋室顶侧向下斜喷入热气流中，进行初步燃烧，再随气流一道进入反应室，反应室底部是主要燃烧区，高效混合防止了不完全燃烧。,生料可分两部分加入，一部分从上升烟道中加入；另一部分从反应室锥体部分加入用以调节气流量的比例，从而不需在烟道设置缩口，同时也减少了在这一部位结皮的机遇。,NSF分解炉特点 三次风以强旋流与上升窑气在涡旋室混合形,115,CFF,其主要改进是分解炉上部设一缩口并使炉气呈螺旋形出炉，其次是炉与预热器联接管道延长,生料被旋转气流扬起后又被缩口壁或出口里壁反弹而下，再与中心气流混合，使分散得到进一步改善，生料在炉内停留时间延长。,CFF其主要改进是分解炉上部设一缩口并使炉气呈螺旋形出炉，其,116,水泥设备解析ppt课件,117,D-D, 分解沪直接装在窑尾烟室上，无中间联接管道。窑气喷射入炉与径向送入的三次风形成交叉流动(或略有旋转流动)，压损小；,精心布置煤粉喷咀，合理控制气氛，既保持低NOx生成，又保证燃料完全燃烧。,D-D 分解沪直接装在窑尾烟室上，无中间联接管道。窑气喷,118,水泥设备解析ppt课件,119,水泥设备解析ppt课件,120,水泥设备解析ppt课件,121,水泥设备解析ppt课件,122,水泥设备解析ppt课件,123,水泥设备解析ppt课件,124,4、分解炉的工作原理,(1) 粉料在气流中分散,即采取喷(腾)旋(流)或湍(流)旋(流)迭加的流动方式,单纯旋流虽能增加物料在炉内的停留时间，但旋流强度过大易造成粉料贴壁运动，对均布不利,单纯喷腾，有利分散和纵向均布但会造成疏密两区，但有部分物料短路。,单纯流态化由于气固参数相一致，降低传递和反应的推动力，若要反应程度高对炉温要求相应较高，且阻力损失过大，,简单的强烈湍流，设备高度过高,4、分解炉的工作原理(1) 粉料在气流中分散,125,(2) 燃料的燃烧,燃烧过程是分解的基础，已经证明燃烧反应速度比分解反应速度慢，因此是控制因素。,燃烧反应速率首先与温度呈指数的变化关系，其次受环境中0,2,和CO,2,分压的影响，因此气流合理流动也很重要。,燃烧放出热量，瞬间被生料粉所吸收，因此不形成火焰。,(2) 燃料的燃烧 燃烧过程是分解的基础，已经证明燃烧反应,126,(3) CaCO,3,分解反应,分解炉内所能达到的分解率首先取决于炉温。炉温低，要达到同样分解率，必明显地延长物料在分解炉内的停留时间(改变流型或增大炉子容积)或采取大100%循环。,(3) CaCO3分解反应分解炉内所能达到的分解率首先取决,127,5 预分解窑系统的流程组合,5 预分解窑系统的流程组合,128,预分解窑三种基本气流流动组合方式,a运行正常时，窑内的过剩空气系数要高达2.05，此时火焰的理论燃烧温度将由2200降到1800左右，但若入窑生料分解率达90，窑内烧成需热量仅为正常情况的18，因此烧成温度仍能满足生产需要。,b)表示分解炉所需助燃空气通过单独设置的三次风管由冷却机提供,(c)表示分解炉所需助燃空气全部由三次风管供给。,预分解窑三种基本气流流动组合方式a运行正常时，窑内的过剩空气,129,(2) 生料流程的不同组合, 生料再循环流程FR5,将几倍于产量的生料粉循环送回到分解炉中，这就使粉料有机会多次通过分解炉，从而大大延长物料在高温气流中停留的总时间，提高生料的分解率。,(2) 生料流程的不同组合 生料再循环流程FR5,130,水泥设备解析ppt课件,131, 生料连续通过两个系列的预热器,这种组合方式的特点是让生料粉在两个平行的预热器系列中，交叉连续通过，而气体只经过其中的一个系列因而使气固接触机会比通常情况下增加一倍，相应各预热器中生料粉浓度也提高一倍，从而大大强化了换热效果。热能得以充分利用。两系列预热器出口气体汇集后温度可降列230245，热耗能降到2900kJkg熟料左右。, 生料连续通过两个系列的预热器这种组合方式的特点是让生料,132,水泥设备解析ppt课件,133,(3) 生料交叉通过预热器并与带循环料流的分解炉组合,其特点是兼有了PASec生料在两系列预热器中交叉错流以强化预热效果的优点和FR5再循环生料入炉以促进分解反应的优点。这种组合可以收到使系统操作稳定，换热效率高，分解炉温低而燃烧和分解反应能比较完全的实效。,(3) 生料交叉通过预热器并与带循环料流的分解炉组合其特点,134,水泥设备解析ppt课件,135,6几种主要型式预分解炉结构及性能的综合对比,6几种主要型式预分解炉结构及性能的综合对比,136,7分析评议分解炉特征的要点,(1) 气体流动与气量平衡的方式,分解炉实质上是气固悬浮态高温反应器，气体流动类型与气量平衡关系。,(2) 炉内燃料燃烧的条件,(3) 加料点与加煤点的位置,(4) 粉料与气体在炉内的停留时间比：,(5) 分解炉内的温度,7分析评议分解炉特征的要点 (1) 气体流动与气量平衡,137,9关于窑外分解新技术优缺点的评述,单机生产能力增大近一倍：以窑单位容积产量比较,(2) 窑衬砖寿命可以延长到4倍，达2000小时。火砖消耗减少一半。,(3) NSP窑运转率约比SP窑提高10。大型NSP窑运转周期约85-99天，SP窑则为75天左右。,9关于窑外分解新技术优缺点的评述单机生产能力增大近一倍：,138,关于窑外分解新技术优缺点的评述,NOx生成量少50,可选用低质燃料成低价废物(如轮胎)作燃料。,生产规模大、经济性好，设备投资、基建费用可降低10。,可节省约5%燃料(约相当于4284kJkg熟料。自动化程度高，操作稳定，事故相对少，结皮堵塞出现次数少,关于窑外分解新技术优缺点的评述NOx生成量少50,139,关于窑外分解新技术优缺点的评述,(9) 窑尾气体中有害成分氯、碱、琉等富集浓度大，放风效果好，因此对原料的适应性相对,但与传统水泥窑相比，NSP窑也存在电耗高，窑后系统框架高(40一90m)，投资大.,实践证明，对于规模较小的生产线(1000t天)，该系统的优越性往往难以充分发挥,关于窑外分解新技术优缺点的评述(9) 窑尾气体中有害成分氯,140,三、新型干法窑的调节与控制的内容与原则,因为系统比较复杂，参数调整响应比较慢，因此不能像传统中空回转窑那样仅凭窑头看火，随时调整风、煤、料的量即可达到稳定生产的。,新型干法窑要求全系统经常处于均衡稳定的条件下，保持各项技术参数合理，达到最佳的热工制度。,中央控制室集散式控制,三、新型干法窑的调节与控制的内容与原则因为系统比较复杂，参数,141,系统控制,窑系统中，要保证最佳的热工制度和热力分布最关键的工艺参数是窑烧成带温度和分解炉温度，以及全系统燃料燃烧相通风情况。,1烧成带物料温度,2氧化氮(NOx)浓度,3窑转动力矩,由于燃烧温度较高的熟料，被窑壁带动的高度也较高，因而窑体的转动力矩较煅烧温度低的熟料为大。故也是表征烧成带情况的另一个数据。,系统控制窑系统中，要保证最佳的热工制度和热力分布最关键的工艺,142,系统控制,4、窑尾、分解炉出口或预热器出口气体成分,0,2,合量多，表示供风(或漏风)过剩。co存在表示风量不足。均可通过系统主排风机风门开度或风机转速来调节。分解炉的通风情况，则可用三次风管上的风门闸板进行平衡和调节。,对于装有电收尘的系统，分解炉出口或c4与c3出口气体中(co十H,2,）含量要严加控制否则会出现爆炸事故。,5窑尾气体温度，窑尾气体温度控制在9001050为宜。,6分解炉或最下一级旋风筒出口气体温度,系统控制 4、窑尾、分解炉出口或预热器出口气体成分,143,调节系统,(1)电子计算机部分,(2)自动调节回路部分,(3)可编程序逻辑控制器(PC)部分,调节系统(1)电子计算机部分,144,发展,1、生产能力的增长,2、50年代对原料有害成分的敏感，结皮堵塞,3、70年代初期开发的预分解技术，预热、预分解和烧成。,4、石油危机和能源价格上涨，促使了窑外分解以煤代油技术成熟。,5、高效低阻预热器、分解炉,发展1、生产能力的增长,145,发展趋势,但从热工角度来看一步降低熟料烧成热耗难度已愈来愈大。,这是因为熟料形成热的数值是取决于所用原料。,三大热损失：废气带走热量损失、冷却机废气带走热量的损失、系统散热损失。,1、需要进一步解决的问题，主要是用劣质原料生产特种水泥和低品位燃料充分利用。,发展趋势但从热工角度来看一步降低熟料烧成热耗难度已愈来愈大。,146,水泥设备解析ppt课件,147,发展趋势,2、全系统的合理匹配，亦即不过份追求系统中某些单体性能最佳，而强调预热器分解炉管道回转窑冷却机系统总体效益最佳。,发展趋势2、全系统的合理匹配，亦即不过份追求系统中某些单体性,148,