ccl-窑炉工艺学-水泥熟料3.ppt

教学内容第第6 6章章: :水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备教学大纲教学大纲 在预热在预热/预分解系统中经过预热、预分解后的生料预分解系统中经过预热、预分解后的生料，进入，进入回转窑内回转窑内进行进行烧成烧成后才能成为水泥熟料（后才能成为水泥熟料（Clinker，简称：，简称：熟料熟料）。）。 水泥回转窑（简称：回转窑，俗称：旋窑）是一个倾斜放置的旋转圆筒体，其内壁上镶砌有耐火砖（或称：耐火衬料）。回转窑规格用其筒体内径和有效长度来表示。 6.4 回转窑结构及其工作原理 6.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备一、回转窑的结构一、回转窑的结构1.1.主体是圆筒体，用不同厚度的主体是圆筒体，用不同厚度的A3A3钢板制成一段一段钢板制成一段一段的圆筒段带，然后再焊接而成。的圆筒段带，然后再焊接而成。2.2.尺寸：直径尺寸：直径2 27m7m；长度；长度L L3030230m230m。厚度常。厚度常采取采取1818、2020、2525、2828和和32mm32mm几种规格。具体值由计算几种规格。具体值由计算而得。另外，在应力较集中的段带（如轮带处）钢板而得。另外，在应力较集中的段带（如轮带处）钢板厚度可用到厚度可用到404075mm75mm。6.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备一、回转窑的结构一、回转窑的结构3.3.倾斜放置，冷断高，热端低斜度约为倾斜放置，冷断高，热端低斜度约为3 35 5。4.4.支撑结构：包括轮带、托轮组和一对挡轮。支撑结构：包括轮带、托轮组和一对挡轮。 6.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备一、回转窑的结构一、回转窑的结构4.4.支撑结构：包括轮带、托轮组和一对挡轮。支撑结构：包括轮带、托轮组和一对挡轮。 （1 1） 窑筒体借助轮带支撑在成对的托轮上，托轮固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，托轮共有定在混凝土基础的架子上，托轮共有2 29 9对，根据窑对，根据窑长而定。长而定。（2 2） 在传动设备附近的轮带两侧有一对挡轮：为了在传动设备附近的轮带两侧有一对挡轮：为了限制并检验窑体在加热与运转时的纵向运动。限制并检验窑体在加热与运转时的纵向运动。（3 3） 转速：转速：1 14r/min4r/min。在运行时往往需要改变转。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。同时为了避速，故传动系统中还应有无级变速装置。同时为了避免临时断电停窑或事故停窑，筒体热重力变形造成弯免临时断电停窑或事故停窑，筒体热重力变形造成弯曲，需要设置辅助传动设备，在断电时仍能维持窑每曲，需要设置辅助传动设备，在断电时仍能维持窑每小时小时1 14r4r。轮带轮带6.4 回转窑结构及其工作原理 回转窑是通过几个轮带放置在几对支撑托轮上，轮带通过垫块与回转窑的窑体相联，这样筒体和轮带之间就有间隙，间隙一则有利通风冷却，二则有利减少窑体向轮带的热传导，于是降低轮带上的温度应力。 6.4 回转窑结构及其工作原理 当回转窑旋转时，轮带与窑筒体之间沿圆周方向会产生一定的相对滑动，从而引起磨损，这时垫块也可以起到保护回转窑筒体的作用。轮带轮带与与托轮托轮6.4 回转窑结构及其工作原理 窑体的轴向窜动由挡轮来限制与控制。挡轮一般是安装在回转窑中部。挡轮主要有两种：普通挡轮和液压挡轮。普通挡轮是信号挡轮，不能够长时间地承受窑体的轴向窜动力，液压挡轮不仅可以指示而且也可以调节窑体轴向窜动的方向与位置。6.4 回转窑结构及其工作原理 回转窑的新型驱动方式是托轮驱动，即电动机通过减速器将动力传递给一个或两个托轮，托轮依靠摩擦力再驱动窑体转动。但目前回转窑的主要驱动方法仍是齿轮驱动，即由小齿轮（俗称：小牙轮）驱动窑体大齿圈（俗称：大牙轮）带动窑体转动。 6.4 回转窑结构及其工作原理 托轮驱动托轮驱动回转窑的回转窑的驱动方式驱动方式6.4 回转窑结构及其工作原理 电动机将动力传递给小齿轮的方式有两类：机械传动和液压传传动。为免受高温，大齿圈一般安装在远离热端。大齿圈与窑体的连接方式主要有两种：切向连接和轴向连接。6.4 回转窑结构及其工作原理 回转窑的回转窑的驱动方式驱动方式6.4 回转窑结构及其工作原理 齿轮驱动齿轮驱动 回转窑烧成带的回转窑烧成带的筒体外的风冷措施筒体外的风冷措施6.4 回转窑结构及其工作原理 6.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备一、回转窑的结构一、回转窑的结构5.5.回转窑用主机及减速机选型时，需要计算所需功率，回转窑用主机及减速机选型时，需要计算所需功率，简易的计算功率的经验公式为：简易的计算功率的经验公式为：LknDNi2.5k k：系数，干法或湿法窑为：系数，干法或湿法窑为0.0480.0480.056 0.056 立波尔窑立波尔窑或预热器窑为或预热器窑为0.0450.0450.0480.048n n：窑转数，：窑转数，r/min r/min L L：窑体长度，：窑体长度，m Dim Di：窑筒体有效内经，窑筒体有效内经，m m6.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备一、回转窑的结构一、回转窑的结构6.6.密封装置：密封装置：（1 1） 目的：防止随机性漏风、漏料，保持煤、风、目的：防止随机性漏风、漏料，保持煤、风、料的合理配合关系。料的合理配合关系。（2 2） 要求：具有良好的密封性能，对窑体变形有一要求：具有良好的密封性能，对窑体变形有一定的适应性，耐热温与粉尘的能力强，结构简单、维定的适应性，耐热温与粉尘的能力强，结构简单、维修方便，造价低廉。修方便，造价低廉。（3 3） 位置：窑尾与烟室联接处以及回转筒体与窑头位置：窑尾与烟室联接处以及回转筒体与窑头的接合处。的接合处。（4 4） 类型：迷宫式和接触式两大类。类型：迷宫式和接触式两大类。 6.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备一、回转窑的结构一、回转窑的结构6.6.密封装置：密封装置：（4 4） 类型：迷宫式和接触式两大类。类型：迷宫式和接触式两大类。 a. a. 迷宫式：利用空气多次迷宫式：利用空气多次通过曲折通道增大流动阻通过曲折通道增大流动阻力而防止漏风的。由于迷力而防止漏风的。由于迷宫预留间隙不可能太小宫预留间隙不可能太小（一般（一般202040mm40mm），因此），因此密封效果不太理想，限用密封效果不太理想，限用于内外气体压差不大的场于内外气体压差不大的场合。合。 6.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备一、回转窑的结构一、回转窑的结构6.6.密封装置：密封装置：（4 4） 类型：迷宫式和接触式两大类。类型：迷宫式和接触式两大类。 b. b. 接触式：图中所示是用铸铁接触式：图中所示是用铸铁作摩擦密封板的。筒体一圈有作摩擦密封板的。筒体一圈有若干块摩擦板，每块板分别用若干块摩擦板，每块板分别用两个弹簧压向筒体以密封。近两个弹簧压向筒体以密封。近年来多用石墨代替铸铁作摩擦年来多用石墨代替铸铁作摩擦板并在结构上作了改进，延长板并在结构上作了改进，延长了使用寿命，改善了密封效果。了使用寿命，改善了密封效果。 6.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备二、回转窑的工作原理二、回转窑的工作原理1.1.回转窑内物料的运动回转窑内物料的运动 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话，则窑壁上颗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话，则窑壁上颗粒粒A A将被回转着的窑体所带起，到一定高度，即物料表明与水平面形成的角度将被回转着的窑体所带起，到一定高度，即物料表明与水平面形成的角度等于物料的休止角时，则颗粒在重力作用下，沿着料层表明翻滚下来，如图所等于物料的休止角时，则颗粒在重力作用下，沿着料层表明翻滚下来，如图所示。示。 由于窑是倾斜安装，所以物料颗粒不会落到原来的位置由于窑是倾斜安装，所以物料颗粒不会落到原来的位置A A，而是向低端移，而是向低端移动了一个距离动了一个距离S S，落在，落在C C点。如此重复，不断前进。点。如此重复，不断前进。6.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备二、回转窑的工作原理二、回转窑的工作原理1.1.回转窑内物料的运动回转窑内物料的运动 （1 1）运动速度）运动速度a.a.分解带和放热反应带最快：因为此区段有大量气体逸出，增分解带和放热反应带最快：因为此区段有大量气体逸出，增加料层空隙率，使粉料流动性好。加料层空隙率，使粉料流动性好。b.b.烧成带因为有液相存在，增大了颗粒的休止角，速度减慢。烧成带因为有液相存在，增大了颗粒的休止角，速度减慢。c.c.冷却带因为有窑口挡圈，使料层增厚而减小物料的运动速率。冷却带因为有窑口挡圈，使料层增厚而减小物料的运动速率。一般小于烧成带。一般小于烧成带。 在实际生产中，曾用放射性同位素（如、在实际生产中，曾用放射性同位素（如、 ）做过测）做过测定。结果表明，在不同窑型中物料综合平均运动速度，有很定。结果表明，在不同窑型中物料综合平均运动速度，有很大差别，且在同一窑内，由于颗粒形状、大小、密度和物理大差别，且在同一窑内，由于颗粒形状、大小、密度和物理化学变化进程不同，各带内物料运动速度也不一样。化学变化进程不同，各带内物料运动速度也不一样。24aN56nM6.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备带名带名带长（带长（m m）物料平均运动速度物料平均运动速度（m/sm/s）物料停留时间物料停留时间（minmin）冷却带冷却带6.56.50.3070.30721.1021.10烧成带烧成带6.56.50.4730.47313.7013.70放热反应带放热反应带8.08.00.6600.66012.1412.14分解带分解带57.057.00.6460.64688.2488.24预热带预热带8.18.10.5300.53015.2715.27脱水带脱水带10.010.00.5770.57717.3417.34干燥带干燥带24.024.00.4050.40559.2359.23链条带链条带22.022.00.4770.47746.3646.36中空带中空带5.05.00.4870.48710.6210.62总计（或平均）总计（或平均）147.1147.10.5160.516285.0285.03.6/3.3/3.6150m窑内各带物料运动速度（窑内各带物料运动速度（m/s）6.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备二、回转窑的工作原理二、回转窑的工作原理2.2.回转窑内燃料的燃烧回转窑内燃料的燃烧（1 1）煤粉的制备）煤粉的制备是窑生产的重要准备工是窑生产的重要准备工序。序。a.a.回转窑对入窑煤粉质回转窑对入窑煤粉质量要求主要是：量要求主要是：低热值低热值20600KJ/kg20600KJ/kg水分水分112 2细度细度18183030挥发分挥发分1515（49004900孔筛余）孔筛余）灰分灰分25253030gDWQggA6.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备二、回转窑的工作原理二、回转窑的工作原理2.2.回转窑内燃料的燃烧回转窑内燃料的燃烧（1 1）煤粉的制备是窑生产的重要准备工序。）煤粉的制备是窑生产的重要准备工序。b.b.煤粉自喷煤管以较高气速（煤粉自喷煤管以较高气速（404080m/s80m/s）送入窑内。）送入窑内。从安全角度考虑，一般一次风不预热（通过喷煤管输从安全角度考虑，一般一次风不预热（通过喷煤管输送煤粉的空气），用量不宜过多，占总空气量送煤粉的空气），用量不宜过多，占总空气量15152020。一次、二次风用量的总和应略大于理论空气需要。一次、二次风用量的总和应略大于理论空气需要量，控制空气系数为量，控制空气系数为1.051.051.101.10为宜。为宜。（2 2）燃烧带：被火焰覆盖的区间，是熟料矿物全部烧）燃烧带：被火焰覆盖的区间，是熟料矿物全部烧成的地带，又称烧成带。其长度用主窑皮的长度来判成的地带，又称烧成带。其长度用主窑皮的长度来判定。定。 6.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备二、回转窑的工作原理二、回转窑的工作原理2.2.回转窑内燃料的燃烧回转窑内燃料的燃烧（3 3）主窑皮：熟料被加热，其中有相当量（约）主窑皮：熟料被加热，其中有相当量（约25253030）的组分熔融成液相，粘附在窑内耐火材料的表面）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。窑皮的平整、合适的上形成一定厚度的粘稠状物料。窑皮的平整、合适的厚度和长度是窑内煅烧制度正常稳定的标志，窑皮可厚度和长度是窑内煅烧制度正常稳定的标志，窑皮可以保护窑内耐火材料。以保护窑内耐火材料。6.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备二、回转窑的工作原理二、回转窑的工作原理2.2.回转窑内燃料的燃烧回转窑内燃料的燃烧（4 4）火焰长度：单位时间内发热量一定时：）火焰长度：单位时间内发热量一定时： a.a.过长：烧成带的最高温度降低，且被煅烧物料中液相过过长：烧成带的最高温度降低，且被煅烧物料中液相过早出现，容易引起结圈。此外还可能造成未燃烧尽的残碳被早出现，容易引起结圈。此外还可能造成未燃烧尽的残碳被带入低温区产生不完全燃烧，影响熟料质量并增大煤耗。带入低温区产生不完全燃烧，影响熟料质量并增大煤耗。b.b.过短：高温部分过于集中，易将窑皮或衬料烧坏，不利于过短：高温部分过于集中，易将窑皮或衬料烧坏，不利于长期运转。长期运转。c.c.合理的火焰长度是很重要的，应根据窑的规格、热耗和系合理的火焰长度是很重要的，应根据窑的规格、热耗和系统配置来决定。通常大约是窑有效内经的统配置来决定。通常大约是窑有效内经的4 45 5倍。倍。 6.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备二、回转窑的工作原理二、回转窑的工作原理3.3.回转窑内的气体流动回转窑内的气体流动进入气体：一次风、二次风进入气体：一次风、二次风排出气体：燃烧后的烟气和生料中分解出来的气体。排出气体：燃烧后的烟气和生料中分解出来的气体。窑内气体流速在窑内气体流速在6 615m/s15m/s之间。温度：热端之间。温度：热端1600160017001700，冷端，冷端950950100010006.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备二、回转窑的工作原理二、回转窑的工作原理4.4.回转窑内的传热回转窑内的传热以辐射传热、对流传热、传导综合作用为主。以辐射传热、对流传热、传导综合作用为主。研究目的：研究目的：（1 1） 对窑内各带传热机制进行理论分析，从而理解对窑内各带传热机制进行理论分析，从而理解窑的结构参数（如窑的直径、窑型及窑内特殊构件窑的结构参数（如窑的直径、窑型及窑内特殊构件等）、操作参数（如气体与物料运动速度，气体、物等）、操作参数（如气体与物料运动速度，气体、物料进出口温度；窑的转速；物料在窑内的填充系数等）料进出口温度；窑的转速；物料在窑内的填充系数等）以及在给定条件下物性参数（导热系数、黑度、密度）以及在给定条件下物性参数（导热系数、黑度、密度）对传热过程的影响。提供调节控制（强化或消弱）窑对传热过程的影响。提供调节控制（强化或消弱）窑内各带传热的条件与措施的理论依据。内各带传热的条件与措施的理论依据。 6.4 回转窑结构及其工作原理 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备二、回转窑的工作原理二、回转窑的工作原理4.4.回转窑内的传热回转窑内的传热以辐射传热、对流传热、传导综合作用为主。以辐射传热、对流传热、传导综合作用为主。研究目的：研究目的：（2 2） 对已生产的运行的窑（规格尺寸已知、生产条件相对固对已生产的运行的窑（规格尺寸已知、生产条件相对固定），可根据给定的操作情况通过传热计算，分别求得窑内各定），可根据给定的操作情况通过传热计算，分别求得窑内各带相应点处的气体、物料与窑衬的温度，从而绘出沿窑长温度带相应点处的气体、物料与窑衬的温度，从而绘出沿窑长温度分布曲线，作为评价分析窑内煅烧工艺和热工制度的依据。分布曲线，作为评价分析窑内煅烧工艺和热工制度的依据。 （3 3） 在设计时根据生料煅烧过程中复杂的物理化学变化所需在设计时根据生料煅烧过程中复杂的物理化学变化所需的总热量和窑内各带高温气体通过时各种途径传给物料按单位的总热量和窑内各带高温气体通过时各种途径传给物料按单位长度计的传热总量，再结合设计条件和烧成工艺要求而确定回长度计的传热总量，再结合设计条件和烧成工艺要求而确定回转窑内的规格和尺寸。转窑内的规格和尺寸。 从工作原理上来看，回转窑至少具备以下4个功能： 回转窑是一个燃料燃烧装置：它具有较大的燃烧空间和热力场，可以供应足够的助燃空气，是一个装备优良的燃料燃烧装置，能够保证燃料的充分燃烧，可以为水泥熟料的煅烧提供必要的热量。6.4 回转窑结构及其工作原理 回转窑是一个热交换装备：它具有比较均匀的温度场，可以满足熟料生产过程中各个阶段的换热要求，特别是A矿（Alite）生成的要求。 回转窑是一个化学反应装备：熟料矿物形成的不同阶段有不同的要求，回转窑既可以满足不同阶段、不同矿物对热量、温度的要求，又可以满足它们对停留时间的要求。 回转窑是一个输送设备：用来输送物料和让气流通过。从输送物料角度来看，回转窑还具有更大的潜力，因为物料在回转窑内的填充率、回转窑的斜度以及回转窑的转速都是很低的。 此外，回转窑还具有降解和利用可燃废弃物的作用，这在当今非常重要。6.4 回转窑结构及其工作原理 第6章 水泥熟料煅烧设备6.1 6.1 分类分类6.2 6.2 回转窑煅烧设备回转窑煅烧设备6.3 6.3 新型干法窑系统中预烧过程和设备新型干法窑系统中预烧过程和设备 6.4 6.4 回转窑结构及其工作原理回转窑结构及其工作原理 6.5 6.5 熟料的冷却及设备熟料的冷却及设备 6.6 6.6 回转窑系统的设计计算回转窑系统的设计计算 6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备一、熟料冷却的目的与冷却机功能一、熟料冷却的目的与冷却机功能1.1.回收高温熟料的热量，用以预热助燃空气，改善燃回收高温熟料的热量，用以预热助燃空气，改善燃料燃烧过程，节约能源；料燃烧过程，节约能源；2.2.熟料急冷有利于水泥强度的发挥，增强水泥抗硫酸熟料急冷有利于水泥强度的发挥，增强水泥抗硫酸盐性能，改善安定性，提高水泥质量；盐性能，改善安定性，提高水泥质量； 骤冷可以阻止水泥熟料中矿物晶体的长大，特别是阻止骤冷可以阻止水泥熟料中矿物晶体的长大，特别是阻止C3SC3S晶体的长大，还可以使液相凝固成玻璃体，使晶体的长大，还可以使液相凝固成玻璃体，使MgOMgO及及C3AC3A大部分固大部分固定在玻璃体内，提高水泥熟料的活性，防止定在玻璃体内，提高水泥熟料的活性，防止-C2S-C2S向向r rC2SC2S的转变的转变. .3.3.冷却熟料，确保输送和储存熟料设施的安全运转；冷却熟料，确保输送和储存熟料设施的安全运转；4.4.熟料急冷后，易磨性得到改善，有利于粉磨。熟料急冷后，易磨性得到改善，有利于粉磨。 按照此要求，熟料冷却机的功能与作用如下： 冷却机作为一个工艺设备，它承担对高温熟料的快速冷却任务，尤其是篦式冷却机还可对熟料实施骤冷。骤冷能阻止熟料中矿物晶体的长大或分解（特别是阻止C3S晶体的长大或分解）、能使液相凝固成玻璃体（使MgO及大部分C3A固化在玻璃体内），也可防止-C2S向-C2S转变，从而提高所生产水泥的的质量。6.5熟料的冷却及设备 冷却机作为一个热工设备，在对熟料实施冷却的同时还承担着对入窑二次风、入炉三次风的加热升温任务，这对燃料（特别是中、低质燃料）的着火和预燃、提高燃料的燃烬率、提高燃烧效率，从而保持全窑系统有一个优化的热力分布具有着重要的促进作用。 冷却机作为一个热回收设备，它承担着对出窑熟料携带出去的大量热焓进行回收的任务。主要是通过高温二次风再入窑、高温三次风再入炉来降低整个熟料烧成系统的热耗。另外，这些回收热量还可用于煤磨的干燥热风，或用于中、低温余热发电。6.5熟料的冷却及设备 冷却机对高温熟料进行有效冷却不仅有利于改善水泥的某些性能，也有利于熟料的输送、储存与粉磨。6.5熟料的冷却及设备 二 关于熟料冷却机的技术评价指标主要有以下几个： （1）熟料冷却机的三个效率分别是：热效率cL，冷却效率L和空气升温效率i 。 热效率cL： 熟料冷却机热效率cL的定义为：从出窑熟料中回收的、且重新入熟料烧成系统的总热量与出窑熟料物理热的百分比。 冷却效率L：熟料冷却机冷却效率L（也叫做：熟料冷却机的热回收效率 或简称：热回收率）的定义为：从出窑熟料中回收的总热量与出窑熟料物理热的百分比。6.5熟料的冷却及设备 由于从出窑熟料中回收的总热量不仅包括了重新入熟料烧成系统的总热量（二次风、三次风带入的热量之和），也包括了余风（可用于低温余热发电，也可当作废气排走）和煤磨干燥风中所含的热量，甚至还包括了无法消除的冷却机表面散热，所以L一定比cL大。 空气升温效率i。6.5熟料的冷却及设备 （2）入窑二次风温和入炉三次风温 入窑二次风温和入炉三次风温越高越好。一般来说，入窑二次风温在400 1200，入炉三次风温在400 1000。（3）出冷却机熟料温度 出冷却机熟料温度（简称：出料温度）越低越好。越低表示熟料被冷却的越充分，现代篦式冷却机的设计指标普遍能达到“65 + 环境温度”以下。（4）环境保护 熟料冷却机的环境保护主要是指噪声污染和粉尘污染要低。6.5熟料的冷却及设备 （5）投资费用 熟料冷却机投资费用主要是指其设备费用及土建费用要低。（6）操作费用 熟料冷却机操作费用主要是指其动力消耗及维护、维修费用要低，且操作方便简单。6.5熟料的冷却及设备 6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备 三、熟料冷却机的分类三、熟料冷却机的分类6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备四、筒式冷却机四、筒式冷却机（一）单筒冷却机（一）单筒冷却机是最早使用的冷却机，是一个支撑在二对托轮上的回转圆是最早使用的冷却机，是一个支撑在二对托轮上的回转圆筒，其内部装设耐火材料和扬料装置。熟料由窑头卸落在冷却筒，其内部装设耐火材料和扬料装置。熟料由窑头卸落在冷却筒内，被扬料板提升并撒落，冷空气从冷却机出料端吸入，与筒内，被扬料板提升并撒落，冷空气从冷却机出料端吸入，与熟料逆流接触并进行热交换，加热后的空气全部进入窑内。单熟料逆流接触并进行热交换，加热后的空气全部进入窑内。单筒冷却机分为顺流式和逆流式。筒冷却机分为顺流式和逆流式。1.1.顺流式：冷却机内熟料运动方向与回转窑内物料的流动方向顺流式：冷却机内熟料运动方向与回转窑内物料的流动方向相同。占地面积大。相同。占地面积大。2.2.逆流式：冷却机内熟料运动方向与回转窑内物料的流动方向逆流式：冷却机内熟料运动方向与回转窑内物料的流动方向相反。相反。（如图所示）（如图所示）冷却机布置在回转窑的下面，需要提高烧冷却机布置在回转窑的下面，需要提高烧成车间的基础高度。成车间的基础高度。 6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备逆流式逆流式6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备四、筒式冷却机四、筒式冷却机（一）单筒冷却机（一）单筒冷却机3.3.机构及性能特征：机构及性能特征：（1 1）筒体直径一般为）筒体直径一般为2.02.02.5m2.5m，长度为，长度为202050m50m，长，长径比为径比为10101212，斜度为，斜度为3 34 4。（2 2）单位容积生产能力为）单位容积生产能力为2.52.53.5t/m3.3.5t/m3.日。日。（3 3）出冷却机熟料温度一般为）出冷却机熟料温度一般为150150300300，入窑二次，入窑二次空气温度为空气温度为400400750750。（4 4）干法窑的单筒冷却机热效率一般为）干法窑的单筒冷却机热效率一般为55557575，湿，湿法窑的为法窑的为7878左右。左右。 6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备四、筒式冷却机四、筒式冷却机（一）单筒冷却机（一）单筒冷却机4.4.特点：特点：（1 1）结构简单，运转可靠，热效率高，无废气收尘处理；）结构简单，运转可靠，热效率高，无废气收尘处理；（2 2）冷却机内高温熟料不能骤冷，出冷却机熟料温度较高，）冷却机内高温熟料不能骤冷，出冷却机熟料温度较高，散热损失较大，不适应大型窑的配套，因而随着多筒冷却机的散热损失较大，不适应大型窑的配套，因而随着多筒冷却机的出现，特别是篦式冷却机的兴起，单筒冷却机将逐渐被替代。出现，特别是篦式冷却机的兴起，单筒冷却机将逐渐被替代。（3 3）德国洪堡公司经过若干年的多次改进，已经成功地制造）德国洪堡公司经过若干年的多次改进，已经成功地制造了日产熟料了日产熟料160016003700t3700t不同规模的单筒冷却机。该公司于不同规模的单筒冷却机。该公司于19841984年为埃及建设的用于日产年为埃及建设的用于日产3700t3700t熟料窑上的单筒冷却机熟料窑上的单筒冷却机（6.0/6.56.0/6.552m52m）是规模较大的冷却机。）是规模较大的冷却机。 6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备四、筒式冷却机四、筒式冷却机（一）单筒冷却机（一）单筒冷却机5.5.主要改进措施主要改进措施（1 1）扩大冷却机中部筒体，减少空气阻力，提高冷却）扩大冷却机中部筒体，减少空气阻力，提高冷却效率；效率；（2 2）沿冷却机全长分段隔热保温；）沿冷却机全长分段隔热保温；（3 3）采用不同扬料装置和凸棱耐火材料；）采用不同扬料装置和凸棱耐火材料；（4 4）冷却机出料端装设喷水枪冷却熟料；）冷却机出料端装设喷水枪冷却熟料；（5 5）重视窑头与机身的密封，减少漏风，提高入窑二）重视窑头与机身的密封，减少漏风，提高入窑二次空气温度等。次空气温度等。 6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备四、筒式冷却机四、筒式冷却机（二）多筒冷却机（二）多筒冷却机1.1.普通多筒冷却机普通多筒冷却机自自19221922年丹麦史密斯公司的尤纳克斯多筒冷却机出年丹麦史密斯公司的尤纳克斯多筒冷却机出现后，在水泥工业中得到了广泛的应用。现后，在水泥工业中得到了广泛的应用。（1 1） 结构：结构：a. a. 由环绕在回转窑出料端的若干个（通常为由环绕在回转窑出料端的若干个（通常为6 61414个）个）冷却筒所构成，筒直径一般为冷却筒所构成，筒直径一般为0.80.81.4m1.4m，长度为，长度为4 47m7m，L/DL/D为为4.54.55.55.5。冷却筒与窑体连成一体，并随窑一起。冷却筒与窑体连成一体，并随窑一起回转。回转。 6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备b. b. 每个冷却筒长度的每个冷却筒长度的1/41/4部分砌有耐火砖，部分砌有耐火砖，其余部分装有链条或扬料板等。其余部分装有链条或扬料板等。c. c. 在回转窑的出料端窑体上开孔，用联结在回转窑的出料端窑体上开孔，用联结管将冷却筒和窑筒体联结起来，熟料从窑体管将冷却筒和窑筒体联结起来，熟料从窑体上的卸料孔经联结管卸入冷却筒，与吸入冷上的卸料孔经联结管卸入冷却筒，与吸入冷却筒的冷空气进行逆流换热。却筒的冷空气进行逆流换热。 1 1可换套筒可换套筒2 2耐火砖耐火砖3 3窑头板窑头板 4 4铁篦子铁篦子5 5链条链条6 6扬料板扬料板7 7耐热衬板耐热衬板8 8冷却机筒体冷却机筒体9 9耐火砖耐火砖1010弯头弯头1111接口铁接口铁 1212回转窑筒体回转窑筒体6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备（2 2）特点：）特点：构造简单，不需另设传动装置，电耗较低，无构造简单，不需另设传动装置，电耗较低，无废气污染；废气污染；冷却筒与窑头连体，窑体筒体承受的机械负荷冷却筒与窑头连体，窑体筒体承受的机械负荷很大，从而限制了多筒冷却机冷却能力的进一很大，从而限制了多筒冷却机冷却能力的进一步提高及在大型窑上的应用；步提高及在大型窑上的应用；处于高温下的下料弯头容易损坏，造成漏风漏处于高温下的下料弯头容易损坏，造成漏风漏料；料；冷却筒散热损失大，热效率仅冷却筒散热损失大，热效率仅55556565，入窑，入窑二次空气温度一般比单筒冷却机低，出冷却机二次空气温度一般比单筒冷却机低，出冷却机熟料温度一般在熟料温度一般在200200300300。6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备四、筒式冷却机四、筒式冷却机（二）多筒冷却机（二）多筒冷却机2.2.新型多筒冷却机新型多筒冷却机 为了提高多筒冷却机的冷却能力及热效率，并应用在大型低热耗的干法预为了提高多筒冷却机的冷却能力及热效率，并应用在大型低热耗的干法预热器窑上，丹麦史密斯公司对传统设计作了重大改进，于热器窑上，丹麦史密斯公司对传统设计作了重大改进，于19651965年推出了新型尤年推出了新型尤纳克斯多筒冷却机。纳克斯多筒冷却机。（1 1）它的改进措施有：）它的改进措施有：a.a.冷却筒长度加到长径比为冷却筒长度加到长径比为8 81212，在冷却筒前的窑壳上增设一组托轮，在冷却筒前的窑壳上增设一组托轮4 4轴承，轴承，以减轻窑体负载，提高冷却机运转的稳定性。以减轻窑体负载，提高冷却机运转的稳定性。b.b.下料弯头内砌有耐高温、耐磨损的陶瓷衬料。下料弯头内砌有耐高温、耐磨损的陶瓷衬料。c.c.冷却筒的高温段（约为筒体长度的冷却筒的高温段（约为筒体长度的5050以上）均砌有耐火衬料，以保护筒体。以上）均砌有耐火衬料，以保护筒体。d.d.冷却筒内采用各种形式的扬料装置，强化对流换热，提高冷却机热效率。冷却筒内采用各种形式的扬料装置，强化对流换热，提高冷却机热效率。e.e.窑头燃料器伸入窑内较长，出窑熟料温度一般在窑头燃料器伸入窑内较长，出窑熟料温度一般在1000100012001200，以免过热熟，以免过热熟料在联结出结圈堵塞。料在联结出结圈堵塞。6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备四、筒式冷却机四、筒式冷却机（二）多筒冷却机（二）多筒冷却机2.2.新型多筒冷却机新型多筒冷却机（2 2）特点：）特点：a.a.熟料出口温度为熟料出口温度为100100150150，入窑二次空气温度为，入窑二次空气温度为730730780780，冷却机热效率可达冷却机热效率可达70707272。b.b.冷却筒与窑体的联结结构及热膨胀问题，下料弯头结构问题、冷冷却筒与窑体的联结结构及热膨胀问题，下料弯头结构问题、冷却筒的耐火衬料及扬料却筒的耐火衬料及扬料器的热变形及机械变形、噪音大等问题都有待解决。器的热变形及机械变形、噪音大等问题都有待解决。c.c.由于不能方便抽取热空气供分解炉用，因此不适合大型预分解窑。由于不能方便抽取热空气供分解炉用，因此不适合大型预分解窑。 8080年代后期，史密斯公司又研制成一种性能更好的新型急冷式年代后期，史密斯公司又研制成一种性能更好的新型急冷式多筒冷却机，并成功地应用在欧州的干法悬浮预热器上。目前，我多筒冷却机，并成功地应用在欧州的干法悬浮预热器上。目前，我国已经能够设计、制造高效率多筒冷却机。国已经能够设计、制造高效率多筒冷却机。6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备五、篦式冷却机五、篦式冷却机 篦式冷却机是一种空气骤冷式冷却机（篦式冷却机是一种空气骤冷式冷却机（Air Quanching Cooler，简称：，简称：AQC）。出窑熟料进入冷却。出窑熟料进入冷却机后，在篦板上铺成一定厚度的料层，鼓入的冷空气，机后，在篦板上铺成一定厚度的料层，鼓入的冷空气，以相互垂直的方向穿过篦板床上运动着的料层使熟料得以相互垂直的方向穿过篦板床上运动着的料层使熟料得以骤冷。根据冷却机篦子的运动方式，篦式冷却机可以以骤冷。根据冷却机篦子的运动方式，篦式冷却机可以分为回转式、振动式、推动式三种。目前世界水泥行业分为回转式、振动式、推动式三种。目前世界水泥行业采用的推动篦冷机，以美国富勒公司的富勒型为最多。采用的推动篦冷机，以美国富勒公司的富勒型为最多。推动篦式冷却机，根据篦床的特点，又可以分为水推动篦式冷却机，根据篦床的特点，又可以分为水平式、倾斜式、复合式、组合阶段式四种。平式、倾斜式、复合式、组合阶段式四种。 6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备五、篦式冷却机五、篦式冷却机（一）（一） 水平推动式冷却水平推动式冷却推动式篦冷机推动式篦冷机内的内的原理原理篦冷机内篦冷机内的的分区分区6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备五、篦式冷却机五、篦式冷却机（一）（一） 水平推动式冷却水平推动式冷却如图所示，其内部装设有篦床，它由固定壁板和活动壁如图所示，其内部装设有篦床，它由固定壁板和活动壁板相间排列组成。篦板要求耐热、耐磨、其上有许多长方板相间排列组成。篦板要求耐热、耐磨、其上有许多长方形缝隙，以使冷空气通过篦床上熟料层。形缝隙，以使冷空气通过篦床上熟料层。高温熟料由窑头进入冷却机后，首先受到从篦板下部高温熟料由窑头进入冷却机后，首先受到从篦板下部鼓入的高压风的急速冷却，随着由篦板推动前进，并且受鼓入的高压风的急速冷却，随着由篦板推动前进，并且受到中压风的继续冷却、冷却后的小颗粒熟料穿过细栅条，到中压风的继续冷却、冷却后的小颗粒熟料穿过细栅条，经出料溜子直接入输送设备，大块熟料需经冷却机末端的经出料溜子直接入输送设备，大块熟料需经冷却机末端的破碎机破碎后，再进入输送设备。破碎机破碎后，再进入输送设备。 6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备五、篦式冷却机五、篦式冷却机（一）（一） 水平推动式冷却水平推动式冷却 鼓入冷却机的冷空气与熟料进行热交换后，一部分作为二鼓入冷却机的冷空气与熟料进行热交换后，一部分作为二次空气进入窑内，一部分作为三次空气引入分解炉或用于烘干次空气进入窑内，一部分作为三次空气引入分解炉或用于烘干原燃料，多余的热风经收尘后由烟囱排入大气。原燃料，多余的热风经收尘后由烟囱排入大气。缺点：随着水泥窑的大型化，熟料粒度变细，料层变厚，缺点：随着水泥窑的大型化，熟料粒度变细，料层变厚，在热端高温区，水平篦床上容易发生料层滞留留不走的情况，在热端高温区，水平篦床上容易发生料层滞留留不走的情况，即篦板在料层底部徒劳地往复推动，而无法把熟料推送向前，即篦板在料层底部徒劳地往复推动，而无法把熟料推送向前，这样易使篦床局部过热而受破坏。这样易使篦床局部过热而受破坏。 6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备五、篦式冷却机五、篦式冷却机结构与工作原理和水平推动篦式冷却机基结构与工作原理和水平推动篦式冷却机基本相同，所不同的是篦床成倾斜安装。早先一本相同，所不同的是篦床成倾斜安装。早先一般倾斜般倾斜100100左右，这样一方面冷却机整机高度过左右，这样一方面冷却机整机高度过高，另一方面在高压风吹动下，熟料在篦床上高，另一方面在高压风吹动下，熟料在篦床上易产生流态化，而使运动速度过快，致使熟料易产生流态化，而使运动速度过快，致使熟料冷却失控。因此近年来多数冷却机将倾斜角度冷却失控。因此近年来多数冷却机将倾斜角度减少至减少至3030或稍大些。或稍大些。 （二）倾斜推动篦式冷却机（二）倾斜推动篦式冷却机6.5熟料的冷却及设备 第第6章章 水泥熟料煅烧设备水泥熟料煅烧设备五、篦式冷却机