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新型干法水泥回转窑系统1. 引言干法水泥生产是指在生产过程中不添加水分的一种水泥生产方法。
回转窑系统是干法水泥生产过程中的关键设备之一。
随着科技的不断进步，新型的干法水泥回转窑系统得到了广泛应用，带来了许多优势和创新。
本文将介绍新型干法水泥回转窑系统的构成、工作原理、优势以及应用范围，以帮助读者更好地了解和应用该系统。
2. 新型干法水泥回转窑系统的构成新型干法水泥回转窑系统由以下几个主要部分构成：2.1 窑体新型干法水泥回转窑系统的窑体采用高温耐火材料制作，能够耐受高温和化学腐蚀等恶劣条件。
窑体通常为圆筒形，具有一定的倾斜角度，倾斜角度的选择对于干法水泥生产的效果具有重要影响。
2.2 进料装置新型干法水泥回转窑系统的进料装置主要包括料斗和给料机构。
料斗用于储存原料，并通过给料机构将原料均匀地输送到回转窑系统中。
2.3 燃料装置新型干法水泥回转窑系统采用了先进的燃烧技术，能够利用多种不同的燃料，如煤炭、天然气或者油气。
燃料装置确保了系统的高效运行和能源利用率。
2.4 排出装置新型干法水泥回转窑系统的排出装置用于排出已经被煅烧和烧结的水泥熟料。
排出装置通常由滚筒、冷却器和排气系统组成。
2.5 辅助设备新型干法水泥回转窑系统还配备了一些辅助设备，如预热器、除尘设备等。
这些设备可以提高系统的热能利用率和环境保护效果。
3. 新型干法水泥回转窑系统的工作原理新型干法水泥回转窑系统的工作原理是将原料从进料口导入窑体中，通过窑体的旋转和倾斜，使原料逐渐移动向出料口的方向。
在这个过程中，燃料通过燃烧装置进行燃烧，释放热能，使窑体内部的温度升高。
原料在窑体中被加热和煅烧，逐渐形成水泥熟料。
随着窑体的旋转，熟料在窑体内部不断地翻动和混合，使得熟料能够充分烧结。
熟料最终通过排出装置排出，并经过冷却器进行冷却，然后进一步处理和细磨，最终得到水泥产品。
4. 新型干法水泥回转窑系统的优势新型干法水泥回转窑系统相比传统干法水泥回转窑系统具有以下几个优势：4.1 高效能新型干法水泥回转窑系统采用先进的燃烧技术和热交换设备，能够提供更高的热能利用效率，达到更高的生产能力。
水泥回转窑优化控制系统的研究与开发关键词：水泥烧成窑，控制器，稳态模型，动态模型1 水泥烧成窑系统控制参数分析带窑外分解炉的新型干法水泥回转窑采用窑外分解煅烧技术,生料入回转窑前分解率已达到80%~90%。
基于目前国内新型干法水泥生产线广泛使用的窑外预热分解技术和水泥熟料煅烧工业的生产经验,烧成带温度和窑尾废气温度的稳定是保证水泥回转窑热工过程稳定,生产出高质量水泥熟料的重要标志[1]。
为了达到优化工艺生产过程的目的,对水泥回转窑系统的主要参数进行分析。
主要参数如下:(1) 控制变量CV①烧成带温度:正常工作范围是1300℃～1500℃,是直接反应烧成带工况的重要参数。
②窑内氧气含量:正常工作范围是3.5%～5.5%,在煅烧的过程中窑内的氧气含量直接影响到燃料的燃烧状况。
进而对窑温也有一定的影响。
③窑内含量:在煅烧的过程中窑内的含量直接影响到熟料的烧制状况,从而影响熟料的品质。
④窑内含量:窑内含量直接反映窑内煤和风的配比情况是否合理。
(2) 操作变量MV①喂煤量:它对烧成带温度和废气中的氧含量有直接影响。
增加喂煤量可以提高烧成带温度并降低氧含量;反之,减少喂煤量则可以降低烧成带温度和提高氧含量。
②高温风机挡板开度:它主要用于改变窑负压、保证风煤配合和保证废气中的氧含量;同时也用来改变窑内的温度分布,控制窑尾温度。
增加挡板开度,将提高窑尾温度并增加氧含量;反之,则可以降低窑尾温度和窑尾废气中的氧含量,对的含量变化也有很大的作用。
③回转窑转速和喂料量:当窑运行稳定时,回转窑转速和喂料量之比应基本保持不变。
具体控制量在操作员组态画面上的位置如下图1所示。
2 水泥回转窑系统模型辨识本项目对河北唐山冀东股份有限公司丰润三期水泥厂进行现场数据的采集,采样周期是60s,共采集20030组数据。
首先将采集数据中不合理的数据进行剔除,然后再分出动、静态数据,当系统中的两个输入量有一个保持不变,而另一个发生阶跃变化,从阶跃到最终系统达到稳定状态时的数据选为动态数据;从稳定状态到下一个阶跃发生前的数据选为稳态数据。
回转窑无管供风煅烧技术的探讨以2.3×55m的炭素回转窑作为研究对象，对回转窑内的煅烧过程进行了数值计算。
通过多次改变二、三次供风管的长度，得到了相应条件下窑内的温度分布，并进行了比较和分析。
结果表明：二、三次供风管的长度对窑内温度场的影响较小，实践中可以采用无管供风措施，以解决供风管道烧损问题。
一次风是提供炭素回转窑烘炉时燃料燃烧所需的助燃空气，二、三次风是提供回转窑煅烧时物料被加热析出的挥发分燃烧所需的助燃空气目前回转窑二、三次供风管道伸入窑内一部分，伸入窑内的部分管道由于断面温差较大．且长期遭受物料的不断冲击而很快损坏，由于生产原因，不能及时停产维修．不得不将损坏管道封堵，致使回转窑内温度场、可燃物浓度场、流场都发生了较大的变化，使窑内的温度分布不利于物料的煅烧。
因此，有必要提出有效措施解决其烧损问题笔者提出可以采用无管供风．具体地讲，就是风管不伸人窑内，而是在窑壁上开口．从开口处通入空气，类似于流化床式的供风，并对其可行性进行了探讨。
1 研究对象本文以2.3×55 m回转窑作为研究对象．通过对其供风管长度(伸入窑内管道的长度)进行改变，研究供风管长度对窑内温度分布的影响。
研究过程中，二、三次风供风量配比为6：4，空气消耗系数为1，其它参数见表1和表2。
2 研究方法本文采用文献（王春华陈文仲，贾冯睿，等．回转窑内流动传热及燃烧过程的数值模拟）中对回转窑内煅烧过程的数值模拟方法．将窑内煅烧过程的数学模型分为料层数学模型和气相空间数学模型在物料料层内，沿轴向取物料层某一微元段作为研究对象．根据物料相质量守恒和物料相与气体相的能量守恒原理列出微分方程组．运用Matlab求解方程组得到料层内颗粒的传热规律将回转窑内料层上部气体空间内的气体流动、传热、挥发分和烧损焦炭的燃烧过程等利用Fluent软件进行计算通过多次改变回转窑的二次风与三次风的供风管长度得到相应条件下窑内的温度分布．进行比较和分析以获得合理的二次风与三次风供风管长度．从而在生产实践中为炭素回转窑采用无管供风提供参考依据。
ＡＦＲ在水泥回转窑替代煤的研究与应用2007-12-21 作者:在熟料生产过程中可提供能量和原料的废物，国外简称ＡＦＲ。
有效利用可燃性固体废弃物替代部分燃料和原料，既可以使企业实施清洁生产、节约能源、降低成本、提高效益，又为其它企业解决了废弃物的出路。
在过去２０年中，欧洲水泥工业的能源消耗已减少约３０％，相当于每年节省１１００万吨标煤。
表１是几个国家水泥工业替代燃料和原料（ＡＦＲ）使用概况。
我公司在２００４年开始进行利用工业固体废料作为水泥生产二次燃料的试烧工作，经过较长时间的摸索和实践，在这方面取得一些数据和经验。
本文主要介绍我公司工业可燃性固体废料从收集、处理到试烧阶段，窑系统工艺的综合情况（数据的收集集中在进行试烧试验的两天内）。
１可燃性废弃物的收集通过调查，在珠三角一带地区可以收集到相当数量可用于替代水泥燃原料的可燃性固体废弃物，包括废纸、废塑料、废生物燃料（如稻壳、干的下水道污泥）、废皮革、废机油、木屑、废布料、废海绵、废电线等。
公司下属的珠江水泥厂、越堡水泥厂都具备处理这些废料的能力。
就这些废料的供应量和热值，我们也做了充分的调研，主要情况是：（１）废纸的可用数量较大，可供总量大于６０００ｔ／月，热值约在１６７２０～２０９００ｋＪ／ｋｇ左右。
（２）汽车废料主要来源于拆除报废车弃置的塑料、皮革和木屑等，其热值约有２０９００～２５０８０ｋＪ／ｋｇ，其中一个供应点每天就能提供４～５ｔ的废料，货源较为充足，而且以我国汽车工业的发展状态看，汽车废料资源将会是今后最大的资源之一。
（３）皮革废料的热值在１８８１０～２２９９０ｋＪ／ｋｇ左右，数量６００ｔ／月以上。
（４）废电线的热值在２０９００～２５０８０ｋＪ／ｋｇ左右，数量１００ｔ／月左右。
（５）废布料的数量较多，但热值不高，加工有一定难度，直接焚烧处理。
２废料的预处理和喂料方式为使废料试用工作顺利进行，我们选点设立了废料处理站，通过一系列工序对固体废料进行分类、筛选、烘干、破碎、包装和搭配等预处理，使不同类别、不同热值的废料混合比较均匀，水分小于１０．０％，粒径小于３０ｍｍ×３０ｍｍ，便于输送和煅烧。
回转窑煤粉燃烧器技术进展作者：孔学标单位：南京圣火水泥新技术工程有限公司0 引言70年代中其国际上发展起来的水泥回转窑多通道煤粉燃烧器，使窑的一次风用量由传统的20%～30%下降至12%～15%，同时窑的操作及熟料煅烧情况得到明显改善。
经过20多年的技术进步，目前窑的一次净风用量已降低到6%～8%，大大改进了窑的燃烧效率和热效率。
与此同时，水泥窑对燃煤品质要求不断降低，无烟煤、劣质煤及再生燃料（即工业和民用可燃垃圾）的利用技术渐成热点，从而促使燃烧器结构形式不断的改进。
自传统的单通道燃烧器向多通道（如三通道、四通道等）燃烧器发展以后，新一代的双通道燃烧器，由于调节性能、火焰成形能力及燃烧效率等方面的优良性能正作为一种新的技术发展方向。
多相流及反应计算机数值模型技术的发展使燃烧器开发专家不再依赖传统的冷态气体模拟试验，以KILN FLAME SYSTEMS公司为代表的酸碱水模拟试验方法可使回转窑燃烧的流畅设计更加精确，从而确保了高风险的窑头燃烧器的投运调试顺利达到预期效果。
1 对回转窑煤粉燃烧认识的深入从工艺过程角度看，用于对回转窑烧成带提供热量的燃烧器应满足下述要求：1)对燃烧品质具有较强的适应性，特别是在燃烧无烟煤或劣质煤时，能确保在较低空气过剩系数下完全燃烧，其CO和NOx排放量降至最低限度。
2)火焰形状应是细而不长，使整个烧成带具有强而均匀的热辐射。
这一方面有利于熟料结粒、熟料矿物晶相正常发育，防止烧成带扬尘；另一方面有利于形成致密稳定的烧成带窑皮，延长耐火砖使用寿命。
3)一次风用量尽可能少，但必须保证在不正常的窑况下火焰燃烧的稳定。
值得指出的是，在上述要求中强调了火焰形成应是“细而不长”以形成合理的燃烧带长度，而不再象以往那样强调化燃烧以适应强化煅烧要求，这是因为强化燃烧所形成的局部高温对烧成带窑皮不利，从而影响耐火砖使用寿命，另一方面局部高温将增加NOx的排放量。
一般情况，来自冷却机的二次风温可达900℃以上，窑头燃烧火焰温度高达1800℃左右，其燃烧一般已进入扩散控制区。
水泥生产是一个高能耗、高污染的行业，其中煤炭燃烧过程是主要的能源消耗环节，同时也是燃烧生成氮氧化物（NOx）等大气污染物的主要来源。
针对这一问题，水泥回转窑系统低氮燃烧技术应运而生。
本文将对水泥回转窑系统低氮燃烧技术进行介绍，具体内容如下：一、水泥回转窑工艺概述1.1 水泥生产工艺流程水泥生产一般采用湿法、半干法和干法三种生产工艺，其中干法工艺在回转窑中煅烧石灰石为水泥熟料是最常见的工艺流程。
1.2 水泥回转窑系统组成水泥回转窑系统主要包括回转窑、预煅窑、冷却机、热风炉等设备，其中回转窑是系统的核心设备，是水泥熟料煅烧的主要场所。
二、水泥回转窑系统燃烧工艺介绍2.1 传统燃烧工艺存在的问题传统的水泥回转窑系统燃烧工艺往往会产生大量NOx等有害气体，对环境造成严重污染，排放不达标。
2.2 低氮燃烧技术原理低氮燃烧技术是在传统燃烧工艺基础上，通过优化燃烧参数，采用低氮燃烧器等装置，使燃烧过程中的氮氧化物排放明显减少，达到环保要求。
三、水泥回转窑系统低氮燃烧技术设计要点3.1 低氮燃烧器设计优化低氮燃烧器结构，提高燃烧效率的减少NOx排放。
3.2 燃烧参数调整合理调整燃烧参数，控制温度和氧气含量，降低燃烧过程中NOx的生成。
3.3 燃烧系统优化通过对燃烧系统进行优化设计，提高燃烧效率，减少能源消耗，降低NOx排放。
3.4 监测与控制系统建立完善的燃烧过程监测与控制系统，实时监测燃烧参数，并根据监测数据调整燃烧工艺，保证低氮燃烧效果。
3.5 现场操作与维护加强现场人员培训，严格执行操作规程，保证低氮燃烧技术的正常运行。
四、水泥回转窑系统低氮燃烧技术应用效果4.1 现场示范工程案例通过实际案例分析，低氮燃烧技术在水泥回转窑系统中的应用效果。
4.2 环保效益分析低氮燃烧技术的应用，降低了NOx等有害气体排放，提高了水泥生产的环保水平。
4.3 经济效益分析低氮燃烧技术的应用，优化燃烧工艺，降低能源消耗，减少了生产成本，具有显著的经济效益。
水泥回转窑无烟煤煅烧技术的研究开发与应用
摘要:
合肥水泥研究设计院于1996年开始对水泥回转窑无烟煤煅烧技术进行研究开发，1997年与福建省大田县水泥厂合作，在该厂日产600t熟料5级旋风预热器窑生产线上进行了工业性试验研究，经过2年多的努力取得了圆满成功。
1研究内容
我国常规回转窑烧成系统中所用的燃料一般是烟煤，挥发分含量20%～35%，由于挥发分含量较高，煤粉在较低的温度时开始燃烧，待挥发分基本燃烧完后固定碳开始燃烧。
在回转窑中烟煤燃烧形成了较长的火焰。
无烟煤(挥发分较低小于10%)燃点较高，反应活性差，在回转窑内燃烧的特点是煤粉从燃烧器喷嘴喷出一段时间后才开始燃烧，燃烧过程较短，热力强度非常集中，火焰形状短而粗。
研究表明，在回转窑内，燃烧是由颗粒边界层的扩散速度控制的。
因而燃尽时间与粒径的平方呈正比。
当反应温度上升时，反应速率将呈指数关系增加。
从上述分析可以看出，若想在为烟煤设计的回转窑燃烧系统中使用无烟煤，必须使碳粒燃尽的速率小于燃烧粒子在热流场中运动的速率，才可能获得稳定的燃烧火焰。
因此，需解决以下问题:
1)为了尽快点燃无烟煤和缩短燃烧时间，应降低煤粉细度。
2)采取相应措施，提高窑头燃烧空气温度。
3)采取措施，形成稳定的火焰。
1.1降低煤粉细度
对于国产600t/d五级旋风预热器窑生产线煤粉制备设备，一般采用Φ2.2m×4.7m风扫式煤磨，产量6～7t/h，煤粉细度8%～12%(0.08mm孔筛余)。
根据国外的研究成果，无烟煤煤粉细度不能超过挥发分含量的0.5～0.6倍，若采用常规方式制备无烟煤，产量将大幅下降，电耗将大幅上升。
为此我院根据该厂拟使用的无烟煤挥发分很低(挥发分含量3.67%)和易磨性差等情况，专门研制开发了无烟煤细磨机，磨机规格为Φ2.2m×5.8m。
该磨机增加了细磨、选粉、分离的能力，减少了仓内过粉磨现象。
磨机设有2个研磨仓，一仓采用球形研磨体，主要是承担破碎和粗磨功能；二仓采用特制的钢段，主要承担细磨作用，在一仓和二仓之间采用新型筛分隔仓板，原煤进入一仓粉磨，通过筛分隔仓板时，粗颗粒返回一仓、细颗粒进入二仓。
在粉磨过程中从磨头通入热风，煤在磨内边烘干边粉磨。
1.2提高窑头燃烧空气温度
1)对冷却机进行改进。
窑头空气温度的高低主要取决于冷却机冷却效率。
与日产600t熟料
新型干法窑配套的大多数是单筒冷却机，该冷却机具有投资省、运行可靠、故障率低、冷却熟料的气体全部入窑无需余风收尘等优点，缺点是受到冷却效率影响，入窑空气温度(二次
风温)较低，不能满足无烟煤燃烧的需要，因此，必须对其改进。
采用新型弧形扬料板，减少冷却气流“短路”现象，提高熟料与空气的换热面积；对筒内各区域长度进行优化；改进耐火砖区和高温扬料区的材质和布置，提高高温段熟料冷却效果；对冷却机实施变频无级调速，根据系统工况调节转速，从而达到调整入窑二次风温的目的。
2)采用新型燃烧器将一次风量可降到7%，减少了入窑冷空气量。
1.3调整火焰形状
无烟煤燃烧的特点是火焰较短，热力集中。
我们选择四通道燃烧器，煤风、旋流风和轴流风的风速依次控制为17～20m/s、170m/s和200m/s左右，中心风、旋流风、轴流风的风压分别控制在8.5～19kPa。
由于内外通道风速、压力相差较大，使得火焰对高温二次风的卷吸能力增强，碳粒燃烧完全，煤粉离开燃烧器喷嘴后迅速燃烧，形成的火焰热流场稳定。
此外燃烧器外套管超出燃烧器喷嘴，可在其火焰根部产生热气流的再循环，避免空气过分扩散，使火焰形状更佳。
2应用情况
1998年，该项目进行了无烟煤各项性能试验，对有关工艺和设备进行了改进，1999年1月，进行点火调试工作，并于当月实现3d达标。
烧成系统主机设备规格见表1，无烟煤工业分析见表2。
根据该厂的原料情况，通过原料易磨性试验确定生料配料率值为:
KH=0.90±0.02n=2.4±0.1P=1.4±0.1
2.1煤粉细度控制稳定
为进一步降低成本，拟采用离厂区2公里处的无烟煤，该煤挥发分含量仅有3.6%，易磨性差，根据要求煤粉细度应控制R903%～5%以内。
实际煤粉细度稳定控制在R902%～3.5%，磨机产量6～6.5t/h，出磨煤粉水分在1%～1.5%。
2.2入窑空气温度得到较大提高
在正常情况下，二次风温达到850℃以上，遇到不正常窑情，可通过调节冷却机转速调节入窑风温。
2.3燃烧器运行可靠
在投产初期，由于未能掌握ROTAFLAM燃烧器规律以及喷嘴火点位置不理想，经常造成“刷砖”掉窑皮，影响了窑运转率，缩短了耐火砖使用寿命。
经燃烧器制造商和院厂技术人员几个月反复调试摸索，总结出一套控制参数，保证了燃烧器正常使用。
烧成带窑皮致密、均匀、强度高。
2.4窑系统各项指标达到设计要求
在试生产期间，当月即实现72h达标，从2000年1月至2001年4月，系统运行一直良好，各项指标见表3。
3结论
通过技术改造，在SP窑上用无烟煤代替烟煤煅烧熟料是可行的，根据大田厂实际运行情况，窑头温度控制在800℃以上，可满足正常煅烧要求。
