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水泥熟料煅烧工艺ppt课件

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水泥生产工艺熟料煅烧

水泥生产工艺熟料煅烧

➢ 3.1 新型干法煅烧工艺技术
➢ 3.1.1 悬浮预热技术
➢ 悬浮预热技术是在水泥中空窑的尾部（生料喂入端） 装设悬浮预热器（也称旋风预热器），使出窑废热气体 在预热器内通过，同时使入窑的低温生料粉分散于废热 气流之中，在悬浮状态下进行热交换，使物料得到迅速 加热升温后再入窑煅烧的一项技术。
➢ 传统的回转窑煅烧水泥熟料过程完全是在窑内进行 的，即生料喂入到窑内后的干燥→预热→碳酸盐分解→ 放热反应→熟料矿物的形成→冷却这六个过程完全是在 回转窑内完成的（见下图），使得窑体长度相对较长， 热量损失较大，窑的产量不高。
新型干法（现代水泥）回转窑
悬浮或立筒预热器
干法回转窑
加热机
立波尔回转窑（已被淘汰）
普通干法回转窑（逐渐被淘汰）
湿法回转窑（逐渐在改造成为新型干法窑）
二次风入窑 出窑熟料
不同类型回转窑各带划分
➢ 3.1.1.1 悬浮预热器单元组成
➢ 悬浮风预热器单元由换热管道、预热器、衬料、出风 管（废热气体将热量传给生料后排出）、下料管和锁风阀 （重锤）组成，见下图（C1代表第一级旋风预热器，以下 类推）。悬浮预热器系统由上述多个（四级串联的称为四 级旋风预热器，五级串联的称为五级旋风预热器）单元组 合构成：
热电偶 重锤
分解后的 生料入窑
窑体（窑尾）
分解炉、第四级预热器、 回转窑窑尾之间的关系
分解炉
重锤
喷煤嘴（3个） 三次风来自冷却机
窑体（窑尾）
物气料体放温温热度度反::应~~带11370000CC
回转窑
物气料体温温度度::13烧0~01成70带104C5~0~130冷0 C却物带料温度: ~1000 C
煤粉三次风
火焰

水泥工艺精品课程六熟料煅烧

水泥工艺精品课程六熟料煅烧

2015-3-3
连接管道Βιβλιοθήκη 作用：进行热交换，约80％以上。
热交换方式： 对流传热 对管道的设计十分重要
管道风速太低，热交换时间延长，但影响传热效率，甚至
会使生料难以悬浮而沉降积聚，并且使管道面积过大
风速过高，则增大系统阻力，增加电耗，并影响旋风筒的
分离效率
正确确定换热管道尺寸，必须首先确定合适的管道风速：
28
Huaxin Group Support
Manufacturing Workforce Training - Production
2015-3-3
旋流式分解炉
以SF型为代表： SF型→ NSF型→旋流-喷腾式分解炉
NSF型
29
Huaxin Group Support
Manufacturing Workforce Training - Production
分解炉
分解炉内的气流运动基本型式：即涡旋式、喷腾式、悬浮式及流
化床式。
功能：在这四种型式的分解炉内，生料及燃料分别依靠“涡旋效
应”、“喷腾效应”、“悬浮效应”和“流态化效应”分散于气 流之中。由于物料之间在炉内流场中产生相对运动，从而达到高 度分散、均匀混合和分布、迅速换热、延长物料在炉内的滞留时 间，达到提高燃烧效率、换热效率和入窑物料碳酸盐分解率的目 的。
时间：
20%~30%
液相粘度
液相的表面张力 C2S、CaO溶于液相的速率
10~20min
13
Huaxin Group Support
Manufacturing Workforce Training - Production
2015-3-3

【精选】第五章-熟料的煅烧.PPT课件

【精选】第五章-熟料的煅烧.PPT课件

表4.1 一些系统的最低共熔温度
二、液相量
熟料煅烧过程中液相量(liquid content)增加， 能溶解的氧化钙和硅酸二钙亦多，形成C3S就快。 但是液相量过多，则煅烧时容易结大块，造成回 转窑结圈，立窑炼边、结炉瘤等，影响正常生产。
液相量不仅与组分的性质，而且与组分的含量、 熟料烧结温度等有关。在烧成温度下的液相量P， 可按下式计算：
四、液相的表面张力
液相表面张力(surface tension)愈小，愈容易润 湿熟料颗料或固相物质，有利于固相反应与固液 相反应，促进熟料矿物特别是硅酸三钙的形成。 试验表明，随着温度的升高，液相的表面张力降 低；熟料中有镁、碱、硫等物质时，也会降低液 相的表面张力，从而促进熟料的烧结。但液相表 面张力降低，会使熟料结粒的直径变小，如果液 相表面张力过小，由于熟料粒径过小，回转窑内 会产生飞砂料。
其反应式如下：
C2S＋CaO 液 相 C3S
随着温度升高和时间的延长，液相量增加， 液相粘度减小，氧化钙、硅酸二钙不断溶解和扩 散，硅酸三钙不断形成，并使小晶体逐渐发育长 大，最终形成几十微米大小的发育良好的阿利特 晶体，完成熟料的烧结过程。
硅酸盐水泥熟料
一、最低共熔温度
物料在加热过程中，两种或两种以上组分开 始出现液相的温度称为最低共熔温度。表4.1列出 一些系统的最低共熔温度(minimum eutectic temperature)。可知:组分性质与数目都影响系统的 最低共溶温度。硅酸盐水泥熟料由于含有氧化镁、 氧化钾、氧化钠、硫矸、氧化钛、氧化磷等次要 氧化物，因此其最低共熔温度约为1250～1280℃。 矿化剂和其他微量元素对降低共熔温度有一定作 用。
800～900℃：开始形成12CaO·7A12O3（C12A7）、 2CaO·Fe2O3（C2F）。

《水泥熟料煅烧》课件

《水泥熟料煅烧》课件

熟料煅烧的设备
熟料预热器用于预热和预分解熟料，以提高煅烧效率。 窑头、窑尾、回转窑是常用的熟料煅烧设备，它们通过高温处理熟料并使其 进行各种反应。 熟料冷却器用于冷却高温下煅烧后的熟料，以保证产品质量。
熟料煅烧的新技术
高温回收利用技术可以有效回收和利用熟料煅烧过程中产生的热能，提高能 源利用效率。
余热利用技术将熟料煅烧过程中产生的余热转化为其他形式的能源，进一步 提高能源利用效率。
窑壳隔热技术可以减少热量散失，降低能源消耗，提高熟料煅烧的效果。
熟料煅烧的发展前景
以节能减排为主导的技术创新将推动熟料煅烧工艺的发展和改进。 工艺改进和理论研究的深化将进一步提高熟料煅烧的效率和产品质量。 熟料煅烧的生态环保与可料煅烧》PPT课 件
水泥熟料煅烧是水泥生产中至关重要的步骤。本课件将介绍煅烧的概述、原 理、工艺、设备，以及熟料煅烧的新技术和发展前景。
概述
煅烧是指将水泥原料经高温处理，使之有一定的煅烧反应，形成矿物质组成 和结构上有所改变的水泥熟料。 影响熟料煅烧质量的因素包括原料成分、煅烧温度、气氛、时间及配比等。
熟料煅烧的原理
熟料煅烧的化学反应是指原料在高温下发生的各种物质转化和化学反应，如水化硅酸钙生成三钙硅酸盐等。 熟料煅烧的物理过程包括水分蒸发、碳酸盐分解、氧化反应和石灰石分解等。
熟料煅烧的工艺
熟料煅烧工艺流程包括原料预处理、煅烧、冷却和熟料磨制等。 熟料煅烧工艺参数控制包括窑温、煅烧时间、配比等的控制，以确保熟料煅 烧质量的稳定性和优良性。

第4章 水泥熟料煅烧工艺

第4章 水泥熟料煅烧工艺

五、立窑
六、悬浮预热窑
七、预分解窑
第3节 煅烧过程物理化学变化
❖ 完成生料制备后，下一步是把生料送到窑内 进行煅烧。熟料的形成过程实际上就是石灰 石、粘土等主要原料经过高温煅烧，从入窑 到出窑发生一系列的物理化学变化二形成 C3A、C4AF、 C2S和C3S的过程。
㈠自有水的蒸发
100～150℃，也成干燥过程。150~200℃，自 由水蒸发完毕。
2Ca0+ Si02 → 2CaO·Si02 (C2S)开始形成
800～900℃ 7(CaO·Al2O3)+5CaO→12CaO·7Al2O3 (C12A7)
CaO·Fe2O3 +CaO → 2CaO·Fe2O3 (C2F)
900～1100℃ 2CaO+Al2O3+Si02 → 2CaO·Al2O3·Si02 (C2AS)形成后又分解
第四章 水泥熟料煅烧
刘辉敏
材料科学与工程系
第一节 水泥窑的作用和分类
一、水泥窑的作用
①水泥窑是化学反应器。 ②水泥窑是燃烧设备和传热设备。 ③水泥窑是输送设备。 ④水泥窑还具有降解利用废弃物的功能。 ⑤气体流动
二、水泥窑的分类
Hale Waihona Puke 第二节 水泥熟料煅烧工艺流程一、湿法回转窑煅烧工艺
l一回转窑；2一多筒式冷却机；3一喷煤管；4一传动齿轮；5一热交换器；6一 链条；7一托轮；8一水冷却；9一鼓风机；10一煤磨；11一选粉机；12一旋风 收尘器；13一煤磨样风机；14一煤磨热风管；15一收尘器；16一烟囱
▲碳酸钙的分解过程
①热气流向颗粒表面传进分解所需要的热量； ②热量以传导方式由表面向分解面传递的过程； ③在一定温度下碳酸钙吸收热量，进行分解并放出CO2的 化学过程； ④分解放出的CO2，穿过CaO层，向表面扩散传质； ⑤表面的CO2向周围气流介质扩散。

硅酸盐水泥熟料的煅烧工艺课件(PPT 49页)

硅酸盐水泥熟料的煅烧工艺课件(PPT 49页)
（1）含量较少，熟料中TiO2=0.5～1.0％，能与各熟料矿物形成固 溶体，特别是对β -C2S起稳定作用，可提高水泥强度；
（2）含量过多，因其与CaO反应生成无水硬性的钙钛矿（CaO·TiO2）， 消耗了CaO，减少了熟料中的A矿，影响水泥强度。
•29
第三节 水泥窑与煅烧工艺
一、水泥窑的类型和作用
立窑 立波尔窑
干法回转窑
料球球径较大,传热速度慢,传质阻力大
取决传热和 传质过程
生料悬浮于气流中,传热面积大, 传热系数高,传质阻力小
取决化学反应速度
•6
3.影响碳酸钙分解反应的因素
石灰石结构 生料细度
结构致密,结晶粗大,晶体缺陷少,分解反应困难
细度小且均匀,比表面积大,传热 和传质速度快,有利于分解反应
4.形成中间过渡相，加速C3S形成；
3(α-C2S)+3CaF2+CaO 3C3S ·CaF2
3C3S ·CaF2液相 3C3S+CaF2
晶种
•23
5.增加A矿含量；
C12A7+CaF2 C11A7 ·CaF2 +CaO
C2S+CaO C3S
6.促使含碱矿物分解；
KC23S12+CaF2 KF+12C2S NC8A3+CaF2 NaF+3C3A
六、氧化磷
（1）熟料中P2O5=0.1～0.3％，能对β -C2S起稳定作用，可提高水泥 强度；
（2）P2O5会使C3S分解，导致C3S含量减少，C2S含量增加，强度发展 较慢；配料中适当减少原料中CaO含量，以免fCaO过高；加入 萤石，减少C3S的分解，抵消部分P2O5的不良影响。
•28
七、氧化钛

硅酸盐水泥煅烧ppt课件

脱水活后性变（成高无岭定土形活的性A高l2O，3蒙·2脱SiO石2，，这伊些利无石定活形性物低具）有较高的
二、碳酸盐分解
反应式：MgCO3MgO+CO2-Q
CaCO3CaO +CO2-Q
反应温度：
MgCO3 始于402~408℃最高700 ℃ CaCO3 600 ℃开始，812~928 ℃快速分解
一、挥发性组分的影响
挥发性组分：碱、氯、硫。 主要来源：原料、燃煤 特点： （1）低温下呈固态，高温下挥发成气体； （2）当其含量大时，可降低最低共熔温度，
增加液相量，降低液相粘度，起助熔作用。
挥发性组分对新型干法水泥生产的影响
1、挥发性组分的挥发凝聚循环
碱、氯、硫化合物
高温 分解、气化和挥发
§5.3 矿化剂、晶种对熟料煅烧 和质量的影响
一、 矿化剂
定义：在煅烧过程中，能加速熟料矿物的形成，本身不参加
反应或只参加中间反应的物质。
类型：
矿化剂（1种）
含氟化合物：如：CaF2(萤石) 硫化物：如：石膏
氯化物：CaCl2 其他:如：铜矿渣、磷矿渣
复合矿化剂（2种）石膏—萤石 重晶石—萤石
反应生成SiF4和CaF2的在高温，蒸汽作用下分解生成活性 的SiO2，CaO。
二、氟化钙的矿化作用
2 降低液相出现的温度和粘度，促进C3S形成
高温，加入氟化钙，1%~3%,烧成温度下降50~100℃
4CaO 2SiO2 CaF2 850~ 950 2C2S CaF2
2C2S CaF2 1 040 C2S CaF2 3( C2S ) 3CaO CaF2 1 130 3C3S CaF2
3、防止措施：
（1）限制原燃料中碱、氯、硫的含量；

硅酸盐水泥熟料工艺技术(PPT35张)


偏光镜观察 (正交偏光镜观察)
反光镜观察
C3S
A矿
透明无色 (灰色干涉色) 无色 (黄色干涉色)
黑色多角形颗粒 (六角形棱柱形) 有时呈环带结构
纯
C2S
B矿 纯 3.04
黑白双晶条纹 圆形颗粒 透明无色 反射强 黑(深)色中间相
等轴晶系 立方晶系 斜方晶系
C3A
工业 熟料中 C矿 3.77
C4AF
斜方晶系 棱柱状圆粒状
李和派克认为——虽然生成C3S、C3A、C4AF，但 要按相图研究非平衡冷却条件——石灰饱和系数
CaO LSF 2 . 8 SiO 1 . 18 Al O 0 . 65 Fe O 2 2 3 2 3 0 . 85 ~ 0 . 95
斯波恩——修正石灰标准值
1 0 0 C a O K S I I t 2 . 8 S i O 1 . 1 8 A l O 0 . 6 5 F e O 2 2 3 2 3
水化
对熟料 性能影响 含量控制指标
立窑熟料≤ 2.5％ 回转窑熟料≤ 1.5％
类圆形fCaO（反光）
成堆方镁石（反光）
MgO存在形式对其水化的影响
玻 固 璃 溶 体：活性高，水化快 体：几个月～1年水化
方镁石晶体: 几年才水化
fCaO形态对其水化的影响 立窑fCaO含量允许高些，因为一部分fCaO是没有经过高温 死烧的(生烧)，水化速度较快，对安定性影响不严重。 回转窑fCaO含量控制更严，因为是死烧的fCaO，结构比较 致密，通常要在3天后才水化。
C4AF
含碱化合物
在硅酸盐水泥熟料中，矿物不是以纯的形式存在， 总含有少量的其它氧化物形成固溶体。
C3S ： 阿利特(Alite)， A矿
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带余热锅炉的预分解窑
.
8
五 级 悬 浮 预 热 器 窑
.
9
b.湿法窑 用于湿法生产中的水泥窑称湿法窑，
湿法生产是将生料制成含水为32%~40% 的料浆。由于制备成具有流动性的泥浆， 所以各原料之间混合好，生料成分均匀， 使烧成的熟料质量高，这是湿法生产的主 要优点。
湿法窑可分为湿法长窑和带料浆蒸发 机的湿法短窑，长窑使用广泛，短窑前 已很少采用。为了降低湿法长窑热耗，窑 内装设有各种型式的热交换器，如链条、 料浆过滤预热器、金属. 或陶瓷热交换器。 10
物形成还需要60分钟左右才能完成。
.
23
显而易见，窑外分解炉与旋窑是不相匹配的工 艺。旋窑部分还有70米左右的长度，五级旋风预热 器加窑外分解炉高度在90米左右，长加高有160米。 现代旋窑体积庞大、工艺复杂、操作困难，是一种 低效率、高消耗的生产工艺。唯一的优点是熟料在 翻滚过程烧成，受热均匀，能够保障产品质量。
厂，大、中型厂宜. 采用回转窑。
4
①立窑： 窑筒体立置不转动的称为立窑。分普通 立窑和机械化立窑。普通立窑是人工加料和 人工卸料或机械加料，人工卸料；机械立窑 是机械加料和机械卸料。机械立窑是连续操 作的，它的产、质量及劳动生产率都比普通 立窑高。近年来，国外大多数立窑已被回转 窑所取代，但在当前中国水泥工业中，立窑 仍占有重要地位。 根据建材技术政策要求， 小型水泥厂应用机械化立窑，逐步取代普通 立窑。
湿 法 回 转 窑
.
11
中晶水泥，熟料煅烧采用较为 先进的带CDCS-R喷腾型分解炉的 五级预热预分解系统，φ3.5×50m 的旋转窑，窑头燃烧装置采用高推 力四通道煤粉燃烧器，熟料冷却采 用热效率利用高、冷却效果好的第 三代LBTF1400空气梁 篦式冷却机， 其显著特点是能耗低、熟料质量稳 定。
速烧成，煅烧出了比任何窑型质量都高的
水泥熟料。
.
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优势比较
水泥速烧成技术属国内首创，世界领先。可用“高效、 节能、无污染”七个字来概括它的特征。这些发明都是 当今水泥行业具有突破性技术，将水泥生产工艺推向一 个新高度。是现代水泥生产工艺的升级换代技术。与现 代旋窑相比，设计科学合理、产品质量高、消耗低： 1、 速烧成工艺：f-CaO＜1.5%，熟料平均标号在680# 以上，熟料烧成率＞98%,出磨水泥安定性合格。由于熟 料质量高，能大量消耗固体废料，实现循环经济。按普 通硅酸盐水泥最高参量加入混合材，生产的水泥80%在 525#以上，全部是425#以上的高标号水泥，能够满足我 国市场对高标号水泥的需求。 现代旋窑工艺：f-CaO＞2.5%，出磨水泥平均有一个月 的熟化期，等安定性合格后方可销售。
炉，缩短窑体长度，成为现代干法旋窑。这一改进将原
来产量提高了一倍，是一大技术进步。但是没有从跟本
上改变旋窑生产的弊端：旋风预热器主要在进料口很短
一段距离进行气料。生
料在窑外分解炉里， 85-90% CaCO3得以分解，如果继
.
26
2、 速烧成工艺：热耗＜650大卡/kg熟料，综
合电耗＜75kWh/t水泥；
现代旋窑工艺：平均热耗1100大卡/kg熟料，
平均综合电耗120kWh/t水泥。速烧成工艺比现
煅烧水泥熟料的机械立窑的水泥速烧炉西安智章环保
节能科技研究所，它包括风机、卸料装置、筒体、窑罩、
加料装置、烟囱所组成，特征是：它在原有高温烧
成环节与废气排出环节之间设置加压环节；即在机
械立窑设备中连接加压装置，加压装置连接在预热
腔至气体排出口之前。目的：提供一种水泥速烧炉，
它使窑炉内燃烧充气，提高煅烧水泥质量。
.
5
②回转窑： 窑筒体卧置（略带斜度，约为3%），
并能作回转运动的称为回转窑。分煅烧生 料粉的干法窑和煅烧料浆（含水量通常为 35％左右）的湿法窑。
水泥回转窑
.
6
a.干法窑 干法窑又可分为中空式窑、余热锅炉窑、悬
浮预热器窑和悬浮分解炉窑。70年代前后，发展 了一种可大幅度提高回转窑产量的煅烧工艺── 窑外分解技术。其特点是采用了预分解窑，它以 悬浮预热器窑为基础，在预热器与窑之间增设了 分解炉。在分解炉中加入占总燃料用量50～60％ 的燃料，使燃料燃烧过程与生料的预热和碳酸盐 分解过程，从窑内传热效率较低的地带移到分解 炉中进行，生料在悬浮状态或沸腾状态下与热气 流进行热交换，从而提高传热效率，使生料在入 窑前的碳酸钙分解率达80％以上，达到减轻窑的 热负荷，延长窑衬使用寿命和窑的运转周期，在 保持窑的发热能力的情况.下，大幅度提高产量的 7 目的。
.
12
φ3.3×50m旋转窑 .
13
篦式冷却机
.
14
煤磨防爆袋收尘器
.
15
系五 统级
旋 风 预 热 器
CDC
窑 外 分 解
.
16
电 收 尘 器
.
17
电 收 尘 器
.
18
旋 转 窑
.
19
.
20
.
21
.
22
水泥煅烧工艺的发展：烧成装置是水泥生产的核心设备。
在中空干法旋窑的基础上，加设旋风预热器和窑外分解
续升温，仅需几秒钟CaCO3就可以全部分解，并生成熟
料矿物。然而温度稍高，液相量增大，会使分解炉内结
块，出现堵塞现象，不能正常生产。为防止这种情况发
生，只能让大量新生态活性物料进入烧成带的低温尾部，
重新结晶钝化；烧成带旋窑部分主要以传导方式传热，
热交换效率低下，剩下10-15%的CaCO3分解和熟料矿
.
24
旋窑和立窑都是负压煅烧，水泥速烧
炉是正压煅烧。正压煅烧水泥熟料，增强
了气体的横向流动，提高了气体通过通道
横截面的均匀性，提高了气体向黑料片内
部的渗透力，增大了窑炉的热力强度，火
力集中，热工制度稳定，煤炭燃烧充分，
既不会出现偏火现象，也不会有喷窑事故
发生，为水泥熟料的形成创造了最佳条件，
实现了大风大料，快烧急冷的水泥熟料快
硅酸盐水泥熟料煅烧工艺
无机一班 汪建
.
1
.
2
.
3
硅酸盐水泥熟料是由主要含
CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原
料，按适当比例磨成细粉烧至部分熔
融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水
硬性胶凝物质。其中硅酸钙矿物不小
于66%，氧化钙和氧化硅质量比不小
于2.0。
煅烧熟料的设备主要有立窑和回转窑
两类，立窑适用于生产规模较小的工