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水泥燒成工藝系統簡介

2020-02-18

一、 基本概念

1、硅酸鹽水泥熟料組成:

硅酸鹽水泥熟料主要由硅酸二鈣( C2S)、硅酸三鈣( C3S) 、鋁酸三鈣( C3A) 、鐵鋁酸四鈣( C4AF)

2、回轉窯內熟料形成按溫度和反應可分為三個工藝帶:

過渡帶(上過渡帶、下過渡帶)

燒成帶

冷卻帶:熟料冷凝成圓形顆粒,落入冷卻機中。

3、煅燒過程中的物理化學變化(預熱器及窯)

自由水的蒸發

粘土的脫水與分解

   2SiO2· Al2O3 · H2O 2SiO2· Al2O3 H2O 

   2SiO2· Al2O3  Al2O3 SiO2 

石灰石分解(吸熱反應)

   MgCO3  MgOCO2 (600℃)

   CaCO3  CaOCO2(900℃)

固相反應(固體狀態下進行的放熱反應)

   粘土及石灰石分解的氧化物進行反應,形成鋁酸三鈣( C3A),鐵鋁酸四鈣( C4AF)及硅酸二鈣( C2S).

熟料燒成(1300℃的液相情況下進行

   C2S CaO C3S 

4、一次風、二次風和三次風

一次風

 一次風來源于窯頭一次風機加送煤風機對煤粉起輸送作用,一并給煤燃燒提供所需的氧;

二次風

二次風先經過冷卻機與熟料換熱,熟料被冷卻,二次風被預熱入窯供燃料燃燒。

三次風

二次風的一部分作為三次風經三次風管到分解爐供燃料燃燒。

二、生料預熱與分解(燒成窯尾)

1、生料預熱與分解工藝流程

料流方向:生料粉經計量由提升機送入二級旋風筒氣體出口管道內,在氣流作用下立即分散、懸浮在氣流中,進行氣固換熱,并隨氣流進入一級旋風筒。氣料分離后,料粉通過重錘翻板閥進入三級旋風筒氣體出口管道,并隨氣流進入二級旋風筒。以這樣類似的方式,生料粉經過四級熱交換后,得到了充分預熱,隨之C4物料隨三次風進入SC室加熱、分解,經MC、RD(上升煙道)進一步分解后的物料,隨氣流進入C5旋風筒,分離后喂入窯內。

氣流方向:窯氣和出預燃室的氣體經分解爐混合室及上升管道,沿著旋風筒及氣體出口管道逐級上升,最后由一級旋風筒出風管排出;廢氣經過SP余熱鍋爐或者也可以不經過余熱鍋爐直接由高溫風機,送往原料粉磨,煤磨和窯尾廢氣處理系統

2、生料預熱與分解設備簡介

2.1旋風筒

C1及C2為內筒形式,C3、C4C5為內筒掛板形式,定期須檢查內筒的變形及開裂情形及掛板的燒損情況及掛頭是否脫落.

 

 


2.3、分解爐簡介(RSP爐)

分解爐由分解爐燃燒器、渦流燃燒室即SB室、渦流分解室即SC室、混合室即MC室、加長的上升管道(RD)等構成。

分解爐各部分的主要功能:

SB室的作用 :加速燃料的起火預燃;

SC室的作用:使燃料在三次風中能迅速燃燒;

MC室及RD的作用:保證最終完成燃料的燃燒和生料的分解。

為保證良好的傳熱效果及物料滯留時間長些,須保證氣流在爐內懸浮均勻及氣流呈旋流或噴騰狀態.

2.4三次風管

2.4.1三次風管的作用

其作用是把窯頭冷卻熟料后的高溫氣體引入窯尾預燃室,供分解爐煤粉燃燒。

2.4.2三次風管上的文丘里管用于測定三次風量,由不同管徑的差壓,再根據三次風溫度,得到三次風量,以此來調節三次風門的開度.2.5、預熱器主要操作參數

一級旋風筒出口溫度(300~340)℃(溫度高會致使高溫風機葉輪磨損

收塵器無法正常工作,一般設置有點火煙冒或者冷風閥。

SB、SC火焰溫度1100

MC室出口溫度880900

窯尾溫度1050~1150

C5物料溫度850860

C5氣體溫度860870℃(優先控制C5物料溫度),因為考慮到入窯溫度要得到保證

入窯生料表觀分解率≥90%

三、燒成窯中

1、燒成窯中工藝流程

  生料粉從窯尾煙室的喂料托板喂入窯筒體內。由于窯筒體的傾斜和緩慢地回轉,使物料產生一個既沿著圓周方向翻滾,又沿著軸向從高端向低端移動的復合運動。生料在窯內通過分解,燒成等工藝過程,燒成水泥熟料后從窯筒體的低端卸出,進入冷卻機。

四、燒成窯頭

1、熟料從窯內入篦冷機急速冷卻,為煤粉燃燒提供高溫二次風、三次風,同時也可為煤磨提供烘干熱源,余熱入窯頭鍋爐發電。

2、煤粉燃燒器等

五、煤粉在窯內的燃燒過程

當足夠細的煤粉經燃燒器通過凈風送入窯內以后達到燃點(450-650)與二次風相遇形成爆炸式燃燒形成循環擴散型火焰。

煤粉燃燒首先是干燥預熱(黑火頭部分)階段,需要0.03-0.05s,然后是揮發分燃燒(白火焰部分),需要0.01-0.03s,最后為固定碳燃燒階段(殘余的焦炭或者煤粉粗顆粒)需要0.2-0.4s.

二次風溫度、煤粉質量是影響燃燒速度的關鍵因素。下面介紹煤對熟料的影響。

六、煤對水泥熟料的影響

摘要:在水泥生產過程中,煤不僅作為燃料,而且成為水泥中的一種成分。并且煤質的好壞直接影響水泥熟料的產量、質量以及企業的綜合經濟效益。那么,掌握煤對窯影響方面的知識是絕對有必要的。

煤對窯內熱工制度、熟料的產和質量影響較大的是:煤的發熱量、灰分、揮發分、含水量、煤粉的細度以及堿、氯、硫的含量等。

 

1、煤的發熱量(熱值)的影響

煤的發熱量的高低直接影響到窯內的熱工制度,影響窯內溫度的高低,進而影響到C3S的形成,影響熟料的質量。而影響熱值的主要因素為灰分,灰分過高,熱值低。

熱值高的煤,在保證熟料質量和產量生產過程中,煤的使用量勢必會減少,進而產生的灰分量的比例會減少,對熟料質量及回轉窯的穩定運行影響就小。反之,煤使用量的增多,燃燒過程中產生的灰分的比例增加,勢必會影響熟料的質量及回轉窯的穩定運行(灰分對熟料質量及回轉窯穩定運行的影響,將在煤的灰分中做進一步解釋)。

 

2、煤的揮發分的影響

所謂揮發分即將煤隔絕空氣加熱到900左右,煤中的有機質和一部分礦物質就會分解成氣體或者液體逸出,再減去煤中的水分。

當煤的揮發分Var<18%時,著火緩慢,形成黑火頭過長,燃燒緩慢,降低火焰溫度。

當煤的揮發分Var>35%時,由于揮發分會很快的分解燃燒,造成黑火頭過短,物料在高溫帶停留時間短,對熟料的質量不利。當煤的揮發分過高時,在進行烘干和粉磨時,會有一部分揮發分逸出,不但造成熱量的浪費,且易發生自燃爆炸事故,所以水泥窯用煤的揮發分一般控制在18-35%.

 

3、煤的灰分的影響

3.1、灰分是煤在徹底燃燒后剩下的殘渣?;曳值母叩蛯γ旱臒嶂涤兄苯拥挠绊?。

3.2、灰分過高會導致煤的熱值低,從而使燒成帶的溫度上不去,火焰發渾,飛沙料增多,窯況不穩,熟料產、質量下降;并且灰分高,產生灰分沉積及窯內液相量過早出現,引起窯內結圈、結蛋,嚴重影響窯內通風和大窯的安全穩定運行,進而引起篦冷機堆雪人,反過來有更嚴重地影響窯及預熱器系統的穩定運行;再者,灰分過高,煤質差,造成相當部分的煤粉產生不完全燃燒。

3.3、未完全燃燒的煤粉進入C5旋風筒內及窯尾二次燃燒形成還原氣氛和局部高溫,造成下料管和上升煙道的結皮堵塞,導致系統阻力的增大,風機抽風量下降,整個系統通風不足,差生嚴重的不完全燃燒,從而形成惡性循環,煤中的有害成分在C3、C4筒富集,引起結皮、積料和塌料。

3.4、過高的灰分對熟料成分也有較大的影響?;曳指?,煤的熱值低,實物煤耗升高。煤灰沉落熟料中的比例大大增加,可以說成了組成熟料的一種重要物質,而煤灰的沉落量是波動很大的,因而不利于保證質量。由于煤灰分的摻入,一般使熟料的飽和系數降低,硅率降低,鋁率提高,熟料f-CaO隨煤的灰分含量增加而提高,熟料強度下降。

3.5、因此控制進場煤的灰分,對窯系統的穩定運行、熟料的質量及企業的綜合經濟效益都是十分重要的。

 

4、煤粉中的含水量的影響

要降低煤粉中的含水量勢必會影響煤磨的臺時產量,并且出磨廢氣溫度會相對較高,容易造成煤磨系統發生爆炸或著火事故;同時出磨溫度過高,會對后面的收塵(袋式收塵器)、尾排設備腐蝕較大。

如果煤粉中含水量較高,不僅會影響煤粉的輸送,而且所含的水分會嚴重影響煤粉的燃燒速度,從而改變火焰形狀和窯內溫度分布,降低熟料產、質量。

煤粉水分過大,易在煤粉倉內起拱、棚料造成轉子秤下煤不暢。

 

5、煤粉中堿、氯、硫的含量的影響

5.1、我們都知道,堿、氯、硫在窯內分解、氣化、揮發,隨窯內氣體流向窯尾系統逸散。但溫度降到一定限度時,其中一部分揮發性組分呈凝聚、聚集、粘附于生料顆粒表面重返高溫區循環,影響生產,有時形成R2SO4、RCl,沉降、結皮、堵塞。

5.2、硫是煤中的有害成分,它以多種形式存在于煤中,有機硫和無機硫都有,單質硫較少。無機硫通常以硫酸鹽或硫的化合物的形式存在,在燃燒過程中生成SO2;有機物則直接進行燃燒,生成SO2,這些反應都是比較復雜的連鎖反應。生成的SO2與水化合生成亞硫酸,一部分隨氣體排出,污染大氣,另一部分則吸附在設備表面,腐蝕其金屬部件如果吸附在生料上,澤合堿金屬氮化物發生反應,生成堿金屬的硫酸鹽,在溫度較低時,會凝聚在物料盒設備表面上,影響熟料質量和對操作不利,所以煤中硫含量不宜過高,一般不要超過4%。

5.3、生產的熟料要求其Na2O<1.3%.高含堿量對熟料的煅燒和質量有較大的影響。含堿量過高,破壞熟料礦物C3S、C2S、C3A的形成;影響液相粘度;造成水泥結塊、快凝;使混凝土發生-集料反應,致使混凝土局部膨脹,引起構筑物變形,甚至開裂。

 

6、煤粉的細度的影響

一般要求預分解窯中煤粉細度控制為80μm篩余<5-10%。煤粉越細,其表面積越大,越容易著火,燃燒越迅速,煤粉的燃燒能力與揮發分成正比,固定碳的燃燒速率與細度的平方成反比。煤粉過粗,燃燒所需的時間長,形成的火焰長度過長,對燃燒不利,并且灰分大的煤,煤粉越粗,燃燼率越低,從而對熟料質量和窯的穩定運轉影響也越大。

 

7、煤質的均勻性

由于進場的煤的批次品質不一樣,在不能得到很好的預均化的情況下,在某一時段內輸送進入窯、爐的煤粉的品質相差較大,會造成窯、爐內的熱工制度的不穩定,對燒成系統造成一定的影響,并且對窯上中控操作人員的技術素質有很大的考驗。

 

 

 


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