第三章原料煅燒設備概述豎窯

★結構特點

★工作原理

★熱工操作回轉窯

★結構特點

★工作原理

★熱工操作原料煅燒窯-豎窯1.原料煅燒設備的分類

豎窯、回轉窯、隧道窯、倒焰窯等。硅酸鹽工業主要是豎窯和回轉窯。2.原料煅燒設備特點豎窯：優點設備簡單，投資省，熱利用好，燃耗低。缺點物料煅燒不均勻；易出現粘窯、結砣等現象；以焦碳為燃料時，污染原料；對原料的適應性較差，不能煅燒高純原料。概述原料煅燒窯-豎窯回轉窯：優點生產能力大，適應性強，煅燒質量均勻、穩定，機械化程度高，勞動強度小。缺點基建投資大；飛灰損失大，成品率低；熱效率低，燃耗大；只適用于煅燒粉狀、粒狀、漿狀物料，不宜煅燒塊狀物料。原料煅燒窯-豎窯二.豎窯（一）豎窯的結構特點筒狀窯體，由預熱、煅燒、冷卻三帶組成。屬于逆流熱工設備。1.窯體的形狀直筒形：上下內徑相同的圓筒形。優點：結構簡單、堅固，利于物料順行和下沉。缺點：物料煅燒不夠均勻。喇叭形：啞鈴形：煅燒帶向預熱帶擴大應在較長距離內過渡，向冷卻帶擴大應在較短距離內過渡。巨型截面：大容積需外設燃燒室的豎窯。原料煅燒窯-豎窯圖3-1圖3-2原料煅燒窯-豎窯圖3-3原料煅燒窯-豎窯2.豎窯的內徑與高度內徑內徑大

產量高（優點）內徑過大窯內燃燒不均勻、窯內煅燒不易掌握（缺點）∴由煅燒物料的性質，煅燒溫度，生產操作靈活程度等決定。高度過高流體阻力大，風機能力不足時，產量、質量低且能耗大。過短熟料冷卻效果差、空氣預熱不夠，產量、質量低且能耗大。原料煅燒窯-豎窯窯體應有最佳的高徑比。豎窯的高徑比KL為窯的有效高度H（從窯底出料口到加料口之間垂直距離）與內徑D之比，即KL=H/D。KL意義KL過大氣流透過料層的阻力加大KL過小不能充分進行熱交換。不同豎窯的KL水泥豎窯：3~4

耐火材料豎窯：5~7

白云石、鎂石豎窯：6~7.6

石灰石、粘土豎窯：≥5原料煅燒窯-豎窯3.窯體砌筑材質組成工作層+永久層+隔熱層+鋼殼對材質的要求及選取：工作層預熱帶→承受機械磨損、溫度波動及物料撞擊；煅燒帶→承受高溫、化學侵蝕、機械磨損、物料撞擊等。根據煅燒物料的種類，選取適宜的耐火材料。永久層當工作層過度磨損或燒穿時，保護窯體。選取一般耐火材料。隔熱層要求隔熱性能好。選取保溫材料（耐火填料、耐火纖維等）原料煅燒窯-豎窯4.布料裝置基本要求：盡可能消除或減少靠近窯壁處空隙率過大的現象，均衡窯內通風阻力。合理的布料方法：大塊料布于中心，中小塊料布于四周，以使風量沿窯截面保持均勻。常用的布料裝置：⑴固定式布料鐘結構簡單，布料不均。⑵回轉式分級布料器布料器隨著傘形齒輪的旋轉，大塊物料由布料斗的短腿撒向窯的中間，小塊物料由布料斗的長腿撒向窯的周邊。原料煅燒窯-豎窯圖3-4原料煅燒窯-豎窯⑶升降式布料器布料鐘的行程可調。通過傘形調節器活動板的張度變化調節布料狀態。圖3-5原料煅燒窯-豎窯在窯罩內安裝回轉撒料溜子。撒料溜子通過鉸鏈與加料斗下口相連，并一起轉動。撒料溜子與窯中心線0°～45°的夾角?？梢愿鶕铝衔恢玫男枰S時調整角度的大小，以便能沿窯斷面不料均勻。⑷水泥豎窯的機械加料裝置圖3-6原料煅燒窯-豎窯常用的出料裝置：⑴拖板出料機四輪推板小車，安裝于軌道上，通過傳動裝置使小車在軌道上往復運動，推動窯內物料落入窯下的受料斗。結構簡單，投資省，但出料均勻性差，只適用于卸松散狀物料。5.出料裝置基本要求：物料均勻下沉，窯內三帶相對位置不被破壞，而且對大塊物料能起到破碎作用，并易于解決密封問題。圖3-7原料煅燒窯-豎窯圖3-8⑵圓盤出料機結構

旋轉的圓盤上裝有可拆換的鑄鋼襯板，襯板上鑄有棱形齒，并有大小不等的下料孔。工作過程：圓盤轉動（傳動機構帶動）→物料受料斗。特點

對物料有破碎作用，能連續均勻出料。下料孔原料煅燒窯-豎窯圖3-9⑶擺動齒輥出料機結構:由并列的帶有楞形齒的輥子組成。工作過程：液壓傳動→滾齒擺動→破碎物料→下料口出料特點：對輥子的耐熱、密封結構、材料強度要求高。適用于高溫下易結砣的物料。原料煅燒窯-豎窯圖3-106.密封裝置為了防止空氣自下部逸出，造成漏損和飛揚，必須安裝有效的密封裝置。常用的密封裝置：⑴機械密封裝置——三道閘門第一道截流閥一塊可繞固定軸心擺動的扇形鐵板，作用是截流、控制卸料量和卸料時間。第二道、第三道密封閘門由閘門和閘門框組成。閘門圈凸形，閘門框凹槽，使其閉合緊密。原料煅燒窯-豎窯三道閘門的開閉順序：①打開第二道閘門，②打開截流閥，③關閉截流閥，④關閉第二道閘門，⑤打開第三道閘門（卸料），⑥關閉第三道閘門。原料煅燒窯-豎窯工作原理熟料卸入料封管內，形成一定高度的料柱，根據料柱高度的變化，通過電控線路自動控制電磁振動節流器。當料柱高度H＞H0，出料，當料柱高度H＜H0，停止出料。⑵料封管的密封裝置結構料封部分、自動控制部分、收塵部分組成。圖3-11監視料柱高度的方法：γ-射線法原料煅燒窯-豎窯7.通風裝置通風方式：根據風管插入窯體的位置底布鼓風、腰部鼓風。根據窯內形成的壓力狀態壓入通風、抽出通風、均衡通風。底部鼓風→總風管引致窯體下面，從卸料篦子下部送風入窯。進風口對準窯體中心，屬于中心鼓風方式。→有利于均勻送風，降低燃耗，有利于卸料裝置的冷卻。腰部鼓風→總風管環繞窯身中部，從風管上沿周圍均勻設置的風口鼓風入窯，風口正對豎窯截面中心，屬于周邊鼓風方式。原料煅燒窯-豎窯壓入通風→窯底鼓入空氣，窯內形成正壓；抽出通風→窯頂抽出煙氣，窯內形成負壓；均衡通風→窯底鼓風，窯頂抽風同時進行，窯內既有正壓，又有負壓，并在一定高度處形成零壓。通風裝置鼓風機（最好是回轉式鼓風機：羅茨、葉氏兩種）排氣裝置自然排煙→窯罩、煙囪機械排煙→窯罩、排煙機、煙囪原料煅燒窯-豎窯㈡豎窯的工作原理1.豎窯內物料的運動引起物料運動的原因：⑴物料在煅燒過程中體積收縮而引起上層（預熱帶和燒成帶）物料的運動；⑵下部物料的卸出而引起全窯物料的運動。物料下降速度及對物料的影響：

u影響物料在窯內的停留時間，影響產量與物料的煅燒質量。原料煅燒窯-豎窯2.豎窯內氣體的流動氣體流動的要求：①保證燃料燃燒所需的空氣量；②氣流在窯斷面上合理分布；③降低氣流流動過程中的阻力；④保證產品的產量與質量。⑴豎窯的產量與鼓風條件的關系風量大，流速大，換熱強度高，產量、質量高；風量大，流速大，流體阻力大。

保證風機足夠的風量、風壓，并確定合理的經濟流速原料煅燒窯-豎窯⑵窯內氣體運動的阻力損失屬于氣體通過散料層的阻力損失ε—物料堆積空隙率V0—顆粒堆積空隙體積，m3；

Vs—固體顆粒的真實體積，m3；

V—顆粒堆積的總體積，m3u—空窯速度，m/s；H—窯的高度，m；dm—窯的當量直徑，m；λ—摩擦系數ρ—顆粒平均密度，kg/m3φ—球形度當顆粒為球形時，φ=1，當顆粒為其它形狀時，0＜φ＜1。原料煅燒窯-豎窯影響阻力損失的因素：①窯的高度，H↑→hl↑；②空窯速度，u↑→hl↑③窯內氣流溫度，溫度↑→氣體實際流速大→hl↑④物料塊度，塊度↓→hl↑⑤球形度、空隙率：在料塊中，若夾雜有大量碎塊，且顆粒大小不等，小料塊填充于大塊料之間，

φ↓，ε↓→hl↑

豎窯中希望顆粒盡可能均勻。原料煅燒窯-豎窯⑶豎窯斷面上的氣流分布——窯壁效應窯壁效應—在窯的同一斷面上，周邊氣流的分配較中心處為多，致使物料在窯的同一斷面煅燒不均勻。窯壁效應影響煅燒帶物料在豎窯中的位置與形狀。

“碗狀”煅燒帶粘窯事故—豎窯周邊氣體流動阻力過小，而燃料量又多，造成窯四周溫度過高，使燃料中灰分與物料中低熔點物質粘結成砣，并粘附于窯壁上。圖3-12原料煅燒窯-豎窯⑷豎窯的通風方式與窯內壓力制度

P143

表3-3豎窯各種壓力制度特點及應用⑸燃料燃燒①固體燃料的燃燒燃燒方式混料式、外設火箱式混料式：a.對燃料的質量要求較嚴格，要求其灰分盡量低，常以焦碳、無煙煤為燃料。b.燃料的灰分夾雜與熟料中，降低熟料的質量。c.高溫下灰分易熔化，使窯內物料結砣，且腐蝕窯內襯。d.對燃料塊度的要求：太大、太小都不利，生產中常用焦碳的塊度為25～40mm。原料煅燒窯-豎窯外設火箱式：a.對燃料的質量要求較低，可以使用的燃料種類較廣泛；b.需外設燃燒室，窯體結構復雜；c.物料煅燒不均勻，中間易出現欠燒現象；d.燃料消耗較大。②氣體燃料的燃燒③液體燃料的燃燒⑹窯內的熱交換原料煅燒窯-豎窯㈡豎窯的熱工操作1.裝出窯制度混料式豎窯裝窯方法：分層裝窯、混合裝窯裝出窯應采取勤裝、勤出，裝出窯的時間間隔與裝出窯量應保持均衡與穩定。入窯原料塊度的要求：物料在窯內所需停留時間與其塊度的二次方成正比。塊度大物料在窯內停留時間長，產量低。塊度太小料層阻力大，風機功耗大，且難以保持料層的穩定性。所以，規定：耐火原料的豎窯入窯塊度：最小塊度25～30mm，最大塊度80～150mm。原料煅燒窯-豎窯入窯原料應有適宜的塊度比塊度比—指原料組成中最大塊度與最小塊度