热工设备知识梳理Word下载.docx

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由0℃的干生料，在没有任何热量损失和物料损失的情况下，烧成1kg冷却到0℃的水泥熟料所需要的热量，KJ/kg-熟料

入窑生料的分解率：

入回转窑中已分解的碳酸盐量占原来未分解的碳酸盐量的百分数，它在数值上等于生料中分解出来的CO2量占生料中总CO2的百分数

（1）表观分解率e=（生料中原有的烧失量-样品中残留的烧失量）/生料中原有的烧失量e=10000（L1-L2）/L1（100-L2）%

（2）真实分解率et=e-100mfh（efh-e）（100-L1）/（10000-L1efh）%或et=e-100mfh（100-L1）（L2-Lfh）/L1（100-L2）%

入窑生料包括预热生料和被废气携带出窑后又被风筒所收集下来的飞灰，将大部分分解的窑灰对所起的样品的影响排除得到真实的数据。

6.旋风预热器的作用：

实现气（废气）、固（生料）之间的高效换热。

从而到达提高生料温度，降低废气温度的目的。

基本流动方式：

旋转流和喷射流

功能：

分散、换热、分离。

旋风预热器的工作原理：

（1）生料粉在废气中分散与悬浮

（2）气、固之间换热（80%在联结管道内完成，20%在旋风筒内）

（3）气、固相的分离，生料粉的收集（在旋风筒内完成）

7.影响旋风预热器预热效率的因素：

换热公式Q=αFΔt

α：

换热系数.流速越大，对流传热系数越大F:

接触面积Δt：

气固两相温差

因素之一：

粉料在管道中的悬浮

选择合理的喂料位置，气流的类型：

旋转气流、喷腾气流，在喂料口加装撒料装置--目的是促使物料分散，来料均匀性

因素之二：

气、固相的传热

对流换热，悬浮换热效果取决于生料在气流中的分散程度（中高速18~22m/s），多个旋风换热单元相串联组成旋风预热系统。

因素之三：

气、固分离效率

旋风筒的直径（小高），旋风筒进风口的类型与尺寸（切向入筒，减小涡流，多边形口），出风管（内筒）的尺寸和插人深度（小深高），旋风筒的高度（高利高），其他（粉料颗粒的大小、气流中的粉料浓度、锁风阀的严密程度）

PS分离效率的提高会影响到流动阻力损失的增大。

8.克服旋风筒内部旋风的风尾在旋风筒锥体内引起的“二次飞扬”问题：

延长旋风筒的长度（大于旋转气流的自然长度），在旋风筒的锥体部分，采用隔离膨胀仓技术，设置隔离导向锥，（即锁风阀：

避免排除的粉料被逆流上升的气流吹起而造成二次飞扬，影响气固分离效率）

PS提高分离效率的措施综合方向：

开发新型高效、低阻的旋风筒、新型换热管道、新型锁风阀、新型撒料装置。

9.各级旋风筒的气固分离效率ηc的影响：

ηc5＞ηc4＞ηc3＞ηc2＞ηc1,此顺序也是预热器换热效率的影响顺序

实际上c1的排尘量大，会增加料耗，热耗和后面电除尘的电耗增大

所以各级旋风筒气固分离的效率对整个系统热效率的影响是

ηc1＞ηc5＞ηc4＞ηc3＞ηc2

11.各级旋风筒表面散热损失的影响：

越往下，旋风筒及连接管的表面温度越高，所以表面散热损失大，应加强此处的保温，散热多，热效率降低。

12.各级旋风筒漏风量的影响：

漏风量不仅会降低自身的温度和热效率，降低生料的预热效果，增加热耗，还会增加排风机的负担和电耗

各级旋风筒处漏风量对系统热效率影响顺序是：

lokc5＞lokc4＞lokc3＞lokc2＞lokc1

PS预热器出口的废气温度（物料预热的温度）随级数的增多而降低（升高），随着级数的增加，升温曲线趋向平缓。

级数多，总换热效率增高，电耗增加，增加投资费用。

13.旋风筒改进：

在旋风筒入口或出口处增设导向叶片，筒体结构的改进

（截面积减小，高度增加，排气管内直径增大，入风口增大，锥形底），下料口结构，进风口和排风管的结构，旋流方式的改进。

（降低阻力）

14.预热器系统的阻力与预热器结构：

旋风筒进气口切向气流与旋转气流的碰撞干扰、旋风筒内内旋流与外旋流气固两相流的不断变化、气流在旋风筒锥部的转向、上升旋风筒内壁与两相流的摩擦损失。

阻力（沿程阻力和局部阻力）与速度、流场、锥部折返上行运动（KS-5卧式），结构调节来降低阻力。

1.分解炉：

将生料中碳酸钙分解过程提到窑外进行，加快其分解,提高其分解率，入窑物料的表观分解率可提高到85%-90%；

“第二热源”减轻热负荷延长使用寿命；

完善工艺

按炉内主气流运动形式来分：

旋流式——旋流效应；

喷腾式——喷腾效应；

悬浮式——悬浮效应；

流化床式——流态化效应。

“综合效应”

按全窑系统主气流运动方式来分：

第一种类型（a）--同线型分解炉所需助燃空气全部由窑内通过，无三次风管。

（节省、方便、冷却机型任意、过多空气通过窑内影响操作）

第二种类型（b）--同线型分解炉需助燃空气由三次风管提供，并在炉内与窑气混合。

第三种类型（c1，c2，c3）--（半同线型，异线型，旁路放风型）分解炉所需助燃空气由三次风管提供，窑气不入炉。

（炉内燃料在纯空气中燃烧）

PSC1：

窑气在分解炉后与出分解炉的炉气混合，再入预热器系统。

C2：

窑气不与出分解炉的炉气混合，各自经过一个单独的预热器系统。

C3：

窑气从窑尾排出，可余热利用或旁路防风。

F列（炉列）K列（窑列）

2.评议分解炉的特征要点：

（1）气体流动：

气体进入方式（窑气，空气进入方式）

（2）下料点的位置：

燃料喷口、生料入口

（3）分解炉的温度

（4）燃料燃烧条件

（5）粉料与气体的停留时间

3.回转窑的结构：

筒体（一定斜度、窑口护铁、窑头冷风套），轮带（滚圈，全部重力），托轮（清洁光滑润滑温度平衡），挡轮（液压挡轮-窑尾靠近窑头侧限制或控制窑体轴向窜动），密封装置（负压，防止漏风漏料窑头：

迷宫式或气封式；

窑尾：

接触式；

气动式和复合式），薄片式密封。

传动装置（保证窑的旋转和调节窑的转数，附属电机和减速机，故障和维修），附属设备（烧成带的轴流风机：

利于窑皮的形成，保护筒体；

传感器：

温度力矩纵向高度位置-液压挡轮；

窑头罩）（尾高头低）

4.回转窑的功能：

1）燃料燃烧设备（燃料充分燃烧、煅烧提供热量）；

2）热交换设备（均匀温度场满足生产换热要求）；

3）高温化学反应设备（热量、温度、停留时间的要求）；

4）输送设备（输送物料和气流通过）

5.回转窑的工作原理：

（1）回转窑内物料的运动（窑尾到窑头）：

Di（窑内有效内径）↑vm↑；

转速越快，vm↑；

回转窑的斜率β↑vm↑；

物料的填充率应越大，窑的转数应越大；

物料的休止角α↑vm↓（物料的粘度越大，流动性困难，则vm↓；

易烧性好的物料，在窑内煅烧时间短，则vm↑）

⑴在窑喂料量不变时，窑速加快，会使窑的填充率降低。

此时窑的产量并未增加；

但由于是簿料快转，有利于熟料煅烧均匀，质量提高；

传热效果好，热耗降低；

窑皮、窑耐火砖受热波动小，窑的安全运转周期长。

⑵在窑填充率不变时，让窑速与喂料量同步增加或减少，即窑的产量高低时刻伴随着窑速的快慢进行。

但由于窑的热负荷要相应改变，窑皮与窑衬所承受的热负荷也要变化，势必影响窑的安全运转周期。

这种方法慎用。

（2）回转窑内的燃料燃烧：

一次风是通过主燃烧器强制送入窑的自然空气，由窑头燃烧器的一次风机供给。

输送煤粉，并供煤中挥发份燃烧所需的氧。

风量占总风量：

＜15%。

一次风是常温，风量过大，入窑后吸热，使熟料煅烧的热耗增加，热效率降低；

煤中挥发份低时，需要的一次风应少些；

不利于NOx

的排放。

一次风过少，挥发份燃烧慢，影响煤的燃烧速度，同时煤对喷煤管的磨损加大，设备损坏严重。

二次风经冷却机被预热后入窑，对气流产生强烈的扰动，有利于碳的燃烧。

调节火焰长短，窑尾温度高低以及供燃料焦炭粒子燃烧所需的氧并能回收熟料的热量。

当一次风不变时，二次风大小决定着窑内抽风能力大小。

二次风大，火焰长，否则短。

6）.煤粉燃烧过程的控制：

火焰的温度、长度、着火位置及形状

影响火焰温度：

煤的热值；

煤的挥发份；

煤的灰分；

煤的水分；

煤粉的细度；

燃烧所需空气用量；

二次风温；

窑体烧成带壁温度等。

PS增加燃料量不是总能提高火焰输出的热量，但是减少燃料量总是会降低热量输出。

燃烧带火焰长度--主要决定于燃烧带气体流速

火焰长度：

决定了窑的烧成带的长度（全焰长度-喷煤管到火焰末端；

燃焰长度-开始着火到火焰末端）

PS在发热量一定的条件下，火焰越长，燃烧带温度越低，过早出现液相，易结圈，尾温高。

火焰越短，高温部分集中，窑衬寿命短。

影响火焰长度因素：

气流速度（快长）；

煤粉燃烧速度（煤愈细、二次风温越高，燃烧快，火焰长度愈短；

煤水分越高，火焰越长。

）；

喷嘴结构（三风道、四风道喷煤管）

7）.三风道喷煤管：

一次空气量少,煤粉的燃烧强度高,火焰形状调整幅度大,

燃烧稳定，对各种煤有很好的适用性;

NOx浓度降低，热耗减少，烧出的熟料粒度小，脆性大。

PS加大内（外）风，被吸入的二次风增多，火焰长度增长烧成温度偏低时，适当减少煤风

火焰稳定器稳定器有何主要作用？

（1）在火焰根部产生一个较大的回流区，可减弱一次风的旋转，使火焰更加稳定，温度容易提高。

（2）火焰稳定器的直径较大煤风环形层的厚度减薄，煤风混合均匀充分，一次

风容易穿过较薄的火焰层进入到其中，缩短了“黑火头”。

拢焰罩有何作用？

（1）产生碗状效应，可避免空气的过早扩散，在火焰根部形成一股缩颈，降低窑口温度，使窑体温度分布合理，火焰的峰值温度降低。

（2）轴向外净风的分孔式喷射，轴向外净风改变了原来的连续式环形间隙喷射，采用了均匀间断式的小孔喷射。

（3）小孔为均匀排列的小矩形，由第一层套管内壁加工出的矩形沟槽和第二层套管组装后形成。

中心风有何作用？

（1）防止煤粉回流堵塞燃烧器喷出口（中心风的风量不宜过大。

过大，不仅增大了一次风量，对火焰形状不利，对煤粉的混合和燃烧都是不利的）。

（2）冷却燃烧器端部，保护喷头（中心风将喷头端周围的高温气体吹散顶回，不仅冷却了喷头内部，而且也冷却了端面，从而达到保护喷头的目的）。

（3）中心供一部分氧气，使火焰更加稳定易燃烧。

（4）减少NOx有害气体的生成。

（3）回转窑内气体的流动：

窑内气流属于高度湍流状态

1）为什么二次风会被吸入窑内？

在喷煤嘴处造成一定的负压（抽力），使二次空气连续不断吸收进流股内，与一次空气混合，并逐渐向中心扩散，射流断面逐渐扩大，气体量逐渐增多。

2）影响气体流动的因素有哪些？

废气量多少；

窑尾的截面积。

PS负压增加，说明窑内阻力增大。

可能窑内结圈

（4）回转窑内的传热：

烧成带传热（火焰-表层物料、窑衬和窑皮-与其接触的物料）前者传递的热量约占整个烧成带传热的90%，后者约占10%。

PS要提高该带的传热速率，须设法提高火焰对窑衬和物料的辐射热。

分解带传热：

这一带的气体温度也较高，且气体中CO2的成分很快增加，提高了气体的辐射率，与烧成带传热相似。

干燥、预热带传热：

气温＜950℃，传热方式以对流为主。

PS影响因素：

气体速度和气流与物料的接触面积。

水泥熟料冷却机

1、水泥熟料冷却机的功能与作用：

（1）作为工艺设备：

它承担对高温熟料的骤冷任务，骤冷可以阻止水泥熟料中矿物晶体的长大，特别是阻止C3S晶体的长大，还可以使液相凝固成玻璃体，使MgO及C3A大部分固定在玻璃体内，提高水泥熟料的活性，防止β-C2S向γ-C2S的转变。

（2）作为热工设备：

冷却水泥熟料，并对入窑二次风，入炉三次风的加热升温任务，有利于燃料的着火和预燃。

（3）作为热回收设备：

对出窑熟料携带出去的大量热焓进行回收。

（回收的热量约1250～1650kJ/kg熟料）

（4）作为输送设备：

输送水泥熟料。

2、冷却机的几个性能指标

①热效率：

从出窑熟料中回收、且重新入水泥熟料烧成系统的总热量与出窑熟料物理热的百分比。

QR.l---从出窑水泥熟料中回收的且重新入水泥熟料烧成系统的总热量

Q。

—出窑熟料的物理热，kJ/kg—熟料；

Qloss.s—冷却机总的热损失，kJ/kg—熟料；

Qair—冷却机排出气体（包括余风和煤磨干燥风）带走的物理热，kJ/kg熟料；

Qm—出冷却机水泥熟料带走的物理热，kJ／kg—熟料；

Qdis.l—冷却机散热损失

Qsec.a——入窑二次风的物理热kJ/kg—熟料；

Qtec.a——入窑三次风的物理热kJ/kg—熟料；

②冷却效率：

从出窑熟料中回收的总热量与出窑熟料物理热的百分比。

③空气升温效率：

离开冷却机第i个室的冷却空气和鼓入该室冷却空气之间的温度差与该室内水泥熟料的平均温度之比。

ta1i、ta2i——分别为鼓入和离开冷却机第i室的冷却空气温度，℃；

tclin——在冷却机第i室内篦板上熟料的平均温度，℃，一般用进、出该室的水泥熟料之间的对数平均温度来进行计算。

水泥熟料冷却机的这三个效率越大越好，一般ηcL为40％～80％，ηcL为40％～80％,Φi<

90%。

入回转窑的二次风温度和入分解炉的三次风温度值越高越好；

出冷却机的熟料温度越低越好，越低表示熟料被冷却的越充分。

3、分类

（1）最前端是骤冷区（简称：

QRC区）

在QRC区骤冷是为了确保熟料的高质量，因为对于刚进入篦冷机的熟料实施非常快速的冷却（简称：

骤冷）可以阻止熟料中矿物晶体的长大，特别是阻止C3S晶体的长大，同时骤冷还可以使液相快速凝固成玻璃体，使大部分的MgO及C3A固化在玻璃体内，从而提高熟料的活性，也可有效地防止β-C2S向γ-C2S的转变。

（2）骤冷区后面是热回收区（简称：

RC区）

RC区的作用是对熟料实施快速、有效冷却的同时，尽可能高效地回收出窑熟料所放出的热量来加热二次风和三次风。

（3）RC区后面是冷却区（简称：

C区）

C区的作用是充分冷却熟料，从而最大可能地降低出冷却机的熟料温度，C区内冷却熟料后的热空气大部分作为余风最后排向大气，小部分可作为煤磨的干燥空气（俗称：

热抽风）。

在RC区内，由于热量的回收起着重要作用，所以RC区内可采用厚料层操作；

而在C区，由于主要作用是更加充分地冷却熟料，所以C区内可采用薄料层操作。

第一、二代篦冷机，第三、四代篦冷机（作业题中）

新型干法水泥熟料烧成系统的均衡稳定操作与防止结皮堵塞的措施

1、均衡稳定操作

保证全窑系统的最佳且稳定的热工制度必须“五稳保一稳”。

五稳：

生料化学成分稳定，生料喂料稳定，燃料成分（热值、煤的细度或油的雾化等指标）稳定，燃料喂入量稳定，设备（包括通风设备）运转稳定。

一稳：

全窑系统热工制度稳定。

（1）“均衡稳定“对提高原料、燃料预均化效果提出了要求

（2）“均衡稳定“是实现生料配料和烘干粉磨最优控制的必需

（3）“均衡稳定”是保持新型干法水泥回转窑系统最佳热工制度的关键

（4）“均衡稳定”是要求实现生产过程自动化的基础和目的

（5）“均衡稳定”是提高收尘设备效率的需要

2、新型干法水泥熟料烧成系统的热工控制参数

（1）回转窑的转动力矩：

熟料被窑壁带起的高度越高转动力矩越大。

（2）回转窑窑尾、分解炉和预热器出口气体成分：

O2含量多，表示供风（或漏风）过剩；

CO存在，则表示风量不足。

对于装有电收尘的系统，分解炉出口、最下一级旋风筒出口与最上一级旋风筒出口气体中（CO十H2）的含量要严格地加以控制，否则会发生爆炸事故。

当预热器出口处（最上一级旋风筒出口处）气体中的（CO+H2）>

0.2％时，就会报警，若预热器出口处气体中的（CO+H2）>

0.6％，则要自动跳闸，以保证安全。

................

3、结皮，碱的内循环、外循环（本章节作业）

4、防止堵塞事故的措施

（1）要保证均衡稳定的操作。

若系统中的加料量突然减少，则高温气流中多余的热量就会使生料的温度骤升，会导致预热生料因温度升高而发粘，造成结皮堵塞，若来料量突然加大，有可能会直接导致旋风筒中锥体部分的物料发生堵塞而影响整个系统的工作。

（2）要对原料、燃料中的碱、氯、硫等有害成分进行限制。

新型干法窑对生料的一般要求：

碱含量（R2O）<

1.5％，氯含量（C1--）<

0.015％；

燃料中硫含量（S）<

1.3％；

强调硫碱比接近于1；

避免使用高灰分及灰分熔点低的煤。

（3）利用空气炮技术以及经常定期清扫。

（4）采用旁路放风技术。

（5）在因碱富集结皮而容易发生堵塞的直筒部位多加生料，这样可以减轻结皮程度，甚至消除此处的结皮。

5、对于新型干法水泥回转窑系统来说，常用的控制参数主要有以下几个：

①预热器出口温度与最上一级、最下一级旋风筒的出口负压；

②最下一、二级旋风筒锥体下部负压；

③分解炉出口的气料流温度（tFE）与最下一级旋风筒CI出口的温度（tgI）；

④窑尾、分解炉出口和预热器出口处的气体成分；

⑤窑尾的气体温度和入窑的熟料温度；

⑥回转窑的转动力矩；

⑦烧成带熟料的温度；

⑧氮氧化物（NOx）浓度；

⑨窑头负压；

⑩篦冷机篦床下的气流压强。

玻璃窑

玻璃（Glass）是指熔融物冷却硬化后得到的非晶态固体物质，包括：

无机玻璃、单质玻璃、金属玻璃许多种类。

无机玻璃简称：

玻璃。

（远程无序，近程有序）----晶体具有固定的熔点，玻璃没有固定的熔点。

原料制备、玻璃液熔制（硅酸盐形成阶段、玻璃液形成阶段、玻璃液澄清阶段、玻璃液均化阶段、玻璃液冷却阶段）、玻璃产品成型、玻璃制品退火。

热工设备--玻璃熔窑有玻璃池窑和玻璃坩埚窑两大类窑型。

1、玻璃池窑分类

（1）按热源分：

火焰窑、电热窑、火焰-电热窑

（2）按熔制过程的连续性分：

间歇式（温度制度是变动的）、连续式（温度制度是不变的）

（3）按烟气余热回收设备分：

蓄热式、换热式

（4）按窑内火焰流动的方向分：

横焰窑（窑内火焰作横向流动、与玻璃液流动方向垂直）、马蹄焰窑（窑内火焰呈马蹄形流动）、纵焰窑

（5）玻璃池窑按玻璃制品的品种不同：

平板玻璃池窑、日用玻璃池窑。

（大中小）

二者在结构上的根本区别主要体现在玻璃池窑的熔化部与冷却部之间玻璃液分隔设备的不同上。

前者使用浅层分隔；

后者则采用深层分隔。

洛阳浮法与英国皮尔金顿公司的PB浮法、美国PPG的LB浮法一起成为世界三大浮法工艺。

2、玻璃池窑：

玻璃池窑由玻璃熔制部分、热源供给部分、余热回收部分和排烟供气部分所组成。

3、玻璃熔制部分：

投料部分、熔化部、分隔设备、冷却部、成型部。

（1）投料部分：

投料机（螺旋式+振动式、垄式+辊筒式+倾斜毯式+弧毯式），投料口（加料口，在胸墙上开个口）；

投料池（指突出于窑池之外且和窑池相通的矩形小池。

投料池的上平面与窑池的上平面平齐，投料池使用的耐火材料与熔化部池壁的耐火材料相同；

预熔作用-预熔池）。

（2）前脸墙：

或称前墙，指正面投料时，投料口或投料池上部的挡墙。

作用:

一是保证将配合料畅通地送到池窑内，二是遮挡池窑内热气体，减小其向外的溢出量以及向外的热辐射损失，从而也保护投料机免受高温的烧蚀。

实际上前脸墙也就是熔化部火焰空间的前部挡墙。

普通碹结构、变形平碹结构（俗称：

鱼肚子碹）、普通碹外加碹结构、L型吊墙结构（也称为：

J型吊墙）

（3）熔化部：

是配合料熔化和玻璃液澄清、均化的部分。

上部被称为：

火焰空间；

下部被称为：

窑池。

火焰空间包括：

大碹（拱顶）和胸墙等，窑池则由池壁和池底等构成。

窑池：

熔化带和澄清带组成。

泡界线之前被称为：

熔化带；

泡界线之后被称为：

澄清带。

泡界线是未熔化好的、有许多泡沫的、不透明的玻璃液与熔化好的、透明的玻璃液之间的分界线。

熔化部的作用是使加入到窑池中的配合料在高温下熔化成玻璃液，并使其澄清和均化。

PS.池壁+池底：

容易受到侵蚀易损坏，池壁外侧吹冷风降温。

耳池：

也称掏渣池，是指布置在池窑两侧、与窑池相通、向外凸出的长方形或正方形小池。

需要在耳池处掏渣、掏砖。

耳池通常设置在卡脖之前。

因为耳池处的玻璃液温度较低，就使得耳池部位玻璃液的横向对流加强，故而对玻璃液流起到调节和澄清作用。

火焰空间：

熔化部玻璃液面之上是由胸墙（窑墙）、大碹（窑顶）、前脸墙和后山墙所包围着的火焰空间。

火焰空间内充满着炽热的气体和火焰，火焰及高温气体以传导、对流和辐射的传热方式将自身的热量传给胸墙、大碹和下面的玻璃液。

大碹的推力通过碹碴作用于立柱上，为了防止玻璃液挥发物到大碹上产生的熔体（俗称：

碹滴）掉到玻璃液中影响其质量，可在大碹根部附近留有沟槽。

（4）玻璃池窑的电助熔技术：

（辅助电熔）是在池窑中向电极通交流电（直流电会使电极表面产生沉积物与气泡）加热来补充玻璃液熔化所需的部分热量。

即利用玻璃液的高温导电特性，对玻璃液辅助以焦耳热（I2R=U2/R