图4RSP分解炉结构示意图
RSP炉主要由涡流燃烧室即SB室、涡流分解室即SC室及混合室即MC室3部分组成。SB室的主要功能在于加速燃料起火预燃;SC室在于燃料在三次风中迅速裂解,加速燃烧进程,而对生料碳酸盐分解来说则是要求不高的,一般来说入MC室的生料分解率仅有35%~45%;MC室则是完成燃料燃烧及生料分解任务的最后部位,在MC室气固流喷-旋迭加流场作用下,分散均布较好,换热传质效果亦佳。 2.2.2 MFC炉
MFC是三菱流态化分解炉英文名称Misubish Fluidized Calciner的缩写,MFC炉是由日本三菱水泥矿业公司和三菱重工业公司研制的。第一代MFC炉高径比较小,约等于1左右;第二代的改进主要是高径比增大到2.8左右;第三代则发展成为新的MFC炉,称为N-MFC炉,其高径比进一步增大到4.5左右。如图5所示。
N-MFC炉由流化层区、供气区、稀薄流化区和悬浮区四个区域组成。 流化层区:炉底装有喷嘴,可使最大直径1mm的煤粒约有1分钟的停留时间,以充分燃烧。流化空气量为燃料理论空气量的10%~15%,流化空气压力为3KPa~5KPa。由于流化层的作用,燃料很快在层中扩散,整个层面温度分布均匀。
供气区:从篦冷机抽吸来的700°C~800°C的三次风,通过收尘后进入此区内,区内设计风速为10m/s。
稀薄流化区:该区位于供气区之上,为倒锥形结构。煤中的颗粒在此区内继
续上下地循环运动,形成稀薄的流化区,当煤粒进一步减小时,才被煤粒带至上部直筒部分。
悬浮区:该区为圆筒形结构,气流速度约4m/s。经燃烧,颗粒已减小的煤粒及生料在此层呈悬浮状态,可燃物继续燃烧,物料进一步分解。
图5 MFC炉的发展及N-MFC炉内工况和分区
2.2.3 DD炉
DD是双重燃烧和脱硝过程的英文Dual Combustion and Denitratior Process的缩写,DD炉是日本水泥公司研制的。这种分解炉是在总结了许多窑外分解方法的丰富经验基础上研制的,它通过在炉的下部增设还原区段,使窑气中的NOx有效脱除;又通过在炉内主燃烧区设立后燃烧区,使燃烧进行双重燃烧。其工艺流程及炉的结构如图6所示。
图6 DD型预分解窑工艺流程及DD炉结构示意图
DD炉内分为四个区段,第一区段为NOx还原带,位于炉的底部倒锥体部分;第二区段为燃料分解及燃烧带,位于圆筒中心线之下的部位;第三区段为主燃烧
带,位于圆筒中心线之上及上缩口的正锥体部分;第四区段为完全燃烧带,位于上缩口的倒锥体及顶部圆筒部分。
炉的底部与窑尾烟室连接部分设有缩口,缩口面积的确定在于使窑烟气以30m/s~40m/s的速度通过缩口喷入炉内,一方面可以获得窑气量与三次风量之间的平衡,另一方面可以阻止生料沉降,落入室内。在第三、四区段之间设置第二个缩口,其目的是再次形成喷腾层,并使气流通过缩口流动至炉顶后,立即返回,从而加速气流与生料的混合搅拌过程,在较低的过剩空气下,就能是燃料完全燃烧并加速与生料的热交换过程。(具体工况诊断与分析?NOx的形成?SNCR和SCR) 2.3 回转窑
新型干法回转窑内熟料煅烧过程的质量控制是整个生产过程中决定熟料产量和质量的关键和中心环节。在预分解窑系统中回转窑具有燃料煅烧、热交换、化学反应、 物料输送和降解利用废弃物五大功能。图7为一预分解窑熟料的煅烧过程。
图7 预分解窑熟料煅烧过程
放热反应带(过渡带):主要承担固相反应任务,为放热反应。放热量:C2S形成放热602kJ/kg·C2S,C4AF形成放热38kJ/kg·C4AF,C3A形成放热109kJ/kg·C3A(20°C)。本带上部为灼热火焰,下部物料反应放热,物料升温很快。主要反应温度及反应式如下:
2CaO + SiO2→2CaO·SiO2 (1000°C)
烧成带:主要承担熟料中的主要矿物C3S的形成,f-CaO的吸收完成熟料的
最后烧成任务。在本带中由1280°C开始出现液相直到1450°CC3S大量形成,f-CaO最后基本吸收,完成熟料的最后烧结过程,离开火焰高温区逐渐降温到1300°C左右进入冷却带。C3S形成为放热反应,放热量为447kJ/kg·C3S,反应温度及反应式如下:
2CaO·SiO2 + CaO →3CaO·SiO2 (1280°C~1450°C)
冷却带:主要任务有3项,一是使熟料中的C3A、C4AF重结晶;二是使部分液相形成玻璃体;三是回收熟料中的热焓加热燃烧空气。本带反应温度为1350°C~1200°C以下。在预分解窑系统中,熟料的主要冷却任务在篦冷机中进行。窑系统不同温度条件下,生料组分的物理化学反应过程如图8所示。
图8 生料组分的物理化学反应过程
(喂煤量、喂料量、通风量和窑转速控制?风量调节的意义?如何调节?窑电流大小含义?NOx,工况分析?)
2.4 篦冷机
熟料冷却作业的原理是在于高效、快速地实现熟料与冷却空气之间的气固换热,其主要功能及作用如下:
(1)作为一个工艺装备,它承担着对高温熟料的骤冷任务。骤冷既可以阻止矿物晶体长大,特别是阻止C3S晶体长大,有利于熟料强度及易磨性能的改善;又可以使液相凝固成玻璃体,使MgO和C3A大部分固溶在玻璃体内,有利于熟料的安定性改善及抗化学侵蚀性能。
(2)作为热工装备,在对熟料骤冷的同时,承担着对入窑二次风及入炉三次风的加热升温任务,尽可能的使二、三次风加热到较高温度。不仅可以有效地
回收熟料的热量,并且对燃料特别是中低质燃料起火预热、提高燃料燃尽率和保持全窑系统有一个优化的热力分布有着重要的作用。
(3)作为热回收装备,它承担着对出窑熟料携出的大量热焓的回收任务。一般来说,其回收的热量为1250kJ/kg·cl~1650kJ/kg·cl。这些热量以高温热随二、三次风进入窑、炉之内,有利于降低系统煅烧热耗,以低温形式回收亦有利于余热发电。
(4)作为熟料输送装备,它承担着对高温熟料的输送任务。对高温熟料进行冷却有利于熟料输送和储存。
篦冷机的特点:
(1)篦冷机入口端采用阻力篦板及空气梁结构篦床和窄宽布置方式,增加篦板阻力在篦板加料层总阻力中的比例,力求消除预分解窑熟料颗粒变细及分布不均等因素对气流均匀分布的影响。
(2)发挥脉冲高速气流对熟料料层的骤冷作用,以少量冷却风量回收炽热熟料的热焓,提高二、三次风温。由于脉冲供风,使细粒熟料不被高速气流携带,同时由于细粒熟料扰动,增加气料之间换热速度。
(3)高压空气通过空气梁特别是篦冷机热端前数排空气梁向篦板下部供风,增加对熟料的均布、冷却和对篦板的冷却作用,消灭“红河”,保护篦板。
(红河、堆雪人现象?篦速、风机风速、风压?参数?)
3 水泥成品
在当代高性能混凝土迅速发展的背景下,对水泥产品提出了更加严格的要求,一是要生产高质量的熟料,二是优化水泥颗粒级配,三是优化混合材性能使之发展成性能调节性材料,四是外加剂的合理使用与研发。对水泥粉磨工艺来说,首先要重视的则是优化水泥产品颗粒级配,满足混凝土对水泥产品的要求。本节主要介绍几种不同辊压机水泥粉磨工艺。
(1)预粉磨系统
预粉磨系统的特点是物料先经辊压机预粉碎,然后入钢球磨机粉磨至要求细度,即为成品,如图9所示。