水泥工藝學(xué)課件第一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三窯內(nèi)燃燒過(guò)程：燃料與一次空氣由窯頭噴入，和二次空氣相遇，一起進(jìn)行燃燒，火焰溫度高達(dá)1650~1700℃。燃燒煙氣在向窯尾運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，將熱量傳給物料，溫度逐漸降低，最后由窯尾排出。料漿由窯尾喂入，在向窯頭運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，溫度逐漸升高，并進(jìn)行一系列物理、化學(xué)與物理化學(xué)反應(yīng)，燒成熟料由窯頭卸出，進(jìn)入冷卻機(jī)。第三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三干燥帶：自由水的蒸發(fā)預(yù)熱帶：粘土礦物脫水、碳酸鎂分解碳酸鹽分解帶：碳酸鈣分解、固相反應(yīng)放熱反應(yīng)帶（過(guò)渡帶）：固相反應(yīng)、“黑影”燒成帶：水泥熟料化合物形成，圖5-2冷卻帶：與低溫二次空氣相遇、熟料溫度下降這些帶的各種反應(yīng)往往是交叉或同時(shí)進(jìn)行的，生料受熱不均勻和傳熱緩慢將增大這種交叉。因此，上述各帶的劃分是十分粗糙的。書(shū)P52-53頁(yè)第四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三其他類(lèi)型的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料的煅燒過(guò)程，與濕法回轉(zhuǎn)窯相似，只是它們把某些過(guò)程移到回轉(zhuǎn)窯外的專(zhuān)門(mén)設(shè)備內(nèi)去進(jìn)行，因而溫度范圍、物料水分等有所變化而已。帶分解爐的窯外分解窯生料的預(yù)熱、分解，在預(yù)熱器和分解爐內(nèi)進(jìn)行，生料入窯時(shí)，已有85~95%的碳酸鈣分解。第六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第一節(jié)生料在煅燒過(guò)程中的物理與化學(xué)變化一、干燥與脫水

干燥即生料中自由水的蒸發(fā)，而脫水則是粘土礦物分解放出化合水。生料的自由水量因生產(chǎn)方法與窯型不同而異。自由水分蒸發(fā)熱耗十分巨大，因而降低料漿水分或過(guò)濾成料塊，可以降低熟料熱耗，增加窯的產(chǎn)量。晶體配位水：以O(shè)H-離子狀態(tài)存在于晶體結(jié)構(gòu)中晶層間水或?qū)娱g吸附水：以水分子狀態(tài)存在晶層結(jié)構(gòu)間粘土礦物的化合水第七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三所有的粘土礦物都含有配位水；多水高嶺石、蒙脫石還含有層間水；伊利石的層間水因風(fēng)化程度而異。第八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三

粘土脫水首先在粒子表面發(fā)生，接著向離子中心擴(kuò)展。對(duì)粗顆粒，因擴(kuò)散速度較慢，故內(nèi)部脫水速度控制整個(gè)脫水過(guò)程。粘土礦物——高嶺土在500~600℃下失去結(jié)晶水時(shí)所產(chǎn)生的變化與產(chǎn)物，有兩種觀點(diǎn)。①產(chǎn)生無(wú)水偏高嶺土

Al2O3·2SiO2·2H2OAl2O3·2SiO2+2H2O

②分解為無(wú)定形Al2O3和SiO2Al2O3·2SiO2·2H2OAl2O3+2SiO2+2H2O

通過(guò)X射線(xiàn)衍射、熱分析和紅外吸收光譜分析表明，高嶺土脫水后主要形成非晶質(zhì)的偏高嶺土。故高嶺土脫水后活性高。第九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三高嶺土主要由小于2個(gè)微米的微小片狀、管狀、疊片狀等高嶺石簇礦物(高嶺石、地開(kāi)石、珍珠石、埃洛石等)組成，理想的化學(xué)式為Al2O3-2SiO2-2H2O，其主要礦物成分是高嶺石和多水高嶺石，除高嶺石簇礦物外，還有蒙脫石、伊利石、葉臘石、石英和長(zhǎng)石等其它礦物伴生。蒙脫石、伊利石脫水后，仍具有晶體結(jié)構(gòu)，因而蒙脫石、伊利石的活性較高嶺石差。多數(shù)粘土礦物在脫水過(guò)程中，均伴隨著體積收縮，唯伊利石、水云母在脫水過(guò)程中伴隨著體積膨脹。第十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三二、碳酸鹽分解MgCO3MgO+CO2-1047~-1214J/g(590℃)CaCO3CaO+CO2-1645J/g(890℃)

為使反應(yīng)順利進(jìn)行，須保持較高的反應(yīng)溫度，降低CO2分壓，并供給足夠的熱量。

CaCO3

在600℃就開(kāi)始微弱分解，至894℃時(shí)，分解出的CO2分壓達(dá)1atm，分解速度加快，達(dá)1100~1200℃時(shí)，分解速度極為迅速。第十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三由曲線(xiàn)1及2可知，溫度每增加50℃，平衡分解壓力幾乎就增加一倍，分解速度常數(shù)也約增加一倍，分解時(shí)間約可縮短50%。第十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三CaCO3顆粒的分解過(guò)程顆粒表面a首先受熱，達(dá)到分解溫度后進(jìn)行分解，排出CO2。隨著過(guò)程的進(jìn)行，表層變?yōu)镃aO，分解反應(yīng)逐步向顆粒內(nèi)部推進(jìn)。顆粒內(nèi)部b點(diǎn)的分解反應(yīng)可分為下列五個(gè)過(guò)程：1.氣流向顆粒表面的傳熱過(guò)程；2.熱量由表面以傳導(dǎo)方式向分解面?zhèn)鬟f的過(guò)程；3.碳酸鈣在一定溫度下，吸收熱量，進(jìn)行分解并放出CO2的化學(xué)過(guò)程；4.分解放出的CO2

，穿過(guò)CaO層向表面擴(kuò)散的傳質(zhì)過(guò)程；5.表面的CO2向周?chē)橘|(zhì)氣流擴(kuò)散的過(guò)程。四個(gè)物理傳遞過(guò)程、一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程記第十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三各過(guò)程的阻力不同，碳酸鈣的分解速度受控于其中最慢的一個(gè)過(guò)程?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)物料呈堆積狀態(tài)，傳熱面積小，傳熱系數(shù)不高，故CaCO3的分解速度決定于傳熱過(guò)程立窯和立波爾窯，雖傳熱系數(shù)和傳熱面積大，但料球顆粒大，故CaCO3的分解速度決定于傳熱、傳質(zhì)過(guò)程懸浮預(yù)熱器窯和窯外分解窯，生料懸浮于氣流中，傳熱系數(shù)較大、特別是傳熱面積非常大，CaCO3的分解速度決定于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程過(guò)程第十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三繆勒爾推導(dǎo)出生料在分解爐等懸浮、沸騰狀態(tài)下，單個(gè)顆粒的CaCO3分解動(dòng)力學(xué)過(guò)程：①設(shè)生料為球形顆粒，其粒徑為d，經(jīng)時(shí)間t后，分解層厚度為y，分解率為ε，則未分解顆粒體積為

球形體積公式=用來(lái)描述平均粒度和粒度分布范圍的參數(shù)叫做特征粒徑。（式-1）第十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三②生料在懸浮、沸騰狀態(tài)下，30μm左右粒徑的分解主要決定于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。設(shè)CaCO3的平衡分解壓力為p0，氣流中CO2分壓為p，則CaCO3的分解速度將與壓力差p0-p成正比，而與CO2分壓p成反比。即：k——與物料性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)當(dāng)溫度一定時(shí)，p0、p、k為常數(shù)，積分得第十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三當(dāng)t=0時(shí)，y=0，得C=0，所以t為分解時(shí)間（式-2）代入（式-1）得即（式-2）（式-3）為CaCO3的分解速度常數(shù)第十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三

(式-3)適用于單顆粒CaCO3，而實(shí)際生料是粒徑大小不同的顆粒群。為了計(jì)算實(shí)際生料的分解時(shí)間，引入“等效顆?！?。

等效顆粒，就是分解時(shí)間相同時(shí)，它的分解率等于整個(gè)生料顆粒群的分解率。繆勒爾通過(guò)實(shí)驗(yàn)，得出了等效顆粒的粒徑d0，生料特征粒徑D與分解率ε的關(guān)系。由ε、D得d0

，將d0代入（式-3）中即可求出達(dá)到一定分解率所需時(shí)間。第十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三另福斯滕等人也對(duì)單顆粒CaCO3和實(shí)際生料粉的分解時(shí)間進(jìn)行了研究，并給出了相應(yīng)的關(guān)系式和曲線(xiàn)圖。第二十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三由繆勒爾和福斯滕等人的研究有以下結(jié)論：①當(dāng)要求CaCO3分解率較低時(shí)（如<85%），生料分解所需時(shí)間將比大小等于特征粒徑的單顆粒分解所需時(shí)間短；而要求分解率較高時(shí)（如>95%），前者將大于后者。這是由于生料中細(xì)顆粒分解所需時(shí)間與粗顆粒相差甚遠(yuǎn)的緣故。②要求分解率越高，各種生料的等效粒徑增大越快。當(dāng)要求分解率超過(guò)95%時(shí)，分解時(shí)間急劇增長(zhǎng)，故入窯物料的分解率一般控制在95%以下，以85-95%為宜。表觀分解率：即包括窯內(nèi)飛灰循環(huán)所帶入的已分解的部分。第二十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三影響CaCO3分解速度的因素：p58頁(yè)1.溫度：2.窯系統(tǒng)的CO2分壓：3.生料細(xì)度和顆粒級(jí)配：4.生料懸浮分散程度：5.石灰石的種類(lèi)和物理性質(zhì)：6.生料中粘土質(zhì)組分的性質(zhì)：記第二十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三三、固相反應(yīng)在CaCO3分解的同時(shí)，石灰質(zhì)與粘土質(zhì)組分間，通過(guò)質(zhì)點(diǎn)的相互擴(kuò)散，進(jìn)行固相反應(yīng)，過(guò)程如下：~800℃：CA、CF與C2S開(kāi)始形成800~900℃：開(kāi)始形成C12A7900~1100℃：C2AS形成后又分解，開(kāi)始形成C3A和C4AF，所有CaCO3均分解，f-CaO達(dá)最高值1100~1200℃：大量形成C3A和C4AF，C2S含量達(dá)最大值第二十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三

水泥熟料礦物固相反應(yīng)是放熱反應(yīng)固相反應(yīng)一般包括界面上的反應(yīng)和物質(zhì)遷移兩個(gè)過(guò)程。溫度較低時(shí)，固態(tài)物質(zhì)化學(xué)活性較低，擴(kuò)散、遷移很慢，故固相反應(yīng)常需在較高溫度下進(jìn)行。固體物質(zhì)狀態(tài)的改變對(duì)固相反應(yīng)速度有極大的影響。在水泥熟料礦物形成時(shí)，當(dāng)?shù)陀谝合喑霈F(xiàn)的溫度而處于SiO2的晶型改變時(shí)，或CaCO3剛分解為CaO時(shí)，CaO與SiO2均為新生態(tài)的物質(zhì)，其活化能特別小，活性大。因此，如能將粘土的脫水分解與石灰石的分解反應(yīng)基本上重合的話(huà)，則可以大大促進(jìn)固相反應(yīng)的速度并降低能耗。第二十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三急劇煅燒（利用極高的熱力梯度使反應(yīng)物活化的煅燒方法）或稱(chēng)為熱力活化的試驗(yàn)結(jié)果，可證明上述理論。無(wú)論對(duì)哪種礦物，在急劇煅燒時(shí)，化合都比較完全，游離氧化鈣較緩慢煅燒的為低。

P60表5-2、5-3第二十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三由于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燒成時(shí)的加熱條件，物料升溫速度約為10~100℃/min，因而反應(yīng)物活性較低。在懸浮預(yù)熱器或分解爐內(nèi)傳熱非常迅速，使粘土的脫水分解、CaCO3分解與固相反應(yīng)等階段基本重合，就可以使具有較高活性的新生態(tài)SiO2、Al2O3與CaO反應(yīng)迅速，從而在820~860℃，就開(kāi)始生成C12A7、C2S和鐵鋁酸鹽等礦物。第二十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三生料粉磨越細(xì)，反應(yīng)速度越快；但太細(xì)，產(chǎn)量低、電耗高，需綜合考慮。生料的均勻混合，增加各組分間接觸，因此固相反應(yīng)速度增加。增大壓力，有利于顆粒接觸，使反應(yīng)速度增加，但由于有液、氣相參與反應(yīng)，有時(shí)反而影響固相反應(yīng)速度。加入礦化劑可加速固相反應(yīng)：見(jiàn)P62第二段第二十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三四、液相和熟料燒結(jié)液相主要由Fe2O3、Al2O3、CaO所組成，還有MgO、堿等其它組分。在開(kāi)始出現(xiàn)液相前C3S不會(huì)大量形成，到達(dá)最低共熔溫度后開(kāi)始出現(xiàn)液相。在高溫液相作用下，水泥熟料逐漸燒結(jié)，物料逐漸由疏松狀轉(zhuǎn)變?yōu)樯珴苫液?、結(jié)構(gòu)致密的熟料，并伴隨著體積收縮。同時(shí)，C2S+CaOC3S。隨著溫度升高和時(shí)間的延長(zhǎng)，液相量增加，液相粘度減少，CaO、C2S不斷溶解、擴(kuò)散，C3S晶核不斷形成，并使小晶體逐漸發(fā)育長(zhǎng)大，最終形成幾十微米大小、發(fā)育良好的阿利特晶體，完成熟料的燒結(jié)過(guò)程。第三十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三（一）最低共熔溫度物料在加熱過(guò)程中，兩種或兩種以上組分開(kāi)始出現(xiàn)液相的溫度稱(chēng)為最低共熔溫度。它決定于系統(tǒng)組分的性質(zhì)與數(shù)目。硅酸鹽水泥熟料由于含有MgO、Na2O、K2O、硫酐、TiO2、P2O5等次要氧化物，因此，最低共熔溫度為1250℃。

礦化劑與其它微量元素(V2O5、ZnO)影響因素煅燒方法：快速升溫煅燒熟料中液相量增加很快，有利于熟料中C3S的形成。第三十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三由于快速升溫煅燒，液相出現(xiàn)溫度下降了200℃左右，而燒成熟料溫度也從1450℃降至1300℃，因而水泥熟料中阿利特的形成溫度基本上在1050—1300—1050℃范圍內(nèi)。P62表5-4一些系統(tǒng)的最低共熔溫度P63表5-5液相出現(xiàn)溫度與燒成制度的關(guān)系第三十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三（二）液相量一般水泥熟料在燒成階段的液相量約為20~30%，而白水泥等可能只有15%。

IM>1.38，P=(100/16.5)×F=6.1F在1338℃時(shí)

IM<1.38，P=8.2A-5.22F1400℃時(shí)：P=2.95A+2.2F1450℃時(shí)：P=3.0A+2.25F若考慮MgO、K2O、Na2O等，則

1400℃時(shí)：L=2.95A+2.2F+M+R1450℃時(shí)：L=3.0A+2.25F+M+R(P63圖5-11、P64表5-6)見(jiàn)P64第三段見(jiàn)P64第四段第三十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三液相粘度隨鋁率的變化見(jiàn)P65表5-7

燒結(jié)范圍指水泥生料加熱至出現(xiàn)燒結(jié)所必需的、最少的液相量時(shí)的溫度（開(kāi)始燒結(jié)的溫度）與開(kāi)始出現(xiàn)結(jié)大塊（超過(guò)正常液相量）時(shí)溫度的差值。若T升高，L增加緩慢，燒結(jié)范圍寬：窯內(nèi)T波動(dòng)，不易生燒或結(jié)大塊。若T升高，L增加很快，燒結(jié)范圍窄：降低Fe2O3、增加Al2O3可使燒結(jié)范圍變寬。硅酸鹽水泥熟料的燒結(jié)范圍約為150℃，鋁酸鹽的為30~70℃。第三十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三（三）液相粘度粘度小，液相中質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散速度增加，有利于C3S的形成。燒成過(guò)程中，液相粘度隨溫度和組成而變化。提高溫度，離子動(dòng)能增加，減弱了相互間的作用力，η。

IM、ηNa2O、K2O使η；而Na2SO4、K2SO4使η

P65圖5-12“液相粘度與溫度的關(guān)系”

P65圖5-13“液相粘度與鋁率的關(guān)系”

P66圖5-14“液相粘度與其他組分的關(guān)系”第三十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三

液相粘度與液相組成的關(guān)系，隨液相中離子狀態(tài)和相互作用力的變化而異。在熟料液相中：CaO離解為Ca2+，SiO2離解為SiO44-，而Al2O3、Fe2O3由于屬兩性化合物，可同時(shí)離解為MeO45-和Me3+離子。Me2O3+5O2-2MeO45-構(gòu)成緊密的四面體，Me-O鍵強(qiáng)，ηMe2O32Me3++3O2-

構(gòu)成松散的八面體，Me-O鍵弱，η

快速升溫煅燒比普通升溫煅燒，液相粘度可下降1.8~2.4倍。認(rèn)為不同升溫速度導(dǎo)致Al3+、Fe3+配位數(shù)變化。P67表5-8“液相粘度與煅燒方法的關(guān)系”第三十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三（四）液相的表面張力表面張力小，易潤(rùn)濕熟料顆?；蚬滔辔镔|(zhì)，有利于固相反應(yīng)與固液相反應(yīng)，促進(jìn)熟料礦物的形成。鎂、堿、硫等均會(huì)使表面張力降低。P67圖5-15“液相表面張力、密度和溫度的關(guān)系”隨溫度升高，表面張力、密度均下降。第三十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三（五）CaO溶解于液相的速率隨CaO粒徑減小和溫度增加，溶解于液相的時(shí)間愈短。見(jiàn)P67表5-9t——時(shí)間（min）；A——常數(shù)；D——顆粒直徑（mm）T——絕對(duì)溫度（K）;R——?dú)怏w常數(shù)；E——氧化鈣溶解活化能，采用610kJ/mol。第三十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三五、熟料的冷卻

冷卻目的：回收熟料帶走的熱量，預(yù)熱二次空氣,提高窯的熱效率；迅速冷卻熟料以改善熟料質(zhì)量與易磨性;降低熟料溫度，便于熟料的運(yùn)輸、貯存與粉磨。從燒結(jié)溫度開(kāi)始，包括液相的凝固與相變兩個(gè)過(guò)程。淬冷時(shí)，20~30%的液相來(lái)不及結(jié)晶而冷卻成玻璃相。獨(dú)立結(jié)晶：液相單獨(dú)結(jié)晶第三十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三

IM較高的熟料，在其三元無(wú)變量點(diǎn)發(fā)生l+C3SC3A+C2S反應(yīng)，故快冷所得C3S含量較慢冷的為高；見(jiàn)p68圖5-6、p69表5-10

IM較低的熟料，在其三元無(wú)變量點(diǎn)發(fā)生l+C2SC3S+C4AF反應(yīng)，故慢冷所得熟料C3S含量高；見(jiàn)p69圖5-17、p69表5-11

熟料冷卻時(shí)，形成的礦物還會(huì)進(jìn)行相變。如β-C2Sγ-C2S，C3SC2S+CaO等，急冷可避免。水泥的安定性受方鎂石晶體大小的影響很大，晶體愈大，影響愈嚴(yán)重。急冷可減小方鎂石大小。第四十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三

熟料慢冷將促使礦物晶體長(zhǎng)大，影響易磨性、水化速度和活性。見(jiàn)P70圖5-19

急冷能增加抗硫酸鹽性。急冷時(shí)C3A主要呈玻璃體，因而抗硫酸鹽溶液侵蝕的能力強(qiáng)。見(jiàn)P70圖5-18六、熟料形成的熱化學(xué)既有吸熱反應(yīng)，也有放熱反應(yīng)。煅燒物料在1000℃以下的變化主要是吸熱反應(yīng)，而在1000℃以上則主要是放熱反應(yīng)。每kg熟料的理論熱耗約為1630~1800kJ/kg熟料。P71表5-12、5-13、5-14第四十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二節(jié)微量元素和礦化劑對(duì)熟料煅燒

和質(zhì)量的影響一、CaF2

改善生料易燒性、提高熟料質(zhì)量、降低能耗。作用：促進(jìn)碳酸鹽分解，加速堿性長(zhǎng)石、云母的分解，加強(qiáng)堿的氧化物的揮發(fā)，促進(jìn)結(jié)晶氧化硅的Si—O鍵斷裂，有利于固相反應(yīng)。CaF2對(duì)結(jié)晶SiO2和CaCO3作用的反應(yīng)，一般認(rèn)為：

CaF2+H2OCaO+2HF4HF+SiO2SiF4+2H2O2HF+CaCO3CaF2+H2O+CO2

從而加速CaCO3分解，破壞SiO2晶格，促進(jìn)固相反應(yīng)高溫第四十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三但近來(lái)的研究說(shuō)明HF對(duì)CaCO3的分解不會(huì)起主要作用，而純CaCO3分解活化能為166.6~167.5kJ/mol，CaCO3—CaF2系統(tǒng)的CaCO3分解活化能為128kJ/mol。因此，CaF2對(duì)CaCO3分解的促進(jìn)作用，可能是高溫條件下，CaF2達(dá)到或進(jìn)入CaCO3表面CO32-的勢(shì)場(chǎng)范圍內(nèi)，發(fā)生相互作用，導(dǎo)致表面上以某個(gè)CO32-離子為中心的局部畸變，增加表面活性中心的數(shù)量，相應(yīng)也削弱了分解反應(yīng)的勢(shì)壘，加速CaCO3的分解速度。

CaF2可使液相出現(xiàn)溫度降低，產(chǎn)生氟硅酸鈣、氟鋁酸鈣等中間過(guò)渡相。第四十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.對(duì)CaO-SiO2-CaF2三元系統(tǒng)60年代認(rèn)為：當(dāng)原料中摻有氟化鈣時(shí)，在煅燒中會(huì)形成兩種穩(wěn)定的氟硅酸鹽：2C2S·CaF2和3C2S·CaF2，它們作為C2S和C3S形成的中間產(chǎn)物，有利于C2S和C3S的形成。

4CaO+2SiO2+CaF22C2S·CaF22C2S·CaF2(α’-C2S)+CaF23(α’-C2S)+3CaO+CaF23C3S·CaF23C3S·CaF2C3SF(含氟固溶體)+液相850~950℃1040℃1130℃1175℃第四十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三根據(jù)高溫X射線(xiàn)衍射分析的結(jié)果認(rèn)為：由CaO、SiO2和CaF2不能直接生成2C2S·CaF2，而是在生成α’-C2S以后，再與CaF2在一定溫度下形成。超過(guò)1040℃，2C2S·CaF2發(fā)生分解。

4CaO+2SiO2+CaF22(α’-C2S)+CaF22(α’-C2S)+CaF22C2S·CaF2

溫度升高到1200℃時(shí)

α’-C2S+CaF2

f-CaO+液相故認(rèn)為2C2S·CaF2對(duì)C3S的形成關(guān)系不大800℃900℃1040℃1200℃第四十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三經(jīng)高溫X射線(xiàn)衍射分析發(fā)現(xiàn)，3C3S·CaF2的組成似應(yīng)為C11S4·CaF2。

8CaO+4SiO2+CaF22(α’-C2S)+2C2S·CaF22(α’-C2S)+2C2S·CaF24(α’-C2S)+CaF24(α’-C2S)+CaF2+3CaOC11S4·CaF2

在1200℃以下時(shí)：

C11S4·CaF23C3SF+液相而有的研究則認(rèn)為：3C3S·CaF2的組成似應(yīng)為C19S7·2CaF2較為確切。該三元過(guò)渡相的存在，于1100~1200℃，可使之形成C3SF，比水泥熟料中形成阿利特的溫度降低了150~200℃，因而它的存在，有利于C3S的形成。900℃1040℃1100℃<1200℃第四十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三2.CaO-Al2O3-SiO2-CaF2四元系統(tǒng)形成C11A7·CaF2，也有利于C3S的形成。在1350℃時(shí)C11A7·CaF2分解。

CaF2量多時(shí)，抑制C3A的形成。加CaF2作礦化劑，熟料應(yīng)急冷。原因：C11A7·CaF2為不一致熔融化合物,在1200℃以下分解為C3SF和液相,而在熟料冷卻時(shí),液相又會(huì)回吸C3SF而生成C11A7·CaF2,從而降低強(qiáng)度。同時(shí),CaF2于1250℃時(shí),還會(huì)促使C3S的分解。第四十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三二、硫化物在低溫區(qū)和堿反應(yīng)，在高溫區(qū)揮發(fā)，從而在窯內(nèi)富集，引起結(jié)皮、堵塞。硫?qū)κ炝系男纬捎袕?qiáng)化作用：

SO3降低η，L，有利于C3S的形成；形成中間過(guò)渡化合物2C2S·CaSO4和4CaSO4·3Al2O3·SO3(簡(jiǎn)寫(xiě)C4A3S，早強(qiáng)礦物)4CaO+2SiO2+CaSO42(α’-C2S)+CaSO42(α’-C2S)+CaSO42C2S·CaSO42C2S·CaSO42(α’-C2S)+CaSO4C4A3S在950℃左右開(kāi)始形成,在1350℃仍然保持穩(wěn)定,在接近1400℃時(shí)，C4A3S開(kāi)始分解為鋁酸鈣、氧化鈣和三氧化硫。于1400℃以上時(shí)大量分解。1050℃1200℃1300℃第四十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三三、復(fù)合礦化劑兩種或兩種以上的礦化劑一起使用時(shí)，稱(chēng)為復(fù)合礦化劑。最常用的是CaF2和CaSO4。（一）CaF2+CaSO4（簡(jiǎn)稱(chēng)氟、硫復(fù)合礦化劑）關(guān)于其作用機(jī)理及對(duì)熟料質(zhì)量的影響存在較多爭(zhēng)議。詳見(jiàn)書(shū)P75倒數(shù)第二段但不少試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐表明：摻氟、硫復(fù)合礦化劑，硅酸鹽水泥熟料可在1300~1350℃的低溫下燒成。主要是由于中間過(guò)渡相在較低溫度下可以促進(jìn)C3S的形成，同時(shí)液相出現(xiàn)溫度降至1180℃左右。摻氟、硫復(fù)合礦化劑時(shí)，會(huì)出現(xiàn)有時(shí)速凝、有時(shí)慢凝的現(xiàn)象。取決于CaSO4對(duì)C11A7·CaF2的迅速水化阻礙。另要注意對(duì)窯襯的腐蝕和對(duì)大氣的污染。第四十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三（二）重晶石+CaF2

對(duì)促進(jìn)燒結(jié)有顯著效果，燒成溫度可降至1250~1350℃。可利用重晶石尾礦。（三）ZnO及其復(fù)合礦化劑

ZnO的加入可使液相出現(xiàn)溫度降至1210℃，阻止β-C2Sγ-C2S，并促進(jìn)C3S的形成。但ZnO過(guò)多會(huì)影響水泥的凝結(jié)和強(qiáng)度。摻磷礦渣時(shí)，應(yīng)注意磷對(duì)熟料質(zhì)量的影響。第五十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三四、堿高溫?fù)]發(fā)、低溫凝結(jié)，使堿循環(huán)富集，會(huì)引起二級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器卸料錐體或筒壁結(jié)皮，嚴(yán)重時(shí)堵塞卸料管，影響窯的正常生產(chǎn)。微量堿起助熔作用，對(duì)熟料性能并無(wú)危害；過(guò)量時(shí)，取代CaO形成含堿化合物，增加f-CaO，降低熟料質(zhì)量。

12C2S+K2OK2O·23CaO·12SiO2+CaO3C3A+Na2ONa2O·8CaO·3Al2O3+CaO(KC23S12)(NC8A3)第五十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三堿的存在，生成堿的硫化物，可以緩和堿的不利影響；堿高時(shí)，生成鉀石膏(K2SO4·CaSO4·H2O)，使水泥庫(kù)結(jié)塊、水泥快凝；堿使混凝土表面起霜(白斑)NaOH(或KOH)+CaSO4Na2SO4(或K2SO4)，隨水分遷移至表面，水分蒸發(fā)后留下白色的Na2SO4(或K2SO4)晶體。堿與活性集料發(fā)生“堿-集料反應(yīng)”：水泥水化析出的KOH或NaOH與集料中的活性SiO2相互作用，形成堿的硅酸鹽凝膠，產(chǎn)生局部膨脹、開(kāi)裂。熟料中堿含量以以Na2O計(jì)應(yīng)<1.3%

為防結(jié)皮、堵塞，采用旁路放風(fēng)、冷凝放灰等。第五十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三五、MgO

f

-MgO以方鎂石存在，影響安定性。六、氧化鈦和氧化磷

TiO2量少時(shí)穩(wěn)定β-C2S；但多時(shí)形成CaO·TiO2，減少C3S量。

P2O5少時(shí)可提高熟料強(qiáng)度；多時(shí)會(huì)促進(jìn)C3S分解，增加f

–CaO。用含磷原料時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減少CaO，以免f

–CaO過(guò)高。七、其他微量元素微量的鋇、鍶、釩、硼等化合物，對(duì)熟料煅燒有利，也有利于提高熟料質(zhì)量。第五十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三節(jié)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的煅燒直筒型：最有效局部擴(kuò)大型：延長(zhǎng)物料停留時(shí)間，增加傳熱面積或窯的發(fā)熱能力；易積料和揚(yáng)塵、制造復(fù)雜、費(fèi)用高。一、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料流速和窯的煅燒特點(diǎn)在回轉(zhuǎn)窯的斜度和轉(zhuǎn)速不變的情況下,由于物料在窯內(nèi)各帶的化學(xué)變化和物理狀態(tài)不同,使物料以不同的速度通過(guò)窯的各帶。P79圖5-21、P80圖5-22

物料在燒成帶內(nèi)通過(guò)速度最慢,而分解帶內(nèi)(特別是分解帶的熱端),碳酸鈣大量分解,使生料顆粒表面被CO2氣體包裹而呈微流態(tài)化,因而物料運(yùn)動(dòng)速度最快。第五十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三以1057t/d濕法窯為例：窯的熱耗為5510kJ/kg熟料，廢氣帶走熱損失和水分蒸發(fā)熱耗,每千克熟料高達(dá)3120kJ/kg熟料（占總熱耗的56.6%），窯的熱效率(理論熱耗與窯的熱耗比值的百分?jǐn)?shù))僅31.6%；回轉(zhuǎn)窯內(nèi)碳酸鈣分解吸熱高達(dá)每千克熟料1989kJ，而燒成帶內(nèi)阿利特形成(包括熟料形成時(shí)液相生成吸熱在內(nèi))僅105kJ/kg熟料,基本上接近于0。P80表5-20、圖5-23

回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的傳熱速度慢，綜合傳熱系數(shù)低，窯內(nèi)升溫慢。燒成帶物料表面溫度比物料的總體平均溫度至少要高出200℃，表面物料首先反應(yīng)。物料溫度的不均勻性，會(huì)延長(zhǎng)化學(xué)反應(yīng)所需時(shí)間，并增加不必要的能量損失。第五十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的煅燒特點(diǎn)：①使物料在燒成帶保持一定的高溫和足夠的停留時(shí)間；仔細(xì)講解P81第三段②分解帶內(nèi)，CaCO3分解要大量熱，但窯內(nèi)傳熱速度低，物料運(yùn)動(dòng)速度又快，是影響窯內(nèi)物料煅燒的主要矛盾之一；③提高窯的熱效率的主要途徑：降低理論熱耗，減少?gòu)U氣帶走熱損失和筒體表面的熱損失,降低料漿水分或改濕法為干法等；④存在熱工上經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)量范圍；p81圖5-24⑤回轉(zhuǎn)窯的預(yù)燒能力和燒結(jié)能力之間存在予盾,或者說(shuō)回轉(zhuǎn)窯的發(fā)熱能力和傳熱能力間存在著矛盾,而且這一矛盾隨著窯規(guī)格的增大而更加突出。窯的規(guī)格愈大，單位容積產(chǎn)量愈低。增加傳熱面積，改變傳熱方式（窯外預(yù)熱器和分解爐）第五十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三發(fā)熱能力：回轉(zhuǎn)窯單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的熱量。窯徑愈大，則發(fā)熱能力愈大。增加窯的發(fā)熱能力可以提高窯的產(chǎn)量，但它應(yīng)與窯的預(yù)燒能力相適應(yīng)，以減少?gòu)U氣熱損失。預(yù)燒能力：回轉(zhuǎn)窯內(nèi)干燥、預(yù)熱和分解各帶熱交換能力的總和。它取決于窯的直徑和長(zhǎng)度，鏈條密度、結(jié)構(gòu)形式和鏈條材質(zhì)，熱交換器的結(jié)構(gòu)和形式，以及各種余熱利用裝置等。燒結(jié)能力：回轉(zhuǎn)窯燒成帶和放熱反應(yīng)帶內(nèi)，形成熟料礦物的能力。它取決于窯徑，物料易燒性，燃料質(zhì)量，二次空氣溫度，燃料燃燒的完全程度，火焰形狀和長(zhǎng)度，耐火襯料質(zhì)量以及操作水平等。第五十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三二、影晌回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量、質(zhì)量和消耗的主要因素（一）煅燒制度正?；鹧骒褵鹤詈枚萄婕睙翰缓酶邷亻L(zhǎng)帶煅燒：能提高產(chǎn)量，但必須增加傳熱面積低溫長(zhǎng)帶煅燒：熟料強(qiáng)度較低礦化劑實(shí)際上延長(zhǎng)了燒成帶長(zhǎng)度，增加了物料在燒成帶的停留時(shí)間，提高窯的產(chǎn)量、質(zhì)量，并降低消耗。應(yīng)視不同的原料和窯等客觀條件，使窯的預(yù)燒能力盡量和燒結(jié)能力相適應(yīng)。第五十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三（二）窯的傳熱能力提高回轉(zhuǎn)窯傳熱能力的措施和方法1.鏈條裝置：傳熱、輸送物料和防止結(jié)泥巴圈等。垂掛鏈幕：干法長(zhǎng)窯花環(huán)鏈幕：總趨勢(shì)是加密、提高傳熱面積。2.熱交換器料漿過(guò)濾預(yù)熱器：裝在濕法窯窯尾入口、鏈條帶之前，內(nèi)有金屬填充體，粉塵濃度過(guò)大時(shí)易堵塞。格子式熱交換器：裝在鏈條帶后面（從窯尾看），有金屬（較貴）和陶瓷（易碎裂）格子式熱交換器。陶瓷揚(yáng)料器：把物料提升起來(lái)，易碎裂。濕法窯兩種相結(jié)合第五十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三各種熱交換器均會(huì)增加窯內(nèi)流體阻力，需考慮排風(fēng)機(jī)壓頭和功率能否滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，同時(shí)會(huì)增加窯內(nèi)揚(yáng)塵，應(yīng)注意窯內(nèi)和窯外的收塵。三、降低消耗、提高熱效率的措施濕法窯熱效率29.0~33.5%，干法長(zhǎng)窯熱效率42~49.5%。（一）熟料理論形成熱耗隨熟料礦物、原料性質(zhì)以及是否摻入礦化劑等而不同。第六十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三（二）蒸發(fā)水分熱耗每降低1%料漿水分，可降低熱耗1~2%。降低料漿水分的方法：1.料漿過(guò)濾脫水機(jī)械脫水裝置：真空過(guò)來(lái)機(jī)、壓濾機(jī)連續(xù)帶式過(guò)濾機(jī)：2.料漿稀釋劑具有表面活性的有機(jī)物質(zhì)，如木質(zhì)素衍生物、腐植酸、亞硫酸酒精廢液、木質(zhì)磺酸鈣、含碳添加劑、糖蜜等。作用機(jī)理：表面活性物質(zhì)的離子和分子被吸附在料漿中的生料顆粒表面上，從而阻止了顆粒間凝聚，減少了料漿顆粒間的內(nèi)部摩擦，因而增加了料漿的流動(dòng)性。第六十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三堿性電介質(zhì)，如硅酸鈉（水玻璃）、氫氧化鈉、碳酸鈉等。作用機(jī)理：以三聚磷酸鈉Na2P3O10為例,未加稀釋劑的料漿，其中的顆粒會(huì)粘結(jié)，而且在中間包圍一定的水分，這些水不能起助流作用，因而料漿流動(dòng)性不大。當(dāng)加有Na2P3O10時(shí)，電離放出的P3O105-離子，將與粘土或石灰石顆粒表面的Ca2+離子形成共價(jià)鍵，從而使顆粒表面帶負(fù)電，Na+再分布在顆粒周?chē)?，形成擴(kuò)散雙電層。試驗(yàn)表明：加入電解質(zhì)稀釋劑后，動(dòng)電位增加，因而阻止了顆粒的聚結(jié)，增加了料漿的流動(dòng)性。不同原料適用的稀釋劑種類(lèi)和數(shù)量有所差別，應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。費(fèi)用？第六十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三（三）廢氣帶走熱損失濕法約占15%，干法長(zhǎng)窯占25%。廢氣量：降低料漿水分和熟料單位熱耗，減少過(guò)?？諝庀禂?shù)與漏風(fēng)。廢氣溫度：提高窯的傳熱能力。濕法窯為防止水分在電收塵器內(nèi)冷凝，廢氣溫度不應(yīng)低于120~140℃。干法窯的廢氣余熱利用，是提高系統(tǒng)熱效率的重要途徑。第六十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三（四）表面散熱損失單位熟料產(chǎn)量的窯壁表面積的大小：窯的類(lèi)型和規(guī)格——產(chǎn)量越大、表面散熱損失越小。窯壁表面的溫度：耐火磚、輕質(zhì)隔熱磚與隔熱纖維保溫材料，但應(yīng)保證窯的長(zhǎng)期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。（五）熟料帶走熱損失與冷卻機(jī)廢氣熱損失。決定于冷卻機(jī)的種類(lèi)和性能。放風(fēng)（冷卻風(fēng)量超過(guò)二次風(fēng)量時(shí)）（六）其它見(jiàn)P88最后一段第六十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第四節(jié)懸浮預(yù)熱器窯和窯外分解窯內(nèi)的煅燒一、懸浮預(yù)熱器窯由一臺(tái)回轉(zhuǎn)窯和一組懸浮預(yù)熱器構(gòu)成。生料粉在預(yù)熱器內(nèi)呈懸浮狀態(tài)與出回轉(zhuǎn)窯的熱煙氣進(jìn)行熱交換，被加熱至800℃左右，完成預(yù)熱、粘土脫水分解和部分碳酸鹽分解后，再落入回轉(zhuǎn)窯煅燒。（一）懸浮狀態(tài)下生料預(yù)熱器的特點(diǎn)換熱面積大，加熱所需時(shí)間短。P90圖5-32、5-33傳熱系數(shù)較傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯提高了13~23倍，傳熱面積相當(dāng)于傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯的2400倍。反復(fù)經(jīng)歷“分散懸浮——吸熱——?dú)夤谭蛛x”過(guò)程第六十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第六十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三（二）懸浮預(yù)熱器同流型：旋風(fēng)預(yù)熱器分類(lèi)逆流型：立筒預(yù)熱器同流、逆流不同組成的混合型一、旋風(fēng)預(yù)熱器圖5-34：最上級(jí)為雙筒是為了提高收塵效率。旋風(fēng)筒之間由氣體管道連接，每個(gè)旋風(fēng)筒和相連接的管道形成預(yù)熱器的一個(gè)級(jí)（由上而下編號(hào)，也有由下而上編號(hào)的）。旋風(fēng)筒的卸料口用生料管道與下一級(jí)的氣體管道相連。第六十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三圖5-34：物料和氣流的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及旋風(fēng)筒內(nèi)的運(yùn)動(dòng)生料首先喂入Ⅰ級(jí)旋風(fēng)筒入口的上升管道內(nèi)，在管道內(nèi)進(jìn)行充分熱交換，然后由Ⅰ級(jí)旋風(fēng)筒把氣體和生料顆粒分離，收下的生料經(jīng)卸料管進(jìn)人Ⅱ級(jí)旋風(fēng)筒的上升管道內(nèi)進(jìn)行第二次熱交換，再經(jīng)二級(jí)旋風(fēng)筒分離。如此，依次經(jīng)四級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行煅燒，而預(yù)熱器排出的廢氣經(jīng)增濕塔、電收塵器由排風(fēng)機(jī)排入大氣。窯尾排出的1100℃煙氣，經(jīng)預(yù)熱器熱交換后，溫度降至330℃左右；50℃左右的生料經(jīng)各級(jí)預(yù)熱器預(yù)熱至750~820℃進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯。各級(jí)物料與氣流溫度變化如圖5-34所示。熟料熱耗為每千克熟料3140kJ左右。第六十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三在旋風(fēng)預(yù)熱器的各級(jí)管道和旋風(fēng)筒中，熱交換作用在順流中發(fā)生，但如果從整體來(lái)看，則是逆流進(jìn)行的。由幾組同流熱交換裝置逆流組合的熱交換系統(tǒng),不論從理論上,還是在實(shí)踐中,其傳熱效率都是比較高的。由于每級(jí)旋風(fēng)筒和管道組成“一級(jí)”熱交換裝置，或者說(shuō)組成一個(gè)熱平衡單元，即通過(guò)每級(jí)熱交換，氣流和物料溫度基本上趨于平衡。第六十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三

廢氣經(jīng)過(guò)“一級(jí)”預(yù)熱器后,氣體溫度下降,生料溫度被熱氣流加熱上升至兩者溫度基本接近,此時(shí)“一級(jí)”熱交換結(jié)束。但由于氣體溫度下降后,溫度較低,因此,生料預(yù)熱后溫度也低。如果要提高入窯生料溫度并降低廢氣出預(yù)熱器溫度,必須經(jīng)過(guò)多級(jí)熱交換(如圖5-34所示)的系統(tǒng)才行。否則只經(jīng)“一級(jí)”熱交換,要提高入窯生料溫度,則必然會(huì)增加出預(yù)熱器的廢氣溫度而降低熱效率。因此,過(guò)去均選用四級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器,現(xiàn)一般均為五級(jí),最近已出現(xiàn)六級(jí)預(yù)熱器的系統(tǒng)。第七十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三氣固相間傳熱主要在管道中進(jìn)行，占總傳熱量的87.5~94%；而旋風(fēng)筒只占6~12.5%。因管道中氣固相的相對(duì)速度高且溫差大，而旋風(fēng)筒主要是氣固分離。為使生料能夠比較充分地分散、懸浮于管道內(nèi)的氣流中,從而加速氣固間的傳熱，必須注意：①管道內(nèi)安裝生料分散裝置；②選擇物料進(jìn)入管道合適的方位：使生料逆氣流方向進(jìn)入管道，盡可能靠近下一級(jí)出口，但應(yīng)避免“短路”；③管道應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度：懸浮、足夠時(shí)間傳熱；④旋風(fēng)筒下部的閃動(dòng)閥必須運(yùn)動(dòng)靈活；翻板接縫處中間應(yīng)開(kāi)一小孔，使生料基本上能連續(xù)卸出，并兼有料封作用；避免漏風(fēng)。第七十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第七十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三分離效率的高低對(duì)系統(tǒng)的傳熱速率和熱效率有重要影響。因分離效率低，物料在系統(tǒng)內(nèi)、外的循環(huán)量就高。最高一級(jí)旋風(fēng)簡(jiǎn)的分離效率決定著預(yù)熱器系統(tǒng)的飛灰逸出量，提高它的分離效率是降低外部循環(huán)量的有效措施。最低一級(jí)（高溫級(jí)）旋風(fēng)筒的分離效率則是決定預(yù)熱器系統(tǒng)內(nèi)部物料循環(huán)量的主要因素。因此，預(yù)熱器設(shè)計(jì)時(shí),要求最高一級(jí)與最低一級(jí)旋風(fēng)筒具有較高的分離效率，而中間各級(jí)為降低流體阻力，則可略為犧牲一些收塵效率。第七十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三提高旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)熱效率的措施：提高傳熱效率，降低廢氣溫度，減少外部物料循環(huán)；減少系統(tǒng)漏風(fēng)，降低廢氣量；良好的保溫、隔熱材料，減少系統(tǒng)表面散熱損失；采用高效收塵裝置，減少飛灰造成的熱損失。第七十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三預(yù)熱器熱耗最低點(diǎn)在7~8級(jí)；隨著級(jí)數(shù)增加，流體阻力增加。因此，綜合能耗最低時(shí)在7級(jí)左右；經(jīng)濟(jì)效益最佳時(shí)為5~6級(jí)。第七十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三2.立筒預(yù)熱器見(jiàn)P94圖5-38、圖5-39；P95圖5-40，圖5-41、5-42立筒預(yù)熱器的預(yù)熱效果和傳熱效率都不如旋風(fēng)預(yù)熱器，已被淘汰。第七十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三現(xiàn)象：最低1~2級(jí)（或4~5級(jí)）旋風(fēng)筒椎體卸料部分結(jié)皮、甚至堵塞，嚴(yán)重的還會(huì)引起窯尾冷煙窒的結(jié)皮，從而影響窯的正常操作。原因：原、燃料中所帶入的堿、氯、硫化合物在窯系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)和富集；最低一級(jí)旋風(fēng)筒內(nèi)溫度過(guò)高以及燃料燃燒不完全等。放風(fēng)措施：將回轉(zhuǎn)窯窯尾高溫?zé)煔庠陬A(yù)熱器前從“旁路”中分離出一部分,與冷風(fēng)混合,使以氣相形態(tài)積聚起來(lái)的揮發(fā)物冷凝在飛灰上,由電收塵將此飛灰收捕下來(lái)排出窯系統(tǒng),以減輕堿、氯、硫等循環(huán),并減少熟料中的堿等含量。通過(guò)“旁路”排除的窯灰,不應(yīng)再回到窯內(nèi)。（三）預(yù)熱器的結(jié)皮與旁路系統(tǒng)第七十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三二、窯外分解窯主要特點(diǎn)：把大量吸熱的CaCO3分解反應(yīng)從窯內(nèi)傳熱效率較低的區(qū)域移到懸浮預(yù)熱器與窯之間的分解爐中進(jìn)行。生料顆粒分散在分解爐中，處于懸浮或沸騰狀態(tài)，以最小的溫度差，在燃料燃燒的同時(shí)，進(jìn)行高速傳熱過(guò)程，使生料迅速發(fā)生分解反應(yīng)。第七十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第七十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第八十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三（一）分解爐的種類(lèi)和形式分解爐的基本原理：在分解爐中同時(shí)通入預(yù)熱后的生料、一定量的燃料及適量的熱空氣。在900℃以下的溫度(有的分解爐其最高燃燒溫度可達(dá)1000℃左右)，使生料、燃料處于懸浮或沸騰狀態(tài)，進(jìn)行無(wú)焰燃燒，同時(shí)高速完成傳熱與碳酸鈣的分解過(guò)程；在幾秒鐘內(nèi)，生料的碳酸鈣分解率就可達(dá)85%~95%（五級(jí)預(yù)熱器預(yù)分解爐一般均超過(guò)90%）。生料預(yù)熱后的溫度約為820~860℃，一般不超過(guò)860℃。第八十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第八十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.旋流式分解爐冀東水泥廠為NSF型運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述見(jiàn)P99第一段發(fā)生混合和擴(kuò)散作用；燃料是一面懸浮、一面燃燒；低溫?zé)o焰燃燒。第八十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三以SF型為代表，現(xiàn)已發(fā)展為旋流-噴騰式的NSF型。

NSF分解爐為SF分解爐的發(fā)展、改造型：改進(jìn)了燃料和來(lái)自冷卻機(jī)新鮮熱空氣的混合,使燃料充分燃燒;同時(shí)使預(yù)熱后的生料分兩路(或四路,上下各兩路)分別進(jìn)入分解爐反應(yīng)室和窯尾上升管道中,以降低窯尾廢氣溫度,減少結(jié)皮的可能性,并使生料進(jìn)一步預(yù)熱、與燃料充分混合,以提高傳熱效率和生料分解率。在分解爐中應(yīng)充分使生料和燃料分散、混合，并有足夠的停留時(shí)間和燃燒時(shí)間，以保證燃料的充分燃燒和生料的分解。第八十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三2.渦流燃燒式分解爐以RSP型為例，萬(wàn)年、浦東、邳縣、新疆等水泥廠第八十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三RSP分解爐由渦流預(yù)燃室、渦流分解室以及混合室組成。利用冷卻機(jī)抽出的高溫?zé)峥諝鈳?dòng)從第三級(jí)(或第四級(jí))來(lái)的預(yù)熱生料，切向噴入渦流分解室中，同時(shí)用幾個(gè)燃料噴嘴或1~2個(gè)風(fēng)煤混合裝置噴入渦流預(yù)燃室，使?fàn)t內(nèi)形成無(wú)焰燃燒。生料在向下回旋運(yùn)動(dòng)中于分解室內(nèi)進(jìn)行高速分解(分解率在35%~55%之間)。然后進(jìn)人混合室，未分解的物料在混合室內(nèi)受高溫窯氣的高速?zèng)_擊，進(jìn)行充分?jǐn)噭?dòng)，使生料分解率達(dá)85%~95%,經(jīng)第四級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器分離后人窯。通常入窯生料溫度為820~860℃。第八十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.紊流式分解爐以派羅克隆(Pyroclon)型為例:它沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的分解爐,而是在連接窯和預(yù)熱器的管道(窯尾豎管)內(nèi)進(jìn)行燃料燃燒和生料的分解。從第四級(jí)旋風(fēng)筒來(lái)的生料(已預(yù)熱)被喂入到連接管道(豎式管道分解爐)內(nèi)進(jìn)行分解,然后進(jìn)入第五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)進(jìn)行分離,最后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯。在垂直立管內(nèi)燃料和生料的停留時(shí)間約為3~4s。第八十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三4.噴騰式分解爐柳州、順昌、珠江水泥廠SLC分解爐第八十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三中部是一個(gè)鑲有耐火襯里的圓筒,上、下各有一個(gè)圓錐形的頂蓋和底部。生料和煤粉(或氣體、液體燃料)在爐內(nèi)呈懸浮狀態(tài)。經(jīng)過(guò)預(yù)熱接近750℃的生料喂入分解爐底部，燃料由底部(下錐部)向上送人料流中，使之混合充分，燃燒空氣從分解爐底部中心高速向上進(jìn)入，使燃料和生料在下錐部形成噴騰狀,隨即開(kāi)始燃燒過(guò)程與分解過(guò)程。1981年后,分解爐結(jié)構(gòu)有了新的變化，主要是取消了爐的上錐體部分，爐頂由原來(lái)的錐形改為平頂，并使含有懸浮生料的氣流從爐的圓柱形筒體上部以切線(xiàn)方向?qū)С觯M(jìn)入最低級(jí)旋風(fēng)筒內(nèi)進(jìn)行分離，從而延長(zhǎng)燃料和生料在爐內(nèi)的停留時(shí)間。第八十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三5.沸騰式分解爐寧國(guó)水泥廠是第二代MFC第九十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三以MFC型為代表(三菱流態(tài)化分解爐)。該爐分四個(gè)區(qū):(1)流化層區(qū)：爐底裝有噴嘴,可使直徑達(dá)1mm的煤粒約有1min的停留時(shí)間，以充分燃燒。流化空氣量為燃料理論空氣量的10%~15%,流化空氣壓力為3~5kPa。煤粉可通過(guò)1~2個(gè)喂料口靠重力喂入或用氣力輸送裝置直接喂入；煤?？赏ㄟ^(guò)溜子喂入或與生料一起喂入。由于流化層的作用，燃料很快在層中擴(kuò)散，整個(gè)層面溫度分布均勻，溫度波動(dòng)在±10℃。(2)供氣區(qū)：從篦式冷卻機(jī)抽吸來(lái)的700~800℃的三次風(fēng),通過(guò)收塵后進(jìn)人此區(qū)內(nèi)。(3)稀薄流化區(qū)：位于供氣區(qū)以上，為倒錐形結(jié)構(gòu)。在此區(qū)內(nèi)煤中的粗粒繼續(xù)上下循環(huán)運(yùn)動(dòng)，形成稀薄的流化區(qū)。當(dāng)煤粒進(jìn)一步減小時(shí)，才被氣流帶至上部的直筒部分。第九十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三(4)懸浮區(qū)：該區(qū)為圓筒形結(jié)構(gòu)。經(jīng)燃燒,顆粒已減小的煤粒與生料在此區(qū)呈稀相流化區(qū)(懸浮區(qū)),可燃物繼續(xù)燃燒,生料進(jìn)一步分解,分解的生料被氣流從爐頂帶出。物料分解后溫度可達(dá)820~860℃,分解率可達(dá)90%~95%。由于爐內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng),燃料燃燒比較充分,因此,出分解爐的廢氣中CO含量極低,一般在0.05%以下,有時(shí)可以接近于0。為防止窯尾上升煙道內(nèi)氣體溫度過(guò)高而結(jié)皮，僅將預(yù)熱后部分生料喂入分解爐，其余加到上升煙道內(nèi)，以降低氣體溫度并預(yù)熱生料。第九十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三6.D-D型分解爐陜西耀縣水泥廠第九十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三D-D爐的主要特點(diǎn)：(1)通過(guò)在爐的下部增設(shè)還原區(qū)段，使窯氣中的NOx有效脫除。(2)通過(guò)在爐內(nèi)主燃燒區(qū)后設(shè)立后燃燒區(qū)，使燃料進(jìn)行兩重燃燒。(3)氣流在爐內(nèi)運(yùn)動(dòng)既有噴騰運(yùn)動(dòng)，又有旋風(fēng)效應(yīng)，因而燃料燃燒和生料分解均較好。第九十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三（二）窯外分解窯的特點(diǎn)和需要注意的問(wèn)題1.窯外分解窯的熱工特性(1)熟料形成的理論熱耗qk0由于窯外分解窯的入窯生料碳酸鈣分解率已達(dá)85%~95%，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)主要只進(jìn)行部分碳酸鈣(5%~15%)的分解以及固相反應(yīng)、熟料形成和熟料冷卻等。qk0隨CaCO3分解率的提高而下降，ε>70%左右qk0才成為負(fù)值。窯外分解回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料形成的理論熱耗qk0是一個(gè)負(fù)值，是放熱反應(yīng)過(guò)程。因而窯外分解回轉(zhuǎn)窯內(nèi)傳熱不再是主要的，主要應(yīng)保證熟料形成有足夠的停留時(shí)間和一定的反應(yīng)（C3S形成）需要的高溫。第九十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三（2）燒成帶長(zhǎng)度和熟料在燒成帶的停留時(shí)間物料在燒成帶的停留時(shí)間為10~12min，一般均不超過(guò)15min。窯尾廢氣溫度最佳值為1130℃燒成帶長(zhǎng)度要相應(yīng)延長(zhǎng)，為窯內(nèi)徑的5~5.5倍。（3）窯外分解窯的有效熱效應(yīng)和熱化學(xué)特性如P102表5-25、P103圖5-48窯的單位熟料熱耗為3115kJ/kg。第九十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第九十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第九十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三2.窯外分解窯的產(chǎn)量由于窯內(nèi)傳熱已不是主要矛盾，而主要決定于物料在燒成帶的停留時(shí)間和燒成溫度。第九十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.窯外分解窯的長(zhǎng)徑比(L/D)L/D一般為14~17，它首先決定于入窯生料的CaCO3分解率。分解帶長(zhǎng)度與分解率的關(guān)系：冷卻帶、燒成帶、放熱反應(yīng)帶(過(guò)渡帶)長(zhǎng)度基本上與窯的直徑成正比：L冷≈1.5D，L過(guò)≈4.0D。如L/D≤10，則一般需加大窯的直徑，才能維持窯的產(chǎn)量。第一百頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三L/D縮小的注意事項(xiàng)：回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)徑比縮小,欲保持一定的火焰長(zhǎng)度時(shí),則窯尾廢氣溫度勢(shì)必升高,從而易于引起堿、氯、硫等有害物質(zhì)在預(yù)熱器系統(tǒng)的結(jié)皮,甚至引起堵塞,影響窯系統(tǒng)熱工制度的穩(wěn)定性與窯的正常操作。如廢氣溫度過(guò)低,如小于950~1000℃,則短窯火焰會(huì)被壓縮,火焰溫度升高,既影響熟料質(zhì)量,又影響耐火磚的壽命,窯的產(chǎn)量也隨之下降。如果要維持窯尾廢氣溫度1050~1100℃,則必須采取一定的措施,如將部分生料(來(lái)自三級(jí)筒或四級(jí)筒的生料)喂入窯尾上升管道中,以降低廢氣溫度,減少結(jié)皮的可能性,并有利于生料的預(yù)熱。第一百零一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三4.入窯生料的分解率出分解爐的生料分解率均控制達(dá)90~95%，分解生料溫度達(dá)850~860℃。5.分解爐內(nèi)生料的分散與無(wú)焰燃燒生料能充分分散，形成無(wú)焰燃燒：雖氣固相間溫差小，但傳熱面積大，傳熱系數(shù)高，強(qiáng)制對(duì)流傳熱，高速完成傳熱和生料分解。生料分散、懸浮不良，甚至懸浮不起來(lái)，則形成輝焰燃燒：火焰溫度雖高，但因傳熱面積小和傳熱系數(shù)低，不但傳熱效率不高，而且高溫火焰還會(huì)引起結(jié)皮和堵塞。第一百零二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三6.生料進(jìn)入分解爐前，部分生料送入出窯的高溫?zé)煔庵校ǜG尾上升煙道）以降低窯尾廢氣溫度,減少結(jié)皮的可能性,并使生料進(jìn)一步預(yù)熱,與燃料充分混合;或者使生料喂入來(lái)自冷卻機(jī)的新鮮熱氣流中,有利于與燃料充分混合,進(jìn)行無(wú)焰燃燒,以提高傳熱效率和生料分解率。7.供給分解爐用燃燒空氣的兩種流程AT型：空氣通過(guò)型，分解爐用空氣系通過(guò)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)抽到分解爐。AS型：分離型，利用單獨(dú)的三次風(fēng)管將分解爐用燃燒空氣從冷卻機(jī)抽到分解爐。第一百零三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三（三）幾種有特色的窯外分解窯系統(tǒng)1.SCS系統(tǒng)p107圖5-50特點(diǎn)：窯系列（K-Line）與分解爐系列(C-Line)排出的氣體，分別進(jìn)入各自的引風(fēng)機(jī)。即窯排出的廢氣經(jīng)過(guò)旋風(fēng)筒K1、K2、K3、K4、K5后進(jìn)人窯系列排風(fēng)機(jī)；分解爐排出的氣體經(jīng)過(guò)旋風(fēng)筒C1、C2、C3、C4、C5后進(jìn)入分解爐系列排風(fēng)機(jī)。入窯生料分別喂入窯系列和分解爐系列，這兩個(gè)生料交叉通過(guò)兩個(gè)系列中的全部旋風(fēng)筒。第一百零四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第一百零五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第一百零六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三2.F.R.S系統(tǒng)，即福勒再循環(huán)分解爐系統(tǒng)利用分解料再循環(huán)入分解爐以延長(zhǎng)分解時(shí)間而提高分解率的系統(tǒng)。第一百零七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.雙立筒預(yù)分解系統(tǒng)分為窯系列和分解爐系列第一百零八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三四、低溫發(fā)電為充分利用窯與冷卻機(jī)的余熱,已實(shí)現(xiàn)了利用200~400℃廢氣的發(fā)電系統(tǒng)，稱(chēng)為低溫余熱發(fā)電，簡(jiǎn)稱(chēng)低溫發(fā)電。用余熱加熱水，產(chǎn)生水蒸氣驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，供本廠用；使用另加燃料與廢氣組成一個(gè)發(fā)電系統(tǒng)，可供本廠或向外供電。第一百零九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第五節(jié)熟料冷卻機(jī)熟料必須進(jìn)行冷卻的主要原因：p68、110①回收高溫熟料的熱量，預(yù)熱助燃空氣，改善燃料燃燒過(guò)程，節(jié)約能源；②急冷有利于水泥強(qiáng)度的發(fā)揮，增強(qiáng)水泥抗硫酸鹽性能，改善安定性，提高水泥質(zhì)量；③冷卻熟料，確保輸送和儲(chǔ)存熟料設(shè)施的安全運(yùn)轉(zhuǎn)；④熟料急冷后，易磨性得到改善，有利于粉磨。見(jiàn)ppt39~41第一百一十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三筒式冷卻機(jī)單筒式多筒式篦式冷卻機(jī)推動(dòng)篦式振動(dòng)篦式回轉(zhuǎn)篦式水平式：常用傾斜式：階段篦式（或稱(chēng)復(fù)合式）：其他冷卻機(jī)立筒冷卻機(jī)“g”型冷卻機(jī)：不能單獨(dú)使用水泥熟料冷卻機(jī)第一百一十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期三第六節(jié)立窯內(nèi)的煅燒機(jī)立窯：料封管、預(yù)加水成球、閉門(mén)操作普通立窯：邊壁效應(yīng)普通煅燒法、全黑生料煅燒法、差熱煅燒法、等溫煅燒