煅烧水泥熟料的窄火矮窑制造技术

煅烧水泥熟料用的窄火矮窑，包括用于加料和排气的顶部、用于煅烧水泥熟料的中部以及用于排料和进气的底部。在所说的中部内具有一个或多个隔墙，从而构成一条或多条狭窄火道。水泥生料从该火道中通过并完成预热、煅烧和冷却阶段，火道边心距Ｄ在０. ０５－０. ８米之间，窑体有效高度Ｈ等于边心距Ｄ（米）的平方根与边心距Ｄ（米）之和的４至５倍。由窄火矮窑生产的水泥标号在ＧＢ５２５↑［＃］以上，其单位容积小时产量至少为现有立窑的５倍。（*该技术在2004年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及制造水泥用的煅烧窑，更具体地说，涉及用于煅烧水泥熟料的窄火矮窑。众所周知，水泥窑可分为立窑和回转窑两大类。立窑是较古老的窑，它已经有约170年以上的历史，至今其机械化程度仍然较低，每台窑的平均日产量大都在200至300吨左右，水泥质量一般都在GB425＃以下。而回转窑是在19世纪末至20世纪初新发展起来的水泥窑，其机械化程度较高，每台窑日产水泥熟料已达数千吨，质量均可稳定在GB525＃以上。但由于其投资大，占地面积多，对于一些发展中的国家来说，难以获得大量推广。而立窑具有投资少、占地面积少和收益快等优点，所以立窑仍在一些国家和地区与回转窑并存。因此，世界上广大地区的水泥生产厂家都希望有一种新型的立窑，这种新型立窑应既具有立窑本身所固有的投资少、收益快等优点，同时又具有象回转窑那样生产量大、产品质量高的优点。而且人们也十分希望能以一种较为简便的方法来改造现有的立窑，使其能够兼具上述两方面的优点。本设计人根据水泥工业的现有状况，对现有立窑进行了深入的研究和经过多年试验，终于找到了现有立窑之所以不能达到产量大和产品质量高的症结，于是完成了本技术。水泥的生产过程大体上可分为如下三个阶段1、生料配制，即按原料配方规定的比例将石灰石、粘土、校正剂、矿化剂，稳定剂等物料与煤一起混合，制成组分均一的细粉，此即称为“生料”；2、煅烧，将生料在1450℃左右的温度下煅烧，在其完成矿化反应后将其冷却，即成“熟料”。3、将熟料与石膏共磨成粉，即成水泥。其中，煅烧是生产水泥的工艺过程中最关键的阶段，而窑就是用于实现煅烧工艺的最重要的设备。让物料在窑内迅速烧成，又迅速冷却，这是建造新型立窑和改造现有立窑结构的出发点。现有立窑主要由上、中、下三个部分组成。其中上部加料装置以及废气的集中与排放装置；中部窑身，它负担生产工艺的煅烧任务，是立窑最关键的部位，全部化学反应在此完成；下部卸料装置和鼓风机。现有立窑的结构大体上如附图说明图1所示。在图1中1是烟囱； 2是填料溜子的驱动件；3是窑罩； 4是等温线(示意)；5是窑壁； 6是塔式卸料机；7是进风管； 8是料封管。过去，人们对立窑的改造都主要在上、下两端下工夫，物料的吐、纳已达到较畅顺的程度，但中间主体部分却基本如故，因此立窑至今难有起色。本设计人对立窑的燃烧过程及阻碍立窑优质高产的主要因素进行了如下分析1、立窑的燃烧过程(参见图1)将含煤的生料粉球粒(φ约10－20mm)自上部加入，在其沉降的全过程中经历烘干、脱水、煤粉燃烧、碳酸盐分解、预热、烧结、冷却、出窑等阶段。作为助燃剂的空气经鼓风机增压后，自下部入窑，由下而上运动并在此过程中促使煤粉和CO燃烧。另一方面，经过煅烧的物料在其下降的过程中被空气冷却。而燃烧后的废气则经烟囱排入大气。2、立窑发展中的主要障碍——“窑壁效应”产生“窑壁效应”的主要原因是物料在烧结过程中体积缩小，造成物料与窑壁间的空隙，大量窑风沿此空隙上升，使边风过大，因此边料热耗增加，温度下降；另一方面，立窑轴线近区风量太小，供氧不足，煅烧和冷却都很慢，把底火拉深，导致生产周期延长。在同一径向截面上，从中心到窑壁，孔隙率由小逐渐增大，窑风量也随之增大。物料纵剖面的等温线则自窑壁向中心急剧滑落(见图1的4)。由于沿径向分布的物料的煅烧状况不同，冷却速度不同，因此使熟料的质量和产量受到严重影响。3、“窑壁效应”随立窑直径扩大而加剧的原因在一般的立窑中，煅烧时沿窑壁上升的风量约占总风量的80％左右(不含窑底漏风量)。因此窑壁就成为立窑通风的主要渠道。为了便于说明，本设计人引入“边风率”的概念。即边风率b等于立窑内壁表面积S1与立窑容积V之比，其数学式为b＝S1／V因此，窑内通风随边风率b值的增加而改善。由于立窑容积V等于径向截面积S2与立窑有效高度H之乘积，即V＝S2×H；而立窑内壁表面积S1等于截面周长l与有效高度H之乘积，即S1＝l×H，代入上式后可得出b＝l／S2并且，由于l＝φ(直径)×π以及S2＝r2×π＝(1／4)×φ2×π，所以b＝4／φ也就是说，边风率与立窑有效截面积S2成反比，与该截面的周长l成正比，并且与立窑直径φ成反比。例如，对于φ1＝1m和φ2＝3.6m的两种立窑来说，其边风率分别为b1＝4和b2＝1.1，可见φ1m窑比φ3.6m窑的通风要好得多。4、“窑壁效应”对水泥质量的影响为了简便起见，现在对水泥行业中常用的几个代号作如下解释C2S＝2CaO·SiO2C3S＝3CaO·SiO2C3A＝3CaO·Al2O3C4AF＝4CaO·Al2O3·Fe2O3f－CaO＝游离CaOA矿＝以C3S为主兼含少量其他杂质的矿物。以下把立窑的径向截面分为三部分来讨论(参见图2)，图2为图1的A－A′截面图，按照从窑壁到中心的顺序分别说明A、边缘带(图2的9)，其厚度约为直径的1／10，由于边风大，散热多，故在差热煅烧时，边料掺煤量要比心料多2.5倍以上，煤粒也粗，但在煅烧中仍有欠烧现象，其原因有如下几点(1)因散热多，部分料球未达燃点，呈脱水的生料球存在；(2)部分料球只是表面燃烧，并有部分碳酸钙分解，而球心煤粉未燃，主要成份仍是生料的f－CaO；(3)部分料球煤粉燃尽，CaCO3全部分解，料球表面已开始烧结，但因过早冷却，其主要成分是f－CaO和不稳定的a－C2S以及少量不稳定的A矿和C4AF、C3A。这部分a－C2S及A矿在冷却中分解，致使粉化趋势难以逆转。(4)由于边料中加入额外的煤粉，生成的煤灰使熟料中的石灰饱和率下降，C2S比例上升，导致粉化加剧，强度下降。以上几点，是导致边缘带(图2的9)成为产生f－CaO、粉化料、久烧料的主要原因。B、中间带(图2的10)，其厚度约为立窑截面直径的1／5，中间带的煅烧情况最佳，其主要原因如下料层中有足够的孔隙率，煅烧中氧气供应充足，燃烧迅速而充分，物料矿化彻底，冷却较快，熟料粒呈清晰的葡萄状松脆结构，熟料相的微观结构多呈细晶或微晶状并被玻璃体包裹。其C3S含量较高，f－CaO含量很低。由各窑龄期生成的熟料制成的水泥，其强度高、干缩率低、抗蚀性好，贮运期间的强度递减率也低。C、中心带(图2的11)位于立窑轴线近区，其直径约为立窑截面直径的2／5。中心带的物料严重烧结，甚至上部是熔融状态，而下部呈结构致密而坚实的块状体。更甚者是从上至下形成一个贯穿整个立窑中心的生料柱。在这里，空气不能渗入或只有少量渗入，煤粉在缺氧条件下进行“无焰燃烧”而生成CO，使煤耗上升。而且在CO气氛中，Fe2O3被还原而生成熔点较低的FeO。该FeO使液相提早出现，导致物料的烧结更为严重。由于中心物料的孔隙率低，导致缺氧和CO2的逸出困难，造成(1)温度梯度下降，即加热缓慢，冷却更为缓慢；(2)分解后的CaO重新被碳酸化，造成矿化速度下降和水泥矿物的晶粒变粗。而且在缓慢的冷却过程中，C2S产生一系列的晶型转变α－C2S (约800℃)/() α′－C2S (约675℃)/()β－C2S (约520℃)/() γ－C2S(粉化)这些熟料的粉化趋势难以抑制，即使磨成水泥，在贮运期间的强度递减率也大大高于由中间带(图2的10)的熟料所制得的水泥。随着立窑直径的增大，中心缺氧带的范围越大，越容易形成贯穿立窑上下的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煅烧水泥熟料的窄火矮窑，包括用于加料和排气的顶部，用于煅烧水泥熟料的中部以及用于排料和进气的底部，其特征在于，在所说煅烧水泥熟料的中部内具有一个或多个隔墙，该隔墙与窑壁一起共同构成和／或由隔墙本身构成一条或多条垂直延伸的用于煅烧水泥熟料的狭窄火道，所说火道边心距Ｄ的大小在０. ０５－０. ８米之间，而窑体有效高度Ｈ等于边心距Ｄ（米）的平方根与边心距Ｄ（米）之和的４－５倍。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘含光，
申请(专利权)人：刘含光，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]