7.5 冷却机
7.5.1 冷却机的作用
必须将出窑的高温熟料冷却后再送入熟料仓,但不同的冷却方法有不同的结果,如果冷却不当会出现已烧好的优质熟料变质或热耗增高等情况。
冷却机有如下两大作用:
⊙ 对1350℃左右的熟料进行急速冷却。
⊙ 可以高效率地回收高温二次空气作为窑和MFC的燃烧用空气。对熟料进行高温急速冷却有重要意义,急速冷却时,熟料的矿物组成和晶体结构可保持完好。在缓慢冷却状态下会发生C2S的晶形转变(β-C2S-γ-C2S),这样C2S就会降低强度甚至失去水硬性。
冷却机一方面是冷却熟料的冷却装置,另一方面是高温熟料与空气进行热交换的空气预热装置。提高窑回收二次空气温度可降低热耗,稳定窑的燃烧,进一步还可以提高燃烧温度,烧出f-CaO含量少的优质熟料。降低耗能也可增加烧成量。
为此,高效率急速冷却熟料,提高热回收效率,进一步达到长期运转是烧成操作员的最重要认为。
7.5.2冷却机的原理
在冷却机的高温区的宽度方向上的中部受料区熟料堆积较高,两侧较低,而且由于窑的旋转,一侧熟料较细,另一侧熟料较粗。冷却气体要通过篦板进入到输料区,冷却气体在不同位置的通风量对于第二代冷却机而言主要取决于通风阻力。 通风阻力=篦板阻力+料层阻力 结论:
? 采用低阻力篦板,粒径为5mm的通风量只有粒径为20mm通风量的55%左右。由于粒径的变化使得冷却风量发生较大变化。 ? 采用高阻力篦板,粒径为5mm的通风量可以达到粒径为20mm的通风量的85%以上。在一定程度上缓解了通风量不均的问题,为消除冷却机“串风”创造了有利条件。
7.5.3各类冷却机的技术性能
第一代冷却机 第二代冷却机 第三代冷却机 单位面积产量 t/m2.d 25~27 35~42 40~55 单位冷却风量 Nm3/kg.cl 3.5~4.0 2.5~3.2 1.65~2.2 热效率 % <50 65~69 70~75 7.6耐火材料
7.6.1耐火材料的概要
为了在高温气体中保护好窑壳且作到散热少,预热器、窑、冷却机,全部在内部贴了耐火砖。
内贴耐火砖必须根据气体温度变化的程度或反应带的化学性,机械性诸条件来选择。
烧成系统分为分解带、放热反应带、烧成带、冷却带。在过于严酷条件的烧成带,由于在高温下受原料中的CaO的侵蚀,或由熟料产生机械性磨损,为此需要使用与此相适应的耐火砖。烧成带、冷却带过程中由于热变化的原因,必须考虑耐剥落的因素。
7.6.2各耐火砖的特征
⊙镁铬耐火砖
镁铬耐火砖是经电融处理的原料颗粒,加压成型,烧成的耐火砖。 烧成温度:超高温烧成耐火砖1750℃以上,高温烧成耐火砖1650℃~1750℃,普通烧成耐火砖1550℃~1650℃。
主要成分是 MgO,Cr2O3,AL2O3呈碱性。 (1) 对碱性溶渣阻力大。 (2) 耐火度及荷重软化点高。 (3) 热膨胀率约1%(在1000℃时)略高。 (4) 耐剥落性比以往有了很大改善,但还不够充分。 ⊙熟耐火土砖
首先以耐火粘土为主要原料烧成熟耐火土,然后以熟耐火土为骨
料,加上少量的可塑性粘土而烧成的耐火砖。主要成分是高岭土(AL2O3、2SiO2、2H2O)呈中性。 (1) 耐火度虽然低一些,若提高AL2O3的含量,则可提高耐火度。 (2) 耐剥落性较强。 (3) 易侵入碱性溶渣。 ⊙特殊隔热耐火砖
耐火粘土,氧化铝质原料中加入锯末屑或发泡剂成型,然后在1400℃前后的温度中烧成的耐火砖。主要成分为SiO2、AL2O3,呈中性。 (1) 耐火度较低,原料温度超过1300℃以上的地方不能使用。 (2) 导热率低,可提高窑的热能经济效益。 (3) 使用时表面生成含碱的琉璃层,可防止碱的侵蚀。 (4) 由于较轻,便于施工作业,另外还可降低窑的负荷。 ⊙尖晶石砖
以高温将氧化镁和氧化铝混合熔融的人工合成尖晶石原料(MgO、AL2O3)与氧化镁混合后高压成型,经高温烧成的耐火砖,呈碱性。 (1) 因没有列入公害的铬,所以容易处理碎耐火砖。 (2) 耐热性高。 (3) 耐剥落性高。 (4) 导热率高,热能不经济。 (5) 价格高。
7.6.3耐火砖施工重点
烧成系统的耐火物施工,范围较广,预热器、窑、MFC、冷却机都需施工,下面仅介绍技术性最强,回转窑内部耐火砖施工要求。
耐火砖的寿命,据说由耐火砖的质量,耐火砖的施工技术,窑的运转技术各占1/3的决定因素。窑内耐火砖施工时最重要的是开始和结束,也就是找出中心线和最后结束施工。用千斤顶时发生壳体变形。找正时使用水平仪即可,没有水平仪的时候,用透明塑料管装上水,沿筒体圆周方向放置,根据两端的高度找出正确的中心。
以上述方法,找出两点,沿着连结两点的线开始砌耐火砖,要使左右达到同样的高度,否则有可能出现偏心,需要特别注意。 提取板及双面板的镶砌方法
必须使耐火砖底面与筒体内侧接触紧密,如果出现接触不好的情况应尽早用提取板或双面板调整好。
耐火砖接缝在纵向方向上有点便斜是允许的,但在圆周方向则不允
许。
由于窑的旋转,耐火砖沿圆周方向略有滑动,滑动状况沿轴方向各排有所不同。沿圆周方向耐火砖接缝时,如果接缝砖之间有偏斜缝,耐火砖就容易脱落。按A图镶砌最为理想,但最后的接缝部分根据窑筒体的情况也有类似B图的情况,这样问题不大。但是,如果像C图那样上下段的砖沿圆周方向都有偏斜,尽管是很小的部分也必须避免。
7.7燃烧
7.7.1煤炭
(1) 煤炭的分类
煤炭的分类方法有各种各样,在日本炭化度高的煤炭按燃料比分类(固定碳/挥发分),炭化度低的煤炭以纯碳发热量(无水、无矿物换算后的发热量)分类。
按燃料比:无烟煤4.0以上;有烟煤1.0~4.0;褐煤0.5~1.0 按纯碳发热量:以纯碳发热量的高低按烟煤B1~褐煤B2分类。 (2) 煤炭的一般性质
⊙煤炭的易碎性:以硬度(hardgrove)指数表示,该值高容易粉碎。 ⊙燃烧性:根据条件(如形状不同)有所不同,炭化度低的煤燃点温度低,燃烧性好,但同时自然起火的危险性也较大。
⊙灰分:煤炭中,除可燃成分外,有含量较少类似粘土(SiO2、AL2O3)成分的灰分存在。煤炭用锅炉燃烧,其灰分残存下来。但在水泥厂灰分全部落在熟料中,不会有问题,但灰分会降低熟料的HM,所以应适当地提高生料的HM。
⊙煤炭中的(CI)氯:煤炭中的氯约有100ppm左右,该氯在窑和预热器之间循环,渐渐浓缩。也就是在回转窑高温部蒸发,变成气体流动到预热器,在预热器低温部再次凝结,然后进入窑内再次蒸发,如此循环往复。燃料和原料中的氯含量越多,浓缩越大。用SP方式烧成时,一级旋风分离器料子溜槽内的原料中氯浓度达到8000ppm时容易出现堵塞故障,所以应尽可能地选择氯含量少的燃料或原料。 (3) 煤炭的质量
煤炭与空气接触的机会很多,若存在火种有发生火灾及爆炸的危险。另外,即使在常温的情况下,由于低温氧化而出现自然起火,需要采取以下措施:
﹤1﹥煤炭储存3-6个月时容易出现自然起火,所以不使煤炭的储存过
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