第五章 硅酸盐水泥熟料的煅烧本章主要内容： 本章主要介绍新型干法水泥生产过程中的熟料煅烧技术以及煅烧过程中的物理化学变化，以旋风筒—换热管道—分解炉—回转窑—冷却机为主线，着重介绍当代水泥工业发展的主流和最先进的煅烧工艺及设备、生产过程的控制调节等。

研究方法：

• 在实验室内进行• 在试验窑与生产窑上进行

• 第 5 次课：理论课• 主要教学内容： §5.1 生料在煅烧过程中的物理与化学变化• 重点：生料在煅烧过程中的物理与化学变化

• 教学目的要求 １ . 掌握碳酸盐的分解反应、过程和特点，了解影响因素； ２ . 掌握固相反应过程和特点，了解影响固相反应的因素； 3 . 了解熟料烧结的过程，掌握影响熟料烧结的因素； 4 . 掌握熟料冷却的目的、冷却方式、冷却的作用；• 教学方法与手段：　 讲授 板书与多媒体相结合

作业题：1. 简述碳酸盐的分解过程。2. 固相反应有什么的特点？采取哪些措施可加速固

相反应的进行 ?3. 简述熟料的烧结过程。影响熟料烧结的因素有哪

些？4. 熟料冷却的目的是什么？硅酸盐水泥熟料采取哪

种冷却方式？为什么？

• 回转窑内”带”的划分及其作用 1. 干燥带 物料温度 20—150 ℃ 气体温

度 200—400 ℃ 2. 预热带 物料温度 150—750 ℃ 气体温

度 400—1000 ℃ 3. 碳酸盐分解带 物料温度 750—1000 ℃ 气体

温度 1000—1400 ℃ 4. 放热反应带 物料温度 1000—1300 ℃ 气体

温度 1400—1600 ℃ 5. 烧成带 物料温度 1300—1450--1300 ℃

气体温度 1650—1700 ℃ 6. 冷却带

　　

§5.1 生料在煅烧过程中的物理化学变化

干燥（自由水蒸发）吸热 100~150℃粘土质原料脱水 吸热 450℃碳酸盐分解 强吸热 900℃固相反应 放热 800~1200℃熟料烧结 微吸热 1300~1450~1300℃熟料冷却 放热 1300 ~℃

一、干燥与脱水 1. 干燥：生物料中自由水分的蒸发 蒸发温度： 100℃

生料中自由水量因生产方法与窑型不同而异：干法窑﹤ 1 ％ 立窑、半干法立波尔窑： 12 ～ 15

％ 湿法窑： 30 ～ 40 ％ 半湿法立波尔窑： 18 ～ 22

％

2. 脱 水 脱水是指粘土矿物分解放出化合水 。

层间吸附水：以水分子状态

· 水存在形式： 脱水温度： 100℃ 左右

晶体配位水： OH- 脱水温度： 400 ～ 600℃ 以上　

· 脱水反应（两种观点）： ⅰ 产生无水铝硅酸盐（偏高岭土）： Al2O32SiO22H20→ Al2032SiO2 + 2H2O 高岭土 偏高岭土 ⅱ 分解为无定形氧化硅与氧化铝 Al2O32SiO22H20 → Al203 + 2SiO2 + 2H2O

二 . 碳酸盐分解1. 分解反应 MgC03 MgO + CO2↑ － (1047 ～ 1214)J/g

CaC03 CaO + CO2↑ － 1645 J/g

•生料中的碳酸钙和夹杂的少量碳酸镁在煅烧过程中分解并放出 CO2 的过程称碳酸盐分解。•碳酸镁的分解温度始于 402 ～ 480℃ 左右，最高分解温度 700℃ 左右；•碳酸钙在 600℃ 时就有微弱分解发生，但快速分解温度在 812 ～ 928℃ 之间变化

2. 分解特点 · 可逆反应；· 强吸热反应；　 每 1 kg 纯碳酸钙在 890℃ 时分解吸收热量为 1645J/g ，是熟料形成过程中消耗热量最多的一个工艺过程。分解所需总热量约占预分解窑的二分之一；

· 反应起始温度较低；· 分解温度与 CO2 分压和矿物结晶程度有关 。

3. 碳酸钙的分解过程①热气流向颗粒表面的传热过程； ②热量由表面以传导方式向分解面传递的过程；③碳酸钙在一定温度下吸收热量，进行分解并放出 CO2 的化学过程；

④分解放出的 CO2 ，穿过 CaO 层向表面扩散的传质过程；⑤表面的 CO2向周围介质气流扩散的过程。 即 :两个传热过程、一个传质过程和两个化学反应过程。

4. 影响碳酸钙分解速度的因素

· 温度·系统中 CO2 分压· 生料细度和颗粒级配 · 生料悬浮分散程度 ·石灰质原料的特性 · 生料中粘土质组分的性质

三 . 固相反应

• 通常在碳酸钙分解的同时，分解产物 CaO 与生料中的 SiO2 、 Fe2O3 、 Al2O3 等通过质点的相互扩散而进行固相反应，形成熟料矿物。

• 固相反应的过程比较复杂，其过程大致如下：

1. 反应过程

～ 800℃ CA 、 CF、 C2S开始形成

800 ～ 900℃ 开始形成 C12A7

900 ～ 1100℃ C2AS 形成后又分解、

开始形成 C3A 和 C4AF

1100 ～ l200℃ 大量形成 C3A 和 C4AF， C2S含量达

最大值。

～ l250℃ 液相出现，意味着烧结开始。

2. 反应特点

· 放热反应，固相反应的放热量约为 420 ～500J/g ；·非均相反应；· 固相反应通常需要在较高温度下进行； · 新生态的物质易于反应；

3. 影响固相反应的主要因素：

· 生料细度及均匀性 生产上宜使生料的颗粒分布控制在较窄的范围内，

特别要控制 0.2 以上的粗粒。·原料性质 · 温度和时间 · 固相间的压力· 矿化剂

四 . 熟料烧结 1. 熟料的烧结过程 在高温液相作用下，固相硅酸二钙和氧化钙都逐步溶解于液相中，硅酸二钙吸收氧化钙形成硅酸盐水泥的主要矿物—硅酸三钙，其反应式如下：

C2S + Ca0 → C3S 随着温度的升高和时间延长，液相量增加 , 液相粘

度降低，氧化钙、硅酸二钙不断溶解、扩散，硅酸三钙晶核不断形成，并逐渐发育、长大，最终形成几十微米大小、发育良好的阿利特晶体。与此同时，晶体不断重排、收缩、密实化，物料逐渐由疏松状态转变为色泽灰黑、结构致密的孰料，以上过程为熟料的烧结过程，简称熟料烧结。

　　 1300 ～ 1450 ～ 1300℃ 称为熟料的烧结温度。在此温度范围内大致需要10 ～ 20min 完成熟料烧结过程。

2. 影响熟料烧结过程的因素 · 最低共熔温度： 物料在加热过程中，两种或两种以上组分开始出现液相的温度称为最低共熔温度。最低共熔温度决定于系统组分的数目和性质。

组分的数目和性质都影响系统的最低共熔温度。硅酸盐水泥熟料一般有氧化镁、氧化纳、氧化钾、硫矸、氧化钛、氧化磷等次要氧化物，最低共熔温度约为 1250℃ 左右。

适量的矿化剂与其他微量元素等可以降低最低共熔温度，使熟料烧结所需的液相提前出现（约 1250℃ ），但含量过多时，会对熟料质量造成影响，对其含量要有一定限制。

·液相量 液相量与组分的性质、含量及熟料烧结温度有关，所以不同的生料成分与煅烧温度等对液相量有很大影响，一般水泥熟料煅烧阶段的液相量约为 20%～ 30%。

烧结范围： P66 通常硅酸盐水泥熟料的烧结范围约为 150℃

·液相粘度 粘度对烧结的影响： 液相粘度对硅酸三钙的形成影响较大。粘度小，液相中质点的扩散速度增加，有利于硅酸三钙的形成。

影响粘度的因素：温度、组成及其他微量元素氧化物

图 5-1-2 液相粘度与温度关系1— 最低共融物； 2—1450℃C2S 与 CaO 所饱和的液相

图 5-1-1 液相粘度与铝率关系1440℃ 纯氧化物熟料

·液相的表面张力 · 液相的表面张力越小，越易润湿固体物质或熟料颗粒，

有利于固相反应与固液反应，促进 C3S 的形成。

· 液相中有镁、碱、硫等物质存在时，可降低液相表面张力，从而促进熟料烧结。

· 液相的表面张力与液相温度、组成和结构有关。

· 氧化钙溶于熟料液相的速率

五 . 熟料冷却　　 · 熟料烧结过程完成之后， C3S 的生成反应结束，熟

料 从烧成温度开始下降至常温，熔体晶化、凝固，熟料颗粒结构形成，并伴随熟料矿物相变的过程称为熟料的冷却。

· 一般所说的冷却是指液相凝固以后（﹤ 1300℃ ）， 但严格讲，当熟料过了最高温度 1450℃后，就算进入了冷却阶段。

· 煅烧过程中的冷却包括煅烧阶段后期（ 1450℃ ～1300℃ ）的冷却和液相凝固以后（ 1300℃ 左右）的冷却两个阶段。一般所指的冷却是后冷却。

1. 冷却的目的 : · 回收熟料余热，预热二次空气，提高窑的热效率；

·迅速冷却熟料以改善熟料质量与易磨性； ·降低熟料温度，便于熟料的运输、储存和粉磨。

2. 冷却方式· 平衡结晶：冷却速度非常缓慢，使固相中的离子扩散足以保证固液相间的反应充分进行，称为平衡结晶。

· 独立结晶：如果冷却速度中等，使液相能够析出结晶，由于固相中质点扩散很慢，不能保证固液相间反应充分进行，为独立结晶。

· 淬冷：如果冷却很快，此时在高温下形成的 20 ～30 ％液相，来不及结晶而形成玻璃体，称为淬冷。

• 冷却制度不同所得的矿物组成有很大差别，熟料铝率在 0.64 ～ 3.5 之间，对铝率较高或中等的熟料，快冷所得 C3S含量较慢冷的高，对铝率较低的熟料则相反。

• 对硅酸盐水泥熟料（ IM=0.8 ～ 1.7 ），应采取急冷措施。

3.急冷对改善熟料质量的作用 ·防止或减少 C3S 的分解和 β-C2S 转化成γ- C2S

·改善水泥的安定性

·减少熟料中 C3A 结晶体，提高水泥的抗硫酸盐性能。 急冷时 C3A来不及结晶出来而存在玻璃体中，或结晶细小，不易产生快凝，凝结时间容易控制，同时有利于提高水泥的抗硫酸盐性能。

·提高熟料易磨性 急冷时熟料矿物结晶细小，玻璃体含量高，这种熟料的粉磨比慢冷熟料用以的多。

• 第 6 次课：理论课• 主要教学内容： §5.2 水泥在回转窑内的煅烧 §5.3悬浮预热器窑和窑外分解窑内的煅烧

• 重点：各窑型的煅烧工艺特点和工作原理

• 教学目的要求 1. 掌握各窑型的煅烧工艺特点和工作原理。 2. 了解各种煅烧技术的优缺点。• 教学方法与手段：　 讲授 板书与多媒体相结合

• 作业

一、悬浮预热器窑

·悬浮预热技术的优越性 　 物料悬浮在热气流中，与气流的接触面积大幅度增加，因此传热速度极快，传热效率很高。　　生料粉与燃料在悬浮态下均匀混合，燃料燃烧产生的热及时传给物料，使之迅速分解。　　由于传热、传质迅速，大幅度提高了生产效率和热效率。

·悬浮预热器必须具备三个功能：• 使气、固两相能充分分散均布• 迅速换热• 高效分离三个功能

1. 煅烧工艺特点和工作原理

· 煅烧工艺特点 : 一台回转窑和一组悬浮预热器构成。· 工作原理： 将生料粉与从回转窑窑尾排出的热烟气混合，并使生料悬浮在热烟气中进行热交换。它从根本上改变了气流和生料粉之间的传热方式，极大地提高了传热面积和传热系数。

传热面积： 2400倍 传热系数： 13 ～ 23倍 入窑 CaCO3 分解率： 40 ～ 50﹪

2 、悬浮预热器的种类 旋风预热器（同流型） 立筒预热器（逆流型） 混合型

◇旋风预热器 由上下排列的四级旋风筒串联组成 ,自上而下而下称为一级、二级、三级、四级等，一般一级做成双筒，其余做成单筒。旋风筒之间由气体管道连接，旋风筒的卸料口用生料管道与下一级的气体管道连接。

· 工作原理

各种参数： 窑尾废气： 1100℃ 出预热器废气： 330℃入窑生料： 750 ～ 820℃入窑 CaCO3 分解率： 40 ～ 50﹪熟料热耗： 3140kj/kg 熟料

生料

Ⅰ

Ⅱ

Ⅳ

Ⅲ

回转窑

预热器

窑气

· 特点： （ 1 ）热交换在顺流中发生，但从整体看则是

逆流的。 （ 2 ）旋风预热器内气固相的传热主要在

管道中进行。

·缺点： （ 1 ）流体阻力大。 （ 2 ）原料适应性差。

·构成和功能•旋风预热器是由旋风筒和连接管道组成的热交换器。 •换热管道是旋风预热器系统中的重要装备，它不但承担着上下两级旋风筒间的连接和气固流的输送任务，同时承担着物料分散、均布、锁风和气固两相间的换热任务，所以，换热管道除管道本身外还装设有下料管、撒料器、锁风阀等装备，它们同旋风筒一起组合成一个换热单元。

主要是气固分离，传热只占 6%～ 12.5%

旋风筒

作 用

性能评价

原 理 物料悬浮于气流中从切线进入旋风筒，产生离心力，料气特性不同，料离心碰壁下行，气不受影响向上。

分离效率阻力损失

分离效率愈高，生料在系统内、外循环量就愈少，收尘负荷减小，热效率提高

阻力损失越小，电耗越低 ？一级旋风筒一

般为并联的双旋风筒。

旋风筒的分离效率

•旋风筒的分离效率的高低，对系统的传热速率和热效率有重要影响。•旋风筒的分离效率愈低，生料在系统内、外循环量就愈高。•系统内生料循环量等于喂料量时，废气温度将升高38℃ 。•外循环量增加，就会增加收尘设备的负荷，降低热效率。•最高一级旋风筒的分离效率决定着预热器系统的粉尘排出量，提高它的分离效率是降低外部循环的有效措施，因此一级旋风筒一般为并联的双旋风筒。

• 作用：进行热交换，占总传热量的 87.5 ～ 94 ％。

• 热交换方式：对流传热

• 对管道的设计十分重要• 管道风速太低，热交换时间延长，但影响传热效率，甚至会使生料难以悬浮而沉降积聚，并且使管道面积过大

• 风速过高，则增大系统阻力，增加电耗，并影响旋风筒的分离效率

• 正确确定换热管道尺寸，必须首先确定合适的管道风速：一般 12 ～ 18m/s

连接管道

•管道风速的确定

•可根据生料粒径、悬浮速度以及工况等因素进行理论计算。•由于影响因素复杂，许多因素的考虑也不能完全符合实际，故计算后亦常需要以实验数据或经验数据予以修正，故各国设计或制造单位，一般根据实践经验数据选定各部换热管道风速，作为管道尺寸设计的基础。•各种类型的旋风预热器的换热管道风速，一般选用 12 ～ 18m/s。

提高旋风预热器热效率的措施：1.在生料进入每级预热器的上升管道处，装设板式撒料器和箱式撒料器。2.选择生料进入管道的合适方位，使生料逆气流方向进入管道，以提高气固相的相对速度和生料在管道内停留时间。3. 两级旋风筒之间的管道必须有足够的长度，以保证生料悬浮起来，有足够的停留运行距离，充分发挥管道传热的优势。4.锁风翻板排灰阀，要求结构合理、轻便灵活不漏风，生料能连续卸出，有料封作用。

撒料器

板式撒料器

箱式撒料器

作用：防止下料管下行物料进入换热管道时的向下冲料，并促使下冲物料冲至下料板后飞溅、分散。

锁风翻板排灰阀• 锁风翻板排灰阀 ( 简称锁风阀 ) 是预热器系统的重要附属设

备；• 它装设于上级旋风筒下料管与下级旋风筒出口的换热管道入

料口之间的适当部位。其作用在于保持下料管经常处于密封状态，既保持下料均匀畅通，又能密封物料不能填充的下料管空间，最大限度地防止由于上级旋风筒与下级旋风筒出口换热管道间由于压差容易产生的气流短路、漏风，做到换热管道中的气流及下料管中的物料“气走气路、料走料路”，各行其路。

• 既有利于防止换热管道中的热气流经下料管上窜至上级旋风筒下料口，引起已经收集的物料再次飞扬，降低分离效率；又能防止换热管道中的热气流未经同物料换热，而经由上级旋风筒底部窜入旋风筒内，造成不必要的热损失。

锁风阀

作用：下料、锁风

类型：

单、双翻板阀

◇立筒预热器 立筒预热器的主体是一个圆形竖立的筒体，

以克虏伯型为例，内有三个缩口把立筒分为四个钵，窑尾排出的热气体和生料按逆流进入同样规格、形状特殊的四个钵体内进行热交换。

· 工作原理 :P96 以克虏伯型为例 各种参数： 入窑生料： 750 ～ 800℃ 熟料热耗： 3350 ～ 3770kj/kg 熟料

·优点：结构简单，运行可靠； 不易堵塞；气体阻力小。

·缺点：热效率低。

• ZAB型特点： 各立筒横断面为椭圆，他们在立筒的垂直轴线

上彼此错开。

• 捷克型：气体以切线方式进入立筒。

3.预热器的结皮和旁路系统· 结皮原因： （ 1 ）原料、燃料所带入的碱、氯、硫化合物在

窑系统内循环富集。 （ 2 ）最低一级旋风筒内温度过高。 （ 3 ）燃料燃烧不完全。

· 措施：旁路放风

• 第 7 次课：理论课• 主要教学内容： §5.3悬浮预热器窑 和窑外分解窑内的煅烧

• 重点： 1. 窑外分解窑煅烧工艺特点； 2. 分解炉的种类和型式； 3. 窑外分解窑的特点。

• 教学目的要求 1. 掌握窑外分解窑煅烧工艺特点。 2. 了解各种煅烧技术的优缺点。• 教学方法与手段：　 讲授 板书与多媒体相结合

预分解 (或称窑外分解 ) 技术： 将已经过悬浮预热后的水泥生料，在达到分解温度前，进入到分解炉内与进入炉内的燃料混合，在悬浮状态下迅速吸收燃料燃烧热，使生料中的碳酸钙迅速分解成氧化钙的技术。

三 . 窑外分解窑（又称预分解窑）

预分解窑的关键技术装备有旋风筒、换热管道、分解炉、回转窑、冷却机（简称筒 - 管 - 炉 - 窑 - 机）等。这五组关键技术装备五位一体，彼此关联，互相制约，形成了一个完整的熟料煅烧的热工体系，分别承担着水泥熟料煅烧过程的预热、分解、烧成、冷却任务。

预分解窑工艺流程

1. 煅烧工艺特点 在悬浮预热器与分解炉之间增加一个分

解炉，把大量吸热的碳酸钙分解反应从窑内传热速率较低的区域移到悬浮预热器与窑之间的特殊煅烧路中进行。

入窑生料分解率： 85﹪～ 95﹪ 生料预热温度： 820 ～ 860℃ 熟料热耗：比预热器窑低 3 ～ 6﹪

2. 分解炉的种类和形式

◇工作原理（略 P99 ）

◇种类和形式

悬浮式 按作用原理 沸腾式

• 分解炉内的气流运动基本型式：即涡旋式、喷腾式、悬浮式及流化床式。

• 功能：在这四种型式的分解炉内，生料及燃料分别依靠“涡旋效应”、“喷腾效应”、“悬浮效应”和“流态化效应”分散于气流之中。由于物料之间在炉内流场中产生相对运动，从而达到高度分散、均匀混合和分布、迅速换热、延长物料在炉内的滞留时间，达到提高燃烧效率、换热效率和入窑物料碳酸盐分解率的目的。

◇旋流式分解炉

• 以 SF型为代表： SF型→ NSF型→旋流 -喷腾式分解炉

NSF 型

改进：(气流运动由旋流→旋流 -喷腾型）·燃料和来自冷却机新鲜热空气的 混合，使燃料充分燃烧；·使预热后的生料分两路分别进入分解炉反应室和窑尾上升管道。

注意：· 分解炉内应充分使生料和燃料分散、混合；· 有足够停留时间和燃烧时间。

◇涡流燃烧式分解炉 以 RSP型为代表： 有涡流预燃室、涡流分解室、 及混合室组成

◇紊流式分解炉

派罗克隆型：没有专门的分解炉，而是在联结窑和预热器的管道（窑尾竖管即竖式管道分解炉）内进行燃料燃烧和生料的分解。

◇喷腾式分解炉 以 FLS (F． L． Smidth) 型为例

◇沸腾式分解炉以 MFC(Mitsubish Fluidized Calciner) 型为代表，

MFC 型分解炉

(1) 适当扩大炉容，延长气流在炉内的滞留时间；(2) 改进炉的结构，延长物料在炉内滞留时间；(3) 保证向炉内均匀喂料，且料入炉后，尽快地分散、均布；(4) 改进燃烧器形式与结构，合理布置，使燃料尽快点燃；(5) 下料、下煤点及三次风之间布局的合理匹配，以有利于燃

料起火、燃烧和碳酸盐分解；(6) 选择分解炉在预分解窑系统的最优部位、布置和流程，有利于分解炉功能的充分发挥，提高全系统功效，降低 NOx，SO3 等有害成分排放量，确保环保达标。

◇分解炉的发展方向

3.预分解窑的特点 · 在悬浮预热器与回转窑之间增设一个分解炉或利用

窑尾上升烟道， ·装设燃料喷入装置，喷入煅烧所需的 60% 左右的燃料

·使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉中以悬浮态或流化态下极其迅速地进行，

·使入窑生料的分解率达到 85% ～ 95% 。 ·减轻窑内煅烧带的热负荷，有利于缩小窑的规格及

生产大型化，并且可以节约单位建设投资，延长衬料寿命，大幅度提高了窑系统的生产效率，有利于减少大气污染。

补充： ◇分解炉与窑连接方式· 在线式（同线式）

特点：

1 、分解炉直接坐落在窑尾烟室之上。

2 、窑气进炉

· 离线式• 分解炉自成体系，• 窑尾设有两列预热器，

一列通过窑气，一列通过炉气，窑气不进炉

• 一般设有两台主排风机，一台专门抽吸窑气，一台抽吸炉气。

· 半离线式

• 分解炉设于窑的一侧• 窑气不入炉• 炉气出炉后可以在窑尾上升烟道下部与窑气会合 (如 RSP、 MFC 等 ) ，亦可在上升烟道上部与窑气会合(如 N-MFC 、 SLC—S 等 ) ，

• 分解炉直接坐落在窑尾烟室之上，称为同线型分解炉。这种炉型实际是上升烟道的改良和扩展。它具有布置简单的优点，窑气经窑尾烟室直接进入分解炉，由于炉内气流量大， O2含量低，要

求分解炉具有较大的炉容或较大的 Kτ值（固气滞留时间比）。这种炉型布置简单、整齐、紧凑，出炉气体直接进入最下级旋风筒，因此它们可布置在同一平台，有利于降低建筑物高度。同时，采用“鹅颈”管结构增大炉区容积，亦有利于布置，不增加建筑物高度。

• 分解炉自成体系，称为离线型炉。采用这种方式时，窑尾设有两列预热器，一列通过窑气，一列通过炉气，窑系列物料流至最下级旋风筒后再进入分解炉，同炉系列物料一起在炉内加热分解后，经炉系列最下级旋风筒分离后进人窑内。同时，离线型窑一般设有两台主排风机，一台专门抽吸窑气，一台抽吸炉气，生产中两列工况可以单独调节。在特大型窑，则设置三列预热器，两个分解炉。

• 分解炉设于窑的一侧，称半离线型炉。这种布置方式中，分解炉内燃料在纯三次风中燃烧，炉气出炉后可以在窑尾上升烟道下部与窑气会合 (如 RSP、 MFC 等 ) ，亦可在上升烟道上部与窑气会合 (如 N-MFC 、 SLC—S 等 ) ，然后进入最下级旋风筒。这种方式工艺布置比较复杂，厂房较大，生产管理及操作亦较为复杂。其优点在于燃料燃烧环境较好，在采用“两步到位”模式时，有利于利用窑气热量和防止粘结堵塞。

◇预分解窑系统中回转窑功能 :

1 、燃料燃烧功能 2 、热交换功能 3 、化学反应功能 4 、物料输送功能 5 、降解利用废弃物功能

• 一是作为热交换装置，窑内炽热气流与物料之间主要是“堆积态”换热，换热效率低，从而影响其应有的生产效率的充分发挥和能源消耗的降低；

• 二是熟料煅烧过程所需要的燃料全部从窑热端供给，燃料在窑内煅烧带的高温、富氧条件下燃烧， NOx等有害成分大量形成，造成大气污染。

◇回转窑缺点和不足

• 过渡带：从窑尾起至物料温度 1280℃止(或 1300℃)

主要任务：物料升温、部分碳酸盐分解、 固相反应。

• 烧成带：物料温度 1280 ～ 1450 ～ 1300℃ 主要任务：熟料烧成• 冷却带：窑头端部， 1300℃ 之后

◇预分解窑内各带的划分

•　分解反应 ：反应量少，但需反应温度高。 入窑料先升温，后分解•　固相反应 ：　• 烧结反应 ：

◇物料在窑内的工艺反应

因产量大幅提高，反应量成倍增加，需加快反应速度。

◇预分解窑技术的生产控制 • 窑系统由废气处理系统、生料喂料系统、

预热器、分解炉、回转窑、冷却机系统和喂煤系统等组成，在生产过程中，通过对气体流量、物料流量、燃料量、温度、压力等工艺过程参数的检测和控制，使它们相互协调，成为一个有机的整体，进而对窑系统进行有效的控制。

◇预分解窑生产中重点监控的主要工艺参数 • (1) 烧成带物料温度 (2) 氧化氮 (N0x) 浓度• (3) 窑转动力矩 (4) 窑尾气体温度• (5) 分解炉或最低一级旋风筒出口气体温度• (6) 最上一级旋风筒出口气体温度• (7) 窑尾、分解炉出口或预热器出口气体成分• (8) 最上一级及最低一级旋风筒出口负压• (9) 最下一、二级旋风筒锥体下部负压• (10) 预热器主排风机出口管道负压• (11) 电收尘器入口气体温度 (12) 窑速及生料喂

料量• (13) 窑头负压 (14) 篦冷机一室下压力。• (15) 窑筒体温度

◇中央控制室简介 中央控制室是指能够把全厂所有操作功能集中

起来，并把生产过程集中进行监视和控制的一个中心场所。在中控室里，通过计算机等技术能将整个生产过程参数、设备运行情况等全面迅速反映出来，并能对过程参数实现及时、准确的控制。因此。中央控制室是全厂的控制枢纽和指挥中心。把生产过程集中在中控室内进行显示、报警、操作和管理，可以使操作人员对全厂的生产情况一目了然，便于针对生产过程中出现的问题及时进行调度指挥，从而有利于优化操作、实现高产、优质、低消耗

中央控制室

◇新型干法水泥生产技术的发展 1.世界超大型水泥熟料预分解窑的发展状况 　 世界 10大水泥集团水泥生产能力已达 6亿吨以上，其中，最大的拉法基集团通过兼并，生产能力已达 2亿吨 t 以上；新型干法生产线单线最大的生产能力已达 12000t/d 熟料；德国自 1996年兴建的 3条 5000t/d级生产线，美国及瑞士 2000年新建了 5400t/d 、 6000t/d 、 10000t/d 熟料生产线，还采用多级燃烧分解炉、 BAT 技术及网络技术平台，并且均可采用可燃废料替代天然优质燃料等。

2.我国超大型水泥生产技术的发展 　 据有关调查资料显示， 2500t/d 熟料左右的生产线，

在沿海发达地区的竞争能力已经大大下降，国家有关部门已制订了 4000 t/d 以上级生产线的发展规划，许多大型集团亦把建设 5000t/d 以上级生产线作为发展重点，到 2005年底，全国累计建成投产的预分解窑有 600条以上（仅海螺集团一家就建成投产了四条 10000t/d 熟料生产线），预分解窑水泥产量占全国水泥总产量（ 10.5亿吨）的比例，由 2002年的 16.8%增长到 38.8% ，而且在未来的 5年里，中国水泥工业的平均增长率有望保持在 8% 左右。

• 铜陵海螺 10000t/d 熟料生产线工艺系统介绍

铜陵海螺 2×10000t/d 熟料生产线的范围为石灰石破碎至熟料出厂 (包括煤粉制备及输送 ) ，以及与之相配套的生产辅助设施。由于生产规模超大型化，因而该生产线在原燃料输送、均化储存、制备及烧成等各环节完全不同于现有规模的生产线，在生产工艺流程及设备配置等各方面有其显著特点，工艺流程见图 6-12 。

铜陵海螺万吨线掠影

本章小结 　 通过本章学习，应该掌握新型干法水泥煅烧工艺过程及其物理化学变化，熟悉新型干法水泥煅烧过程的核心技术和煅烧过程的调节控制技术，同时，应能对常见故障进行判断，并对现代水泥煅烧工艺的发展及其特点有一定的了解和认识。