过渡带对烧成带温度的影响
回转窑中控操作培训教程
回转窑中控操作培训教程一、新型干法水泥技术介绍1、新型干法的概念：新型干法水泥技术是以悬浮预热和预分解技术装备为核心，以先进的热工、粉磨、均化、储运、在线检测、信息化等技术装备为基础；采用新技术、新材料；节约资源和能源，充分利用废料、废渣，促进循环经济，实现人与自然和谐相处的现代化水泥生产方法。
2、新型干法的核心：（1）预分解技术的内涵预分解(或称窑外分解)技术是指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。
传统水泥熟料煅烧方法，燃料燃烧及需热量很大的碳酸盐分解过程都是在窑内进行的。
预分解技术发明后，熟料煅烧所需的60％左右的燃料转移到分解炉内，并将其燃烧热迅速应用于碳酸盐分解进程，这样不仅减少了窑内燃烧带的热负荷，并且入窑生料的碳酸盐分解率达到95％左右，从而大幅度提高了窑系统的生产效率。
（2）回转窑煅烧工艺技术1971年窑外分解技术诞生→高效篦冷机发展→进一步缩短窑长→多通道喷煤管的发展→大型化发展阶段5000t/d、7500t/d、10000t/d（成熟阶段）。
窑内气固传热：热源：煤粉燃烧产生高温烟气；回转窑旋转，物料、衬料（耐火砖）周期性变化，高温气体辐射、对流传热给堆积料表层，堆积料表层以下物料自身传导与衬料接触，接受热量。
砖衬是蓄热体、中介体，物料是受热体。
窑内气固反应：煤粉颗粒受到窑壁和高温烟气体的辐射、对流作用升温，生成干馏气体（挥发分）和固定碳，达到着火温度，迅速氧化燃烧，在二次风作用下完全燃烧。
窑内可以分为分解带、过渡带、烧成带、冷却带。
主要矿物C3S的形成速度取决于液相数量和黏度，物料细度和温度。
C3S反应完全需要12～20min。
（3）冷却工艺技术：熟料冷却机在水泥工业生产过程中，已不再是当初仅仅为了冷却熟料的设备，而在当代预分解窑系统中与旋风筒、换热管道、分解炉、回转窑等密切结合，组成了一个完整的新型水泥熟料煅烧装置体系，成为一个不可缺少的具有多重功能的重要装备。
水泥行业富氧燃烧技术应用
1.富氧燃烧定义燃烧是空气中的氧参与燃料氧化并同时发出光和热的过程。
富氧燃烧是指助燃用的氧化剂中的氧浓度高于空气中的氧浓度（根据实际情况可采用局部富氧和整体富氧），直至纯氧燃烧。
富氧燃烧对所有燃料（包括气体、液体和固体）和工业锅炉均适用，既能提高劣质燃料的应用范围，又能充分发挥优质燃料的性能，广义上讲凡是用空气参与反应的均可用富氧代替。
2.富氧燃烧节能机理①提高火焰温度。
②加快燃烧速度，促进煤粉燃烧完全。
③降低过量空气系数，减少排烟热损失。
④增加热量利用率，提高燃烧效率。
3.富氧燃烧意义煤炭灰分过高，热值过低，因此燃料在燃烧的过程中存在不完全燃烧，降低熟料生产质量，影响水泥生产效率和水泥质量。
富氧燃烧是解决燃料燃烧不完全最有利的措施，可以促进燃料的完全燃烧，提高整个系统的热效率，提高水泥生产效率和质量。
4.水泥富氧生产工艺4.1 热工制度对水泥熟料煅烧质量的影响研究表明，优质熟料主要特征是C3S+C2S矿物含量高，碱含量低，矿物晶粒粒径较细小均匀。
当生料工艺质量参数和粉磨细度、颗粒粒径分布、化学成分、有害成分等保持稳定不变的情况下，回转窑煅烧操作热工制度和煅烧温度、升温速率、峰值温度、保温时间、窑速和冷却速率等就决定了熟料硅酸盐矿物C3S和C2S的含量和活性，熟料中晶体尺寸大小，主要决定于水泥生料的易烧性和窑的煅烧操作热工制度的稳定性。
因此，回转窑的煅烧操作热工制度对硅酸盐水泥熟料煅烧质量产生重要影响。
（1 ）煤质的影响水泥企业对煤质要求并不低，对原煤品质要求主要体现在灰份、挥发份、含硫和发热量。
一般回转窑煅烧用煤质量要求灰分A≤30%，挥发分V在18%～30%，发热量Q dw≥5000kcal/kg，煤粉细度要求控制在8%～15%，煤粉在燃烧过程中存在不完全燃烧的现象并且煤粉燃烧后灰分全部沉落在烧成带的熟料颗粒表面上，造成熟料颗粒表面富硅化，从而改变熟料表层矿物成分，C3S含量下降，C2S含量上升，从而影响熟料质量，当前相应的对策措施，一是适度调整增加干法窑尾分解炉用煤量和降低窑头喷煤量，其比例控制在6：4左右，以增加分解炉中煤灰分与灼烧生料的混合程度，降低窑头煤灰对熟料质量的负面影响；二是采取窑尾分解炉与窑头喂煤质量分别控制，分解炉喂低热值煤，窑头喂高热值煤，可降低劣质煤对窑头熟料质量的不利影响。
充分认识二、三次风温的重要意义
充分认识二.三次风温的重要意义二、三次风在熟料生产中不但是煤粉燃烧的氧气供应者，又是回转窑、分解炉的重要热源，更是物料在分解炉中完成悬浮、混合、旋喷、扩散等多重任务的动力源泉，具有三重重要意义。
二、三次风是一对挛生兄弟，都源于窑头罩，具有相同的温度和成分性质，一个用于回转窑，一个用于分解炉，是熟料生产所需的必要条件。
水泥熟料的生成是液相烧结，较高的反应温度可获得较高的合成率；同理相同的合成率，温度越高，反应时间越短，反应速度越快，高温对固相反应的扩散具有大的影响。
新型干法生产追求较高的反应程度、最低的时间消耗、达到最高的产量。
更少的反应时间需要有较高的反应温度，二、三次风温的高低与煤质的优劣是影响温度、影响熟料煨烧效果的两大因素，而二、三次风温的高低常有着不被人十分看重的重要意义。
1、三次风对分解炉工作状态的影响1.1分解炉的工作状态(1)辉焰燃烧。
当煤粉喷入分解炉后，在三次风的作用下物料、煤粉颗粒在热气流中悬浮，吸收热量燃烧，发出光和热，形成无数的小火星；这些小火星实质上是一个个小的火焰，它们在气流作用下悬浮、充满整个分解炉，形成燃烧区，但从整体上却看不到具有一定轮廓的有形火焰。
因此分解炉中煤粉燃烧并不是一般意义上的无焰燃烧，而是充满全炉的无数小火星组成的燃烧反应，称之为辉焰燃烧，物料颗粒在三次风动力的作用下悬浮、扩散于高温热气流中，固体颗粒发出光、热辐射，呈辉焰状态。
三次风温的高低、风量的多少直接影响着辉焰燃烧的效果和分解炉的工作状态。
(2)辐射传热。
分解炉内的传热主要以对流为主，约占99%,其次是辐射传热。
辐射传热速率随温度的四次方而变化，这种辐射传热虽然只占分解炉内总传热量的1%,但却对全炉的温度均匀分布极为有利。
由于分解炉中燃料与物料是以悬浮状态混合在一起的，燃料燃烧放出的热量立刻被物料吸收。
三次风温高，燃料燃烧快、放热快，物料分解就快；三次风温低，燃料燃烧慢、放热慢，物料分解就慢。
因此，三次风温度的增减对分解炉工作影响很大。
回转窑窑皮的作用及影响因素
回转窑窑皮的作用及影响因素根据温度与化学反应的不同，可以将整个回转窑分为四个温度带，它们分别是煅烧带、过渡带、烧成带及部分的冷却带。
一般烧成带位于从窑头到5倍的窑直径处，在这段区域内有一层比较稳定的窑皮存在，窑皮对延长窑砖寿命及有非常关键的作用，回转窑的维护成本中，耐火砖所占的比例特别大，如果掉窑砖造成停窑，耐火砖的费用不算，产量的损失会更大。
由此可见保护窑皮对延长耐火砖寿命有重要作用。
但如果窑皮过厚也会造成窑的有效空间减小，不利于烧成的进行，甚至会造成结圈。
窑皮是由熟料或粉尘自液相或半液相变成固体，它的主要作用有：1. 保护耐火砖，使耐火砖不直接受高温及化学侵蚀。
2. 储存热能，减少窑壳向周围的热损失，提高回转窑的热效率。
3. 充当传热介质，在窑皮暴露于空气中，与高温的空气接触时，通过辐射或者是对流的方式吸收热量，当窑皮在下部与料接触时，以传导的方式传热给生料。
4. 窑皮的表面粗糙，它可以降低粉料流动速度，延长物料料在窑内反应时间。
影响窑皮生成的主要因素有：（1）物料的化学成份窑皮是由液相变成固相的过程的产物。
铝质与铁质的成份比较多，液相量就多，容易形成窑皮。
铝质与铁质的成份比较少，液相量少，形成窑皮比较困难。
原料中铝质较多，液相的粘度大，形成窑皮比较困难，但一旦形成就比较坚固。
原料中铁质原料多，液相的粘度就比较小，窑皮容易形成，但形成的窑皮也容易掉落。
（2）火焰的温度火焰温度低，料所形成的液相就比较少，不易形成窑皮，火焰温度过高，会使窑皮温度高过液相的凝固温度，窑皮容易脱落。
（3）火焰的形状窑皮的温度受火焰形状、以及窑壳筒体散热等情况的影响。
一般来说，太短、太急、太粗阔的火焰对窑皮的侵蚀比较厉害，长火焰对窑皮较为有利，但会使窑的热量分散，对烧成不好。
因此在操作时，一定要保持一定合理的火焰形状与位置，严格控制熟料的结粒，防止结大块冲刷窑皮，稳定窑内的热工制度，防止结圈，发现有大块或者是结圈要及时处理。
窑系统的异常现象及处理
1. 窑驱动电机电流偏高(1) 窑速太慢，窑内物料填充率高。
(2) 窑用煤粉比例偏大或控制热耗太高。
烧成带温度太高，使窑转动扭矩增加。
(3) 烧成带物料或生料KH、n值低，熔剂矿物含量高，生料容易发黏，窑内物料带得能耗大。
(4) 窑内结圈，窑内物料增加，主要是：①圈体本身增加驱动载荷；②结圈后，窑内堆积的物料量增加。
圈越高窑内积料越多。
(5) 窑内大量垮窑皮，这可使窑驱动电流急剧上升，并有较大波动，然后又较快下降。
(6) 窑传动齿轮之间润滑不好，使传动阻力增加。
(7) 轮带和托轮之间接触不好。
(8) 窑尾末端与下料斜坡太近，运行中产摩擦。
(9) 窑头密封装置活动件与不活动件接触不好，增加阻力。
2．熟料圈形成以后的现象火焰短而粗，火焰前部白亮但发浑，窑内气流不畅，火焰受阻伸不近窑内。
窑前温度升高，窑筒体表面温度也升高。
(1) 窑尾温度降低，窑尾负压明显上升。
(2) 窑头负压降低，并频繁出现正压，发生倒烟现象。
(3) 烧成带来料不均匀，波动大。
(4) 窑传动电流负荷增加。
(5) 结圈严重时窑尾密封圈出现漏。
3．窑尾或C5出CO含量偏高(1) 系统排风不足，控制过剩空气系数偏小。
(2) 煤粉细度细，水分高，燃烧速度慢。
(3) 燃烧器内流风偏小，煤风混合不好。
(4) 二次风温或烧成带温度偏低，煤粉燃烧不好。
(5) 预热器系统捅灰孔、观察孔打开时间太长或关闭不严。
4. 火焰太长(1) 窑头负压偏小，甚至出现正压。
(2) 二次风温高，煤粉燃烧速度快。
(3) 窑内结圈，结厚窑皮或预热器系统结皮堵塞。
(4) 燃烧器内流风太大，外流风太小。
(5) 煤粉质量好，着火点低，燃烧速度高。
这种情况下，细度可以适当放宽。
5. 熟料吃火，结粒差(1) 熟料KH和n值太高，熔融相太少。
(2) 生料细度太粗，预烧差。
(3) 火焰太长，高温区集中，烧成温度偏低。
(4) 窑速太快，物料在窑内停留时间太短。
6. 熟料易结大块，立升重偏高(1) 熟料KH和n值低，熔融相尤其是Fe2O3含量大。
水泥窑煅烧异常情况分析及操作
1、熟料中的f-CaO偏高A、原因：生料成份偏高（KH高，n过高，熔剂矿物过低），生料不均匀，生料细度过粗，煤发热量不均匀，分解率偏低，头煤使用过少等。
B、措施与办法（1）将投料量及窑速适当降低些，先稳住质量。
（2）如火焰细长，窑烧成温度不足，可将火焰调节粗大,提高火焰温度。
（3）若分解率偏低，将分解率适当提高（分解炉出口温度提高）。
（4）若因烟室负压偏低，导致f-CaO偏高时，则检查烟室缩口处结皮情况，及时清除。
（5）若头煤过少，易结大蛋，中部生烧，将头煤使用量增加些。
（6）若因掉窑皮而导致f-CaO偏高，则将窑皮挂平整些，杜绝掉窑皮，稳定头温和炉温。
（7）若因煤粉燃烧不完全时，是将中心风开大些，旋流风开大些。
（8）窑内通风不畅时，将三次风阀关小些。
（9）火焰不顺畅，出现还原气氛时，将总风拉大些（开大高温风机液耦）（10）若因料层过厚结粒过大导致f-CaO偏高，则将窑速开大些。
（11）若煤粉细度、水分较高时，则适当降低。
（12）头煤使用量过多时，减少头煤。
（13）熔剂矿物较高，结粒较大时，将分解炉温度降低些，窑速提高些。
（14）若饱和比料高，结粒细小，则窑速适当降低，投料量降低，分解炉温度升高些。
但如果饱和比过高，就不能过分追求f-CaO合格把炉温控制过高，既要努力降低f-CaO，又要防止出现预热器堵塞等问题。
C、以上原因及措施不能单一而论，f-CaO偏高可能是多种原因共同产生的，或一种诱因引起多种现象，并相互作用形成恶性循环造成f-CaO不能控制，因此对问题要深入分析，找出根本原因，有针对性地采取措施才能解决。
另外可采取的措施有多种，也要认真分析并充分预计各种措施达到的效果，根据情况决定采取的方法。
2、高温风机跳停（以及其它原因引起的窑尾、预热器系统突然出现无负压的情况）。
由于电气或机械原因，高温风机突然出现停机、跳闸的现象或余热发电控制的窑尾、窑头主管道阀门突然关闭的现象，对人员及窑的安全有严重影响。
飞砂料产生的原因及操作调整.
所谓飞砂料是回转窑烧成带产生大量细粒并飞扬的熟料。
这种飞砂料的大小一般在1mm以下，在窑内到处飞扬。
飞砂料的出现，既影响熟料质量，又影响窑的操作。
飞砂产生与否主要取决于熟料液相量和液相性质(主要是表面张力)。
飞砂有两类:一类是熟料液相量太少而产生；另一类是粘散料，由于液相表面张力太小所致。
（1）飞砂料产生的原因 (1）液相量不足 ,产生飞砂主要是液相量太少的缘故。
物料在烧成带停留的时间很短，预分解窑约10～15min，湿法窑最长也不过25～30min。
若没有液相，C2S和CaO粒子通过固相反应长大至1mm以上是十分困难的。
其结果是，这些细粒子随窑内气体悬浮并被气体带走，即所谓飞砂。
液相量太大，熟料易结大块，这是众所周知的事实。
反过来说，液相量少则熟料结粒小，液相量太少则熟料结粒太小，则产生飞砂。
铝率太高，液相量随温度提高而增加的速度太慢，也易产生飞砂。
还原气氛使Fe2O3变成FeO，也使液相量减少，从而产生飞砂。
图1为Fe2O3还原成FeO对液相量的影响。
在还原气氛下，液相量减少。
熟料矿物组成:C3S 70%，C2S 15%，C2F 15%2）过渡带过长造成飞砂料带预热器的回转窑长径比在16／1～14／l之间，入窑生料的碳酸盐分解率约30％～40％，回转窑内有一半长是碳酸盐分解带，过渡带不长，物料由900℃升至1250℃的时间约5～6min，所生成的中间相贝利特和游离石灰还没有太多的时间进行再结晶，由于碳酸盐分解所产生的表面活性和晶格缺陷也得以保存，这些都有利于形成均匀的结粒和加速阿利特的形成。
若生料入窑分解率提得过高，与窑的长径比不适应，回转窑内的碳酸盐分解带缩短了，而烧成带受火焰形状限制不可能随意拉长，结果是扩大了过渡带，物料在900～1250℃的温度段内停留时间过长，在这个温度下物料的扩散速度很快，又不可能形成阿利特相，势必造成贝利特和游离石灰的再结晶，形成粗大的结构，降低了表面活性和晶格缺陷活性。
第二代新型干法水泥线简述
第二代新型干法水泥生产线核心提示：第二代新型干法水泥技术装备实际上是不断提高产品质量和降低能耗，注重环保与绿色概念，融入现代智能技术，使我国新型干法水泥的技术、装备、资源能源利用效率、节能减排、自动化水平、经济技术指标都得到较大的提高和提升，达到世界领先水平。
所谓第二代新型干法水泥技术和装备是在不改变悬浮预热和预分解这一主要工艺技术特征的基础上的进一步创新。
下面具体介绍了“第二代新型干法水泥”的八大特征技术体系：1、高能效低氮预热预分解及烧成技术以科学的计算机模型和数字化模拟技术建立先进的高能效和低氮燃烧理论，提高悬浮预热、预分解和高温烧成过程的燃烧、传热效率和降低氮氧化物的产生量，生产更高品质、更高等级的水泥熟料，较大幅度降低能耗量和氮氧化物排放量。
2、高效节能料床粉磨技术深入研究料床破碎理论，进一步提升料床粉磨的效能效率，开发适用不同原料、燃料和熟料配比的大型辊磨，提高运行可靠性和不同粉体性能的可控性，特别要满足混凝土对水泥的级配、粒径、粒型和需水性等要求。
3、原料、燃料均化配置技术研究开发适用于不同种类和品位的原材料和燃料的均化配制技术，特别是适用于各种废弃物、城市垃圾作为替代燃料和原料的应用技术，使水泥窑炉在协同处置和资源化利用废弃物时，能确保提高产品质量、降低能耗、物耗、减少排放。
4、数字化智能型控制技术运用模糊逻辑、神经网络理论和模型预测控制技术，将自动化智能化技术融入水泥企业的生产和管理全过程，实现对安全生产、产品质量、物耗能耗、环保排放、物流和成本管理等全方位的智能化管理，整体提升控制力和运营效益。
5、废弃物安全无害化处置和资源化利用技术，充分发挥新型干法水泥窑的优势和特点，重点研究开发协同处置工业废弃物、城市垃圾、污泥的功能与利用技术，在保证水泥正常生产、产品质量和达标排放的前提下，实现废弃物的安全无害化处置和原料燃料替代利用技术，使水泥窑炉具备环保功能，替代燃料的利用率达到40%。
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过渡带对烧成带温度的影响
新型干法水泥窑内，由于熟料形成过程中吸收近一半热量的碳酸盐分解反应已在窑外基本完成，窑的热负荷已大大地降低。
窑内熟料烧成过程可以简述为部分碳酸盐的分解(约占5％左右)、固相反应、烧结反应等。
熟料烧成在窑内可以划分为三个工艺带：过渡带、烧成带、冷却带。
过去对回转窑的研究主要集中在各个温度带的划分．以及划分的依据。
由于新型干法水泥窑在国内的生产时间较短，依据过去湿法窑的划分理论是否合适预分解窑还值得深入研究。
更深入地对预分解窑定量分析，不仅对预分解窑的传质、传热、动量传递、化学反应等基础研究有很大帮助，而且对研究改进现有的水泥回转窑有重要的意义。
本文着重就过渡带与烧成带的关系方面阐述自己的观点，为改进和提高水泥回转窑操作与设计提供参考。
1 过渡带对烧成带温度的影响
在烧成带，回转窑的煅烧特点可以概括为：硅酸二钙吸收游离氧化钙形成硅酸三钙的过程，其化学反应热效应基本上等于零吸(微吸热反应)，只是在熟料形成过程中生成液相需要少量的熔融热。
但是为了fCaO吸收比较完全，并使熟料矿物晶体发育良好，获得高质量的水泥熟料，必须使物料保持一定的高温和足够的停留时间。
因此，在烧成带获得较高的烧成温度对熟料质量至关重要。
1.1 对流换热系数
回转窑内过渡带与烧成带紧密相邻，在过渡带内窑皮时挂时脱，温度变化频繁，化学侵蚀严重，燃料燃烧具有1700℃以上的气体温度，热量传递于耐火砖，由于耐火材料的导热一部分热量透过简体散失到外界空气中。
根据传热学，窑简体的散失热量可以通过牛顿冷却定律计算[3]，其公式为：
∑Q Bi= ∑ [bi (t bi—t k) F Bi ]
式中：i —综合散热系数,W／(㎡·℃)；
t bi—被测量筒体表面温度平均值,℃；
t k —环境空气温度,℃；
F bi —被测量某区域的表面积,㎡；
Q bi —被测量区域的表面散热量,kJ。
t bi—t k)、环境风速、冲击角及并列的回转窑间关系等因素，其主要是bi取决于温差(
辐射与对流换热。
bi =(t 2+
n
2)1/2 =
tc + r，由于窑简体表面温度较低，计算表明辐射散
热r约占总散热量的l5％以下，因此对流换热是散热的主要方式。
对流换热的计算公式：bi = ×ψ×
式中：bi —对流传热系数；—不同温差Δt(℃)与不同风速气流V a (m/s)时的散热系数。
回转窑简体对流换热系数计算公式，窑体表面温度与大气温度差别越大，大气风速越大，则散热系数越大；ψ—冲击角校正系数，气流风向与回转窑轴线方向<90°的夹角，夹角越大，越有利于窑体散热，校正系数越大；—并列校正系数。
当不同的窑型或者两台以上回转窑并列时，散热量减少，所以，多筒冷却机和窑并列时 =0.8，单窑时 =1。
过渡带与烧成带相比，只有不同，也即温差不同，环境风速不同。
实际生产中，几乎所有大型回转窑的过渡带均采用强制吹风冷却的方法以强化散热，回转窑附近的空气流速近乎于一个固定的参数，基本上不受大气环境风速、附近并列设备的影响。
所以外界大气风速系数和和窑体并列系数基本上不起作用。
过渡带温度变化很大，温度较高，所以根据上式计算，假设环境温度为20℃．过渡带筒体表面平均温度为300℃时，过渡带对流换热系数为24.67W/( ㎡·℃)；若烧成带筒体表面温度为200℃，则烧成带对流换热系数为18．90W/(㎡·℃)。