改Φ3m×10m机立窑小水泥为旋风预热窑外分解干法窑小水泥生产的探讨_百

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2024年7月12日发(作者：)

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第２期【总第７６期）　福建建材　

改　３ｍ×１　０ｍ机立窑小水泥为旋风预热　

窑外分解干法窑小水泥生产的探讨　

陈文字　

【福建省建材工业设计院，福建福州　３５０００３）　

摘　要　本文针对现有ｏ３　×１０　机立窑小水泥厂的现状．提出了改建成小型新型干法窑　

生产的设想。文中结合福建省尤溪县西滨小水泥的实际，探讨了改口３ｍ×１０ｍ机立窑烧成系统　

为旋风预热窑外分解干法窑生产的可能性　

关键词　机立窑；新型干法窑；烧成；生料粉；小水泥。　

０　引言　

在机立窑小水泥生产中，熟料生产的工艺六过　

是需加深入探讨的新课题。　

本文就以￣３ｍ×１０ｍ的机立窑小水泥厂为基础，　

按改建后形成年产１０万ｔ熟料的生产能力，提出女ｕ　

下探讨。改建后的烧成生产设备系统如图１所示　

程是在同一窑体的不同高度中来完成的。约占窑体　

高度的２０％，用来实现炉料的烘干预热、分解、放热　

反应和高温烧成，其余的８０％则作为高温熟料的逆　

流冷却，最后经挤压粉碎排出窑外。由于立窑在生产　

运行的过程中，自身存在着受渗流原理和固定层料　

层运作条件的制约，因而不可避免地在生产过程中　

出现窑层断面通风不均、温度不一、炉料的分解、反　

应、烧成程度不同，以及在操作上漏生等问题。多年　

来对上述问题虽然采取了各种措施，也取得较好的　

效果，但与新型干法窑生产相比，在熟料的质量和热　

耗上，尚存在着差距，在生产过程中，对环境的污染　

影响较大；在操作上，劳动条件较为恶劣等种种不利　

因素，因而限制了对该生产方法的发展，已为当今世　

界水泥工业生产所淘汰。　

面对我国现有上百家的大型机立窑小水泥厂的　

１．一级旋风预热器；２．二级旋风预热器；３．三级旋风预　

热器；４．四级旋风预热器；５．五级旋风预热器；６．ＫｓＶ型分解　

炉：７．旋窑；８．立式冷却器；９．增湿室：１０．排风机；ｌ１电收　

尘器。　

现实状况，探讨如何在现有的工厂条件下，应用新型　

干法窑的工艺技术，来改建机立窑熟料生产系统，彻　

底改变所存在的种种弊端，实现现代化文明生产，继　

续发挥其固定资产投资效果和适应当地灵活生产的　

优点，搞活现有企业将具有重大的实际意义。　

图１　改建成新型干法窑烧成设备系统　

１．１　新建一套小型的五级旋风预热器系统　

考虑到尽可能地利用现有机立窑的窑房建筑结　

ｌ　探讨的思路　

旋风预热窑外分解新型干法窑水泥生产的新工　

构条件，对各级预热器的外形宜实现小型的规格尺　

寸。为此，将进入预热器的气体，以并联的方式通过　

两组预热器，这样即可缩小各级预热器的外径和高　

艺，早在２０世纪７０年代就已得发展，为国内外大中　

型水泥厂的生产建设所广泛采用。至于运用这一新　

技术，如何结合机立窑小水泥厂的实际，对其烧成工　

序进行改建成小型新型干法窑小水泥生产系统，则　

度尺寸，达到适应窑房建筑要求。其中，第五级预热　

器仅设一个，作为分配两组并联的气体和分离分解　

后的生料粉排入窑内。　

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２８　福建建材　

１．２　新改建一台小型ＫＳＶ型窑外分解炉　

利用原有￣３ｍ×ｌ０ｍ的机立窑窑体，往岔劈原来　

的位置上改建一台　、　ＫＳＶ型窑外分解炉一　

ＫＳＶ　分解是日本在７０年代发展起米的ｊ辛　

已用于大型工业牛产，它具有集多种　式分解炉的　

优点ｆ一体，如图２所示　

１．喷腾区：２．涡流区：３喉管；４、６．二次空气人口：５窑　

尾烟气入口；７．煤粉人口；８．炉烟气出口　

图２　ＫＳＶ型预分解炉示意图　

炉体由下部的喷腾区和上部的涡流区两部分组　

成。喷腾区由锥形的炉底和圆筒炉体的下部所构　

成。生料粉及煤粉由设在炉简体根部的喂料管随二二　

次热空气送人炉内。在倒锥体的底部接有喉管，送人　

由冷却器来的二次热空气，以２２ｍ／ｓ的流速，经喉芨　

向上喷射人喷腾区，使生料粉、煤粉和热　气进行充　

分地喷腾混合和燃烧。所以同时，在靠近Ｉ熨腾区的炉　

壁，产生下降的气流，使气体和生料粉形成　？ｉｆ￣　０～ｔ，，在　

９００％的温度下，生料粉进行稀相闪速加热和分珩７ｆ。　

如图３所示　

＼＼　　／　

＼　・　／　

＼　、ｒｒｒｎ，　／　

图３　ＫＳＶ型炉内喷腾区气体和生料粉湍流示图　

生料粉随着热气流上升到喷腾区的　鄙，０ｆｌＪ由　

切线方向送人的约９００￣Ｃ窑烟气，使其在涡流Ｉｘ：内继　

续进行环流加热，更加延长厂加热时　，达到最后的　

分解。如图４所示　

１．蔷尾　气；２．生料粉、煤粉八口；３　次热空气　

图４　气体以切线方向入炉流动示图　

分解后的生料粉，随气流进人第五级旋风预热　

器，经分离后进人窑尾。　

生料粉总的分解率将达到８５％～９０％　

１．３　新建一套超短型的小旋窑　

考虑到现有机立窑窑房前后的场地有限，对所　

需配套的旋窑应是尽可能小的规格才能适应。　

在窑的前工序中，由于采用了旋风预热和生料　

琐分解炉，使得人窑的生料粉分解率已达到９０％左　

右，这样对旋窑的功能主要只是用来完成生料粉的　

放热反应和高温烧成。此外，还由于在窑内只需总燃　

料量的４０％进行燃烧供热，－义可缩短烧成带的长度，　

为实现超短型旋窑创造了可能的条件，　

经预分解后的高温生料粉，由第五级旋风预热　

器收集后流人窑尾，烧成后的高温熟料。由窑头排人　

与其相连接的立式熟料冷却器内。　

窑尾的高温烟气引人分解炉的中部；窑　排出　

的高温熟料冷却空气，引人分解炉的底部、　侧部，　

作为二次空气加以回收利用。　

１．４　新建一台立式高温熟料冷却器　

为适应改建的具体条件要求，对高温熟料的冷　

却拟采用立式熟料冷却器：如图５所示　

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第！期【总　７０　１ａｔｊ　Ｊ　福建建材　１９　

１　牛流怎化　：２闱定　：３　式篦＿ｒ：４崭＿ｊ寸卸卡斗＿１｝ＪＪ　

门：５熟料输送　Ｌ；６　冷却空气：７　物、　次　奈　：８旋　

窑　

图５　立式熟料冷却器示意图　

据报导，【Ｉｊ旋窑排入的高温熟料粒，　冷却器上　

部的缩小区内，受从　下鼓人的高速气流的驱动，形　

成半流态化的状态，使进人的熟料　Ｚ　Ｐ，ＩＪ均　地分散　

开来，分布在整个半流态化的料层【Ｊ、ｊ、随着料层底部　

辊子炉篦的转动，冷却的熟料不断地ｔｔｑ　ｌ　侈　，将冷　

空气形成逆流冷却，最后经辊ｆ挤压粉碎，ｌ｛｛　道俐　

卺　主ｔ鲴】半：｝暑　连续地｛１｝Ⅱ　

由于高温熟料粒任进入半流怂化　时，实班ｒ　

瞬间流化强制冷却，因而保证了冷却的熟料质量　

离开冷却器的熟料温度为２８０￣ｃ　右；经冷却器　

热交换后排出的空气温度约９５０￣Ｃ；风机的静压力为　

ｌ　ｌ２０ｒａｍ水柱：每公斤熟料冷却空气耗楚约１．１ｍ　；冷　

却器的热效率约为８３％　

２　改建的设想　

以福建省尼溪县咀滨／Ｊ、水泥　为例，　厂拥有　

两台ｏ３ｍ×ｌ０ｍ塔式机立窑和较为完备的整条生产　

线设备系统　工Ｊ一没汁年产能为１　７．６乃‘｛４２５　、５２５　

水泥，于１９９６年建成投产，　

现　上述改建的思路，结合该厂烧成：　的具　

体情况，进行如下探讨　

２．１　设定的有关条件和原始数据　

ｌ１）改建后烧成日熟料产能　３２０ｔ　

（２）每公斤熟料热耗　３９７５４ｋＪ（９５０ｋｃａ１）　

ｌ　３）燃料为烟煤　Ｑ螈＝５ｌ　５０ｋｅａｌ　／ｋｇ　

ｔ４）燃料消耗分配分解炉／旋窑：６０／４０　

（５）旋风预热器设　５级　

其中：２、３、４级为两组并联　

１　级为　并联　

５　缎为单，＼　

１级预热器的收尘效率　８０％　

各级预热器内的温度：　

ｌ级　２级　３级　４级　５线　

４１０￣Ｃ　６１　０￣Ｃ　７７０ｏｃ　８９０ｃｃ　９００　

ｌ６）分解炉　

炉有效断面气体流速（工作条件下）　５ｍ／ｓ　

生料粉在炉内停留时间　２ｓ　

炉内加热温度　９００　

进炉二次卒气温瞍　９００℃　

窑尾烟气进炉温度　９５０￣；　

出炉气体温度　９００￣．　

炉底气体喷腾速度　２２ｍ／　

喉管内二次空气流速　２２ｎ　／ｓ　

（７）旋窑　

入窑生料粉分解率８５９￣－～９０ｃ／ｃ　

窑衬内径　１、８ｍ　

窑外径　２．２ｍ　

岔糸ｉ｝度　３．５％　

窑尾烟气出窑温度　～ｌ（）【）（Ｈ：　

ｆ　８｝立式熟料冷却器　

熟料半流化冷却区气流速度　Ｊ　５ｎ　／ｓ　

熟料固定层冷却区气流速度　５ｍ／　

冷却器排出的热空气温发　约９５０￣Ｃ　

每公斤熟料冷却空气耗量　１．１ｍ　

（９）增湿室　

利用原有机立窑窑房顶部的粉尘沉降窄改建　

出口气体温度　约２４０￣Ｃ　

（１０）排风机出口气体温度　约２１Ｏ￣Ｃ　

（１１）电收尘器出口气体温度　约１ｇＯ￣ｔ；　

２．２　计算结果　

根据上述设定的条件，进行的热工、设衙　要尺　

寸初步计算，结果列示如下：　

（１）小型五级旋风预热器主要尺寸、参数　表　

项　目　第一一级第二级第三级第四缄第五纵　

ｆ　２｝／Ｊ、型ＫＳ＼，型分解炉　

炉体外径（利用原机立窑简体改建ｌ　

３．５ｌｎ　

炉体直筒高度　

８．８ｍ　

炉底锥体高度　

１．２ｍ　

炉体总高度（含喉管）　

１　１．２ｍ　

炉有效内径（涡流区）　

２．５ｍ　

（３）超短型旋窑　

窑有效内径　

窑外径　

窑总长度　

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３０　福建建材　

（４　Ｊ立式熟料冷却器　

半流态化层有效断面　Ｉ．１　ｒｎ　ｘ　Ｉ．３ｍ　

冈定层有效断面　１．１　ｍ　Ｘ　２．５ｍ　

总高度（不含卸料闸门Ｊ　４．５ｍ　

据ｊ－述初步汁算的设备主要尺寸，结合原有机　

立窑窑房建筑和周围场地的情况，进行初略的布置　

如图６、图７所示　

．．…　

《ｉ　

。　

：Ｊ　拄乏：　

、　

．　

图６　尤溪西滨小水泥￣３ｍ×ｌＯｒｅ机立窑　

系统改建成新型干法窑系统布置示图（一）　

、　

；　

图７　尤溪西滨小水泥￣３ｍ×１Ｏｍ机立窑　

系统改建成新型干法窑系统布置示图（二）　

从图６、图７中初步表明：　

（１）尤溪西滨小水泥厂的　３ｍ　Ｘ　ｌｏｒｅ机立窑窑房　

及所在的周围场地，按上述改建的设想，基本上可满　

足建成年产１０万ｔ熟料规模的小型旋风预热窑外分　

解干法窑的小水泥熟料生产系统。　

（２）对原有的两台￣３ｍ×ｌＯｍ机立窑和窑房。只　

需用一台机立窑和一半的窑房进行改建即可　

（３）新建的　２．２ｍ×２０ｍ旋窑可布置在距窑房　

３．５ｍ（窑中心距Ｊ的近侧场地内，便于近距离地从分　

解炉取得分解后的高温生料粉。并从旋窑窑尾直接　

：ｆ　

送入高温烟气以及从窑头送去高温二次空气。　

（４　Ｊ在新建的设备中，可充分利用原有机立窑的　

窑体及烟囱材料进行改建；对窑房顶部的沉灰室，可　

加改造成增湿室加以利用；熟料立式冷却器所需的　

高压风机，亦可利用原有机立窑的供风没施系统　

新增的主要标准设备：窑尾系统排风机、窑头鼓　

风机、电收尘器、风扫式煤粉磨及收尘器、输送生料．　

生料灰及熟料的斗式、螺旋、刮板等输送设备和其　

他。　

３　改建后工厂的技术经济预计　

在熟料年产能上，改建后将比原有年设计熟料　

产能提高３３％，达年产１０万ｔ熟料的生产能力。　

在熟料的质量上。改建后将确保优质稳定的熟　

料质量，达到新型干法窑的产品指标。　

在熟料的热耗上，每公斤熟料将降低２５０ｋｃａｌ。　

在生产操作上，免除了繁重恶劣的操作条件，实　

现现代化文明生产，同时大大提高了劳动生产率。　

在环保上，消除了原有机立窑熟料生产所带来　

的严重粉尘污染。　

在企业营销上，随着优质稳定的高质量产品的　

实现，将更加拓宽销售市场并取得更高的企业销售　

利润。　

实现上述改建，估计将需新增技改投资６５０万　

元左右。投产１—１．５ａ后将可收回全部技改投资。　

以上初步探讨仅供参考，望能引起有关方面对　

此关注和进行一步探讨、研究。　

女稿日期：２００２—０３—１８　

联系地址：福州市华林路　

本文标签： 熟料生产改建