烧成系统设计计算 - 图文

第5章 烧成系统设计计算

5.1窑外分解技术简介

1971年日本石川岛公司在世界上首次研发出第一台分解炉后，日本各水泥公司以及洪堡和史密斯等公司也相继开发出自己的分解炉技术，它是悬浮预热器的进一步发展，是水泥工业发展的重大变革。

所谓窑外分解技术，是将40%~60%的燃料从窑头移至窑尾分解炉中进行燃烧，经过预热的生料以悬浮式、喷腾状态分散在分解炉中，在无焰燃烧的同时进行高速传热及碳酸钙分解反应，碳酸钙的入窑分解率由悬浮预热器窑系统的30%~40%提高到90%以上，单位容积产量比预热器窑成倍提高，因窑内热负荷减轻，使窑衬寿命延长，由于燃料在还原气氛中低温无焰燃烧，NOX的排放量减少30%左右。该技术对有害物质含量高的原料及劣质燃料适应性较好。

分解炉是窑外分解技术的核心设备，它是集燃烧、传热、生料分解于一体的气固反应容器，利用涡旋、喷腾、悬浮效应，达到煤、料充分混合、分散，使煤完全燃烧，生料碳酸盐最大限度地分解。当前各国分解炉名目繁多，但不外乎就只有两种形式：一种是窑尾上升管道扩大为圆柱形容器，如SF型、RSP型、DD型等；另一种即是窑尾上升烟道延长后加弯，俗称鹅颈管，如洪堡的P-S、PR、国内NC-SST等炉型。不论哪种形式的分解炉，其着眼点都是设法使煤、料、风三者布点不断改进，更趋合理。

我国于1983年引进日本SF、MFC型分解炉生产线，不断吸收消化，通过在冀东、宁国等厂的生产实践，也开发出自己的分解炉技术，如天津院的TDF、南京院的NST、成都院的N-SF等炉，目前已广泛应用在国内外水泥工业中，取得了良好的效果。

5.1.1几种常用的分解炉

国内水泥厂常用的分解炉见表5–1。

表5–1 国内水泥厂常用的分解炉

炉 型 NSF KSV RSP DD SLC P-R 洪 堡 TDF NSST CDC 供应商 石川岛 川 崎 小野田 神 户 史密斯 天津院 南京院 成都院 使用厂 冀 东 本 溪 江 南 耀 县 柳 州 广州越堡 海 螺 同 力 烟 台 1．SF分解炉

1971年11月，世界上第一台分解炉应用于水泥工业中，1979年2月首台烧煤的SF窑建成，同年4月又建成烧煤的NSF分解炉。

该分解炉构造简单，如图5-1，由下部旋流室及上部反应室（燃烧室）组成。初期物料及燃料由炉顶进入，窑气及三次风由下部旋流室混合进入。由于出料及物料停留时间短,以及炉中燃烧空气中O2含量不足，改为燃料从旋流室口喷入，生料从上升烟道及反应室锥体下部进入，这样就延长了生料在炉内滞留时间。取消了上升烟道中缩口，而用烟道中生料消耗流体动能，实现窑与炉之间压力平衡。为克服炉内气流偏流及短路现象，在炉内增设了涡旋室，这样改进最终形成

C-SF炉型，进一步扩大了炉容，延长了炉内气料滞留时间。 2．N-KSV分解炉

N-KSV型分解炉（KAWASAKI Spouted Bed and Vortex Chamber)，该炉由日本川崎重工业公司研制，并于1973年建成3200t/d生产线，1975年建成8500t/d生产线。经生产实践后改进为N-KSV炉，如图5-2。中国建材研究院及本溪水泥厂合作研制的BX型分解炉类似KSV，后来朝阳重型机器厂购买了N-KSV制造专利。

N-KSV分解炉特点：

?涡旋室中加了缩口，全炉由四部分组成，即喷腾层、涡室、缩口、辅助喷腾涡室。缩口增大后产生两次喷腾，延长炉内停留时间，有利于空气热交换及燃料燃烧。

?该炉原窑气由炉中部吹入，后改为由底部喷入，使窑气产生喷腾运动，有利于窑炉通风调节。

?三次风由炉的涡室下部对称切向吹入，吹入速度为18~20m/s。 ?喷腾层中部增加燃料喷嘴，使燃料在低氧状态下燃烧，可使窑气中NOx还原，减少NOx对环境的污染。

?生料分两部分喷入，一部分从三次风入口上部喷入，另一部分由涡室上部喷入。两次喷腾及涡室的涡旋效应，能使气料均匀混合，热交换充分，提高入窑生料分解率。

?窑气入炉风速为35~40m/s，三次风入炉风速为18~20m/s，出炉气体温度为860~880℃，入窑生料分解率为85~90%。

该炉和DD炉同属喷腾式，又是喷腾和涡流的结合，二者不同之处在于该炉三次风是从炉下圆锥体切向入炉，炉中第二道缩口直径较大，燃料喷嘴设置不像DD炉那样多点直喷三次风中。

3．RSP分解炉（Reinforced Suspension Preheater）

由日本小野田公司和川崎重工共同研制而成，如图5-3，1974年8月在日本建成3000t/d生产线，此后中国建材研究院购买了RSP炉的制造专利权。

该炉结构由三部分组成，上部分为漩涡燃烧室（SB），作为点火预燃，下部为涡旋分解室（SC），作为原料煅烧分解用。此外还有一个混合室（MC），主要混合分解炉和窑出来的烟气，并且使原料继续进行分解。在窑尾烟室与MC室之间设有缩口，以平衡与分解炉之间的压力。缩口风速50~60m/s，负压为0.8~1.0kPa，缩口处装有可调节闸板。

煤粉从SB上部喷入，一次风以30m/s速度从上部呈涡旋状喷入，使其处于分散燃烧状态，煤风旋转方向同（SC）窑气流旋转方向相反，有利于煤粉同三次风混合。若同向旋转造成SC旋流过大，影响燃烧功能发挥，造成大部分煤粉跑到MC燃烧，而MC中CO2分压较大，燃烧环境不良，会造成部分煤粉跑到C5旋风筒中燃烧。

三次风以30m/s速度从SC上部切线方向吹入炉内，生料喂入该气流中，经打散后一起进入SC中，煤粉三次风混合后燃烧速度较快，容积热负荷较高，出SC进入混合室的生料分解率高达35~45%。进入MC后与喷腾状态的高温烟气混合继续燃烧，使生料继续分解。在MC气料流喷腾、涡旋迭加流场作用下，分散均布较好，换热传质效果亦佳。因此，三室之间合理匹配，十分重要。我国根据本国煤质特点及生产实践进行了改进（扩大MC室，装置鹅颈管），已广泛用于生产线的建设中。 4．DD分解炉

DD型分解炉（Dual Combustion and Denitration Process）是双重燃烧和脱硝炉，由日本水泥公司及神户钢铁公司合作研发制成，如图5-4，该炉于1979年5月在该国应用于3600t/d生产线。

该炉吸取了川崎N-KSV炉经验。改进的炉内分为还原区、燃料燃烧分解区、主燃烧区、完全燃烧区四个部分。DD炉的结构与N-KSV炉相比，有许多相似之处，但其机理与气流运动又有所差异。

?N-KSV炉三次风以切线方向入炉，而DD

炉两个进风口及出风口与炉中心垂直，进入炉内三次风不产生旋转运动，可使阻力降低0.6kPa。

?炉顶部增加气流反弹室，有利于气料产生搅拌和混合，增加停留时间，以达到完全燃烧和改善热交换的目的，防止像N-KSV炉内那样，产生偏流现象。

?四个喷嘴从三次风管上部两侧，将燃料直接喷入三次风富氧区，点火预燃环境较N-KSV炉优越。

?锥体部分设有脱氮喷嘴，用来还原窑气中的氮氧化物，降低废气中NOx排放量。

天津水泥工业设计研究院于1984年引进该炉型，1993年用于双阳（2000t/d）及溠头（1000t/d）水泥生产线中。由于该炉在日本大多采用优质烟煤，对低质烟煤适应性相对较差，影响生产线正常的运行指标，后经不断改进，使其适应我国实际情况（扩大炉室，增设预燃室或分解室，混合室），改进后的炉型取得了良好的效果，也可燃烧低质煤进行生产。天津院TDF、TSD、TWD、TFD、TST等炉型就是在DD型炉基础上派生出来的。 5．洪堡公司分解炉

该公司分解炉是一种管道型分解炉，如图5-5。Pyroclon是Pyro和cyclon的合成，意为供燃料燃烧旋风装置。它适用多种燃料，炉内温度便于控制，料气混合率高，设备简单，对劣质燃料尤为适合。五种炉型分别介绍如下：S、R、RP.、LowNOx、PYROTOP。

?P-S型分解炉（图5-5a） 窑尾烟气直接通过管道分解炉，燃料燃烧的空气及生料，进入分解炉被加热到一定分解率。为使粉尘不再循环，降低热损，限制窑尾风速<12m/s，而且窑产量<2500t/d，窑径<Φ4.4m及带多筒冷却机对SP窑进行改造适用（也即窑尾加一把火）。由于窑尾风速及风量受限，供SP炉燃料<30%，故入窑的分解率较低。为达到额定产量，需要适当加大窑的直径。

?P-R型分解炉(图5-5b)

三次风管供风及窑尾烟气共同作为燃料用风，其好处是提高了分解温度，降低炉内CO2分压。该炉的特点是料、煤、窑气、三次风同走一条路。炉用燃料占50%以上，入窑分解率达90%以上，热耗降至3265kJ/kg熟料以下。适合带篦式冷却机的SP窑改造用（加大旋风筒、加长鹅颈管、加三次风管、加快窑速、改造篦冷机等），余杭水泥厂（600 t/d改为1000t/d）、印度阿托尼克水泥厂即用P-R型分解炉。

?P-RP型分解炉（图5-5c）

P-RP型（Rapiol Parallel）意为快速平衡型分解炉。燃料、生料及从篦式冷却机来的三次风同时进入分解炉，而窑气不进分解炉，直接进入旋风筒内，炉气上进，窑气下进（即不同路），两者在最下级旋风筒内混合。其优点是炉内三次风由篦式冷却机来进一步降低CO2分压，由于炉内O2浓度加大，温度进一步提高，使生料分解率高达95~98%，缩短了窑的分解带，为短窑提供了必要的条件。

此炉具有CO2、O2浓度低及分解温度高的良好特点，且烟道分解炉中气流呈紊流的悬浮状态向上移动，烟道长度可根据需要加长，这就免除了筒式炉加径、加高后，带来料气分布不均的弊端。该炉型适合于粗颗粒、不易燃烧的劣质燃料，如无烟煤（炉煤占60%）、石油焦末及工业垃圾等。

?R-LowNOx分解炉（图5-5d）

该型炉是在R型炉基础上改进而成的，其目的降低NOx排放浓度。 由冷却机来的三次风和窑尾废气同在烟道分解炉内平行向上流动，在分解炉下部的窑尾废气区设一个喷煤咀，在分解炉稍高处也增设一个喷煤咀，在窑气区内的煤利用窑气中过剩的O2燃烧，形成CO还原气氛，使CO和NOx反应生成CO2及N2。这样窑内产生的NOx可降低至35~50%。另一稍高入口，煤在纯三次风中起火燃烧，两股料气在烟道分解炉顶部180°弯头处合成一股进入预热器中，而生料和煤的存在可起到催化作用。

?PYROTOP型分解炉（图5-5e）

该型炉在R-Low NOx型炉的基础上改进而成，在鹅颈管处改成为一个混合室（分离器），炉内气固流沿分解炉上升，以切向方向在混合室底部涡旋进入，粗粒燃料及生料进行分离后，一部分返回上升烟道继续燃烧和分解，另一部分也可进入下行管道随混合室分离出来的气流一起进入下级旋风筒，其好处是可以调节混合室分离出来的物料进入上下管道的比例，控制物料再循环量，达到进一步优化出炉燃料的燃尽率及生料CaCO3分解率。

由于该炉具有多重功能，成为洪堡公司新产品，这种炉型与新型低压损旋风预热器及两支点的短窑以及第三代PYROSTEP篦式冷却机相结合，成为20世纪90年代中期最新预分解窑系统，当生产线规模为5000t/d时，单位熟料热耗可达2930kJ/kg熟料左右。

为适应中低质燃料及环保要求，KHD公司的RP、R-LowNOx、PYROTOP都适应劣质燃料及降低废气中的NOx含量。

特别是TOP型炉在顶部鹅颈处增加了混合室，可使其中分离出来的燃料及生料颗粒再循环返回炉的上升烟道，以延长燃烧和分解行程。

而中国各炉型为适应低挥发份燃料（无烟煤）除增加炉容外，在最下级旋风筒及分解炉之间均增加了“鹅颈管”。

(6) TDF分解炉

天津院于1984年引进日本神户DD炉专利技术后通过生产实践进行优化，

研制开发出TDF炉，如图5-6，窑尾废气从炉底部锥体进入炉内产生第一次喷腾；三次风从侧面两个进口的切向进入，产生旋流。在三次风入口上方喷入煤粉，在高温富氧环境下迅速燃烧将热量传给悬浮的生料。在后燃烧区，两股气流叠加经中部缩口产生第二次喷腾，并伴随较大的回流，上升气流撞顶后，由上部出风口进入C5级旋风筒。 该炉特点：

①为提高煤粉燃烧条件，炉的结构设计避免空气与三次风过早相混；

②在三次风入炉口处设置燃烧器，提高纯氧燃烧空间及燃烧动力；

③合理布置C4旋风筒下料位置，使煤粉燃烧区的温度增加，加速煤粉燃烧，提高了煤粉燃烧效率；

④取消了NOx喷嘴，简化了结构。

该炉用于国内多条生产线，如海螺5000t/d生产线

等，近来天津院又研制出三喷腾分解炉（TTF），做了进一步优化，满足了劣质煤的燃烧要求，降低了NOx排放浓度。 (7) NC-SST分解炉

南京院在喷腾炉（FLS）基础上研发出NC-SST炉，其结构示意如图5-7。该炉型为管式分解炉（涡旋、喷腾迭加式），安装于窑尾烟室之上。该炉炉容

大，在窑出口与C5级旋风筒之间增设了“鹅颈管”，进一步增大了炉区空间，三次风切线入炉后与窑尾高温气流混合。由于温度高，煤由锥体两侧喷入（见图5-8），生料由柱体底部进入，由于煤、料入口设置合理，即使低挥发份煤入炉后亦可迅速起火燃烧，由于炉容大（10m3/t.h），完全可以满足煤粉充分燃烧要求。 该炉特点：

①对原燃料适应性强，不会因成分及颗粒级配变化有较大的波动。（生料细度10~25%、燃料挥发份3~25%、热值20092.8~24278.8kJ）

②气体滞留时间长（6.5s），物料滞留时间（>18s），可充分满足燃料及碳酸钙分解要求。

③该炉具有四场（浓度场、压力场、速度场、温度场）均匀的特点，不会产生局部过热的现象。

④该炉主要以管道及旋流为主，分解炉阻力低（400~650Pa），满足低阻系统特征，有利于操作。 (8) CDC分解炉

成都院对SF、N-SF炉进行分析研究后，对其结构优化，开发出适应烧劣质煤的分解炉，如图5-9所示。该院将C-SF炉出口与旋风筒延长的水平管道（因积灰结皮堵塞）取消后将涡室加高（类似DD炉径向出口方法），增加了气料流在炉体顶部回流和返混，改善了顶部流场，延长了气料停留时间，保留了中部缩口，使气料进入炉体顶部产生喷腾效应，气料混合均匀，停留时间延长。

煤粉从涡流燃烧室顶部通过三个带有旋流叶片的喷嘴喷进底部涡旋燃烧室，三次风切向进入该室。

物料在C4级旋风筒预热后经分料阀分成两路，一路进入涡旋燃烧室上部锥体，另一路进入下边的竖烟道，此物料被气流带进涡旋室与三次风、煤粉混合，再与直接进入的第一路物料混合，两路物料在炉内快速预热分解，分解后物料在气流作用下由分解炉带进C5旋风筒入窑，CaCO3分解率高达85~95%。

该炉特点：

①该炉采用旋流（三次风）与喷腾流（空气）复合流强化了物料的分散； ②炉体结构为“径向戴帽加缩口”，出风口与炉顶间留有物料返混空间，料气停留时间比大，并具有低阻特性；

③炉的流场合理，炉容大，物料停留时间长，煤粉燃烧完全，对燃料适应性强；

④C4旋风筒物料从炉锥部及窑尾上升烟道两处加入，降低上升烟道处温度，减少此处结皮堵塞危险；

⑤炉出口与C5旋风筒进口设有较长的风管，扩大分解区，延长了物料停留时间，炉出口向下布置风管，降低预热器框架高度。 6．伯利休斯公司分解炉

伯利休斯公司Prepol分解炉同洪堡公司Pyroclon分解炉一样将窑尾烟道延长成分解炉，不同之处是在该公司在多波尔悬浮预热器基础上增设一条整体烟道分解炉。

伯利休斯分解炉系列如图5-10所示，现将其四种形式分解炉分别介绍如下：

图5-10 伯利休斯公司Prepol分解炉系列 (1) Prepol–AT型分解炉（图5-10a）

AT是Air Through的缩写，即分解炉所用燃烧空气，全部由窑内通过。由于窑内生料分解率较高，料发黏使窑转矩提高，故电动机要加大，烟道也需加长，增加燃料喷嘴等措施，使费用增加，适合产量少于3000t/d、窑径＜φ4.4m的SP窑。

(2) Prepol–AS型分解炉（图5-10b）

AS型是Air Separate的简写，冷却机带来的三次空气作为一部分三次风供分解炉，其余部分则由窑内空气供给。AS型与AT型分解炉两者比较，AS型窑系统所用窑规格虽然较AT系统小，可省些投资，但由于增加三次风管及相应砌耐火砖，增设支架，因此综合投资较高。同时窑尾排风机为平衡三次风量与窑尾风量，需增设调整风量阀门和增加窑尾缩口，故系统通风阻力也相应较大，窑尾排风机电耗增大，经比较后，认为窑系统的产量在2000～3000t/d时，采用AT型窑比较合适，窑产量＞3000t/d、窑径＞5m时选用AS型窑比较合适。

另外当原燃料中含有有害成分较多，需采用旁路放风措施时，由于AS窑的窑尾废气中有害成分浓度高，放风量较AT炉少。

再如烧劣质煤时，采用AT型及AS型分解炉，可使30%～60%劣质煤喂入窑尾分解炉，而窑头烧较好的燃料，这样做更容易保证熟料质量。由于NOx随窑内过剩氧含量提高而增加，随燃烧温度降低而减少。AT型分解炉中燃烧温度大大低于SP窑烧成带烧成温度，故随着上升烟道燃料加入量增加NOx含量减少，AT型窑NOx排出量是SP窑NOx排出量的20%～30%。而AT窑与AS窑相比，AT窑过剩氧量高而窑内燃烧温度较低，两者相抵消，其NOx排放量几乎相等。

(3) Prepol AS–CC型分解炉（图5-10c）

该分解炉的CC意思是Combustion Chamber燃料燃烧室缩写，是在AS型分解炉的基础上改进而成，主要适用于烧劣质煤，如无烟煤、石油焦等。

该炉设有一个单独燃料燃烧室（CC室），该燃烧室固定在烟道分解炉进口的炉壁一侧。三次空气分两处进入燃烧室，一处是在燃烧室上部切线方向进入，预热器的倒数第二级旋风筒收下生料，喂入三次风的切线入口处，随三次风一同进

入燃烧室；一处是从燃烧室顶部中心，同燃料一齐吹入。燃烧气体及携带的生料经燃烧室下部与分解炉进口侧壁接口进入分解炉，而燃烧室收集下来的生料，经下料管进入窑上升烟道。

燃料由燃烧室顶部燃烧器喷入室内后，在纯三次空气中着火燃烧，并形成热核火焰，而在燃烧室的周围，切线吹入生料粉，有利于形成耐火砖保护层，由于燃烧室容积有限，燃料来不及完全燃烧，以及生料分解率也不高，故其作用犹如RSP的SC室一样，而燃料完全燃烧及生料继续分解是在烟道分解炉中进行，即起着RSP的MC炉作用。

(4) Prepol AS–MSC型分解炉（图5-10d） MSC的意思是Multi–Stage Combustion，多级燃烧的缩写。该分解炉是在AS型分解炉基础上，为降低窑系统NOx排放而派生出来的。高温NOx是在窑内高温烧成带上形成的，空气中氮分子经燃烧被氧化成NOx，其形成NOx量的多少与温度、过剩氧含量以及停留时间有关。而在分解炉低温燃烧形成NOx则是氮元素被氧化，主要受燃料中挥发物和氮含量、温度和过剩氧含量的影响，见图5-11。要降低NOx生成，先要在第1级采取措施减少窑内NOx生成，方法是采用低NOx燃料喷嘴，产生更均匀的火焰，使最高点温度降低。另外在第3级的分解炉中，采用含氮量低的燃料来降低NOx产生。以及在上述 图 5-11 伯利休斯多级燃烧降低 NOX系统 两个地方采用成分均匀的易于煅烧的生料降低烧成和分解温度。 减少NOx的其他措施是在NOx形成后去消灭它，就是形成还原气氛，在有或无催化剂的情况下将NOx还原为N2和NH4，如图5-11的第2级，在窑尾烟室只喷入燃料，不喷入三次空气使之减少NOx排出量。

伯利休斯公司通过以上各种炉型的开发应用，使排入大气中的NOx含量降至AS型窑系统NOx排放量的50%以下。

伯利休斯Prepol分解炉适用范围见表5–2。

表5–2 伯利休斯Prepol分解炉适用范围

分解炉型 高碱原料旁路放风： 预防生成结皮 生产低减水泥

√√ √

AT型

√√√ √√√

AS型

√√√ √√√ AS-CC型

√√√ √√√ AS-MSC型

燃料特性： 团块状 √√√ √√ √√ 高灰分 √√√ √√√ √√√ 低品位 √ √√ √√√ 适应各种燃料 √ √√ √√√ 环境保护要求： 低NOx排放量 √√ √√ √√ 配套设备范围： ＜2000t/d窑 √√ √√ √√ 2000～3000 t/d窑 √√√ √√ √√ ＞3000 t/d窑 √ √√√ √√√ Low NOx窑燃烧器 3 √√√ √√√ 多级燃烧

3

√

√

注：很适合√√√ 适合√√ 尚可√ 不适合3

5.2分解炉

5.2.1分解炉发热能力

分解炉发热能力系指单位时间发出的热量。 Q1F????3.6G?R?熟料?q2???3600 式中：

QF—分解炉发热能力，kJ/h； G熟料—窑系统熟料产量，t/h； q—熟料热耗，kJ/kg熟料；

R2—用于分解炉的燃料比，以小数表示。

5.2.2分解炉容积热力强度

分解炉容积热力强度指单位容积每小时发出的热量。

QFV?QV （5–2）

F式中：

QV—分解炉的容积热力强度，kJ/m32h；

炉型不同QV各异，一般为1.583106~3.463106

√√ √√√ √√ √√ √√√ √√ √√ √√√ √√√ √√√

5–1） （

QF—分解炉发热能力，kJ/h； VF—分解炉有效容积，m3。

5.2.3分解炉单位容积产量

分解炉单位容积产量指熟料产量与分解炉的有效容积（含上升管道）的比值。分解炉坐落在窑尾烟室上方时，其产量为：

GV?1G熟料V1 ?1000 （5–3）

式中：

GV1—分解炉在窑尾烟室上方单位容积产量kg/h﹒m3； G熟料—熟料产量，t/h。

5.2.4分解炉截面风速

截面风速的大小决定着物料分散、传热及燃料燃烧情况，也决定物料在分解炉内停留的时间。

WA?式中：

WA—气体在分解炉内截面风速，一般8～10 m/s； Vg—通过分解炉气体量，m3/h； Def—分解炉直筒部分有效内径，m。

Vg0.785D2ef?3600 （5–4）

5.2.5碳酸盐分解率

碳酸盐分解率表征生料中碳酸钙分解的程度，通常有表观分解率及真实分解率之分。

1．表观分解率：表示生料+窑飞灰混合后的碳酸钙分解率。当窑生产稳定，窑的飞灰量及分解率波动不大，加之飞灰及其烧失量难以测出，所以通常用表观分解率来控制预分解窑的运行。

??10000（Ls?Lx） （5–5）

Ls(1000?L?)L?100?Ls （5–6） ?0.44Tc100?Lx??1?式中：λ—表观分解率，%； Ls—生料烧失量，%； Lλ—入窑物料烧失量，%； TC—生料的CaCO3滴定值，%。

2.真实分解率：表示单一的生料实际分解率。

Ls(100?L?)?100?Lfmf?100?Ls??Ls?Lf? （5–7） ?t???10000?式中：

λt—真实分解率，%； Lf— 粉尘烧失量，%；

mf— 出窑粉尘量，kg/kg熟料。

5.2.6分解炉规格确定

1.分解炉直径：

D式中：

D炉—分解炉直筒部分有效内径，m；

Vg—通过分解炉气体量，m3/h；（燃料燃烧烟气量，窑气入炉窑气量，生料在炉中CO2量，过剩空气量，漏风量之和） WA—气流在分解炉内平均界面风速，m/s；

一般炉4～10m/s，管道式分解炉18～20m/s 2.分解炉高度 ?以停留时间计 H?式中：

H—分解炉总有效高度，m；

WA—分解炉内截面风速，m/s，参考值见表5–3； τm—物料（煤粉）在炉内停留时间，s； τg—气体在炉内停留时间，s，一般取2～3s； τm/τg—料气停留时间比，该值与炉型有关。

表5–3 不同炉型截面风速参考值(m/s)

炉 型 NSF NKSV RSP SC MC DD MFC FLS PR 国内 炉?Vg0.785?3600?WA?0.0188Vgwg （5–8）

WA??m （5–9）

(?m/?g)WA 4.5～6.0 5～8 10～12 10 8～12 7～10 4～5 5.5～6.5 18～20 8～10 ?以分解炉容积计

H=H1+H2 =

式中：

H，H1，H2—分别为炉有效高度，炉直筒高，圆锥部分高，m；

V1??D12?2炉?D炉d?d2H22炉?0.785D?H2 （5–10）

H2—（0.5~1.0）D炉，SF取高值，其他炉取低值；

D炉，d—分别为分解炉直筒直径，锥体下料口有效内径，m； V1—分解炉有效容积，m3。 3.分解炉容积

首先选炉型，后按几何尺寸计算容积，选型时应满足产量及发热能力要求，并有足够的燃烧时间。 ?满足发热能力要求：

V1?G熟料GV?1000K （5–11）

V1??保证燃料燃烧时间：

V1? =

QF?K （5–12） QV??g 3600?m3600?mVgVg

（5–13）

??g式中：

V1—分解炉有效容积，m3； G熟料—要求熟料产量，t/h；

GV—分解炉单位容积产量，kg/(m32h)； QF—分解炉发热能力，kJ/h；

QV—分解炉容积热力强度，参考值见表5–4，kJ/(m32h)； Vg—通过分解炉烟气量，m3/h； τ

g、τm—分别为气体和物料在炉内停留时间，s；

K—储备系数，一般取1.1~1.15。

表5–4 分解炉单位容积热力强度参考值

炉 型 基本特征 5RSP DD、NSF、PR SLC、MFC ILC、Pyroclon 单独预燃室 净空气预燃室 空气离线燃烧型 混合烟气燃烧型 3.5～4.5 4.5～6.5 3.0～3.5 QV310，kJ/(m32h) 4.0～5.0 5.2.7分解炉压力损失

?P?K??bhd2?d1gd12??d2?u2 （5–14）

式中：

K—压损系数，取2.5~3.0；

γ—气体比重，kg/m3； g—重力加速度，9.8m/s2； bh—涡流室入口长宽乘积，㎡； d1—锥体最小直径，m； d2—锥体最大直径，m； u—涡流室入口风速，m/s。

5.2.8国内外常见形式分解炉结构、运行参数

研制单位 形式 流场 表5–5 国内外常见形式分解炉结构、运行参数表 日本石川日本小野丹麦史密日本川崎 日本神户 德国洪堡 天津院 南京院 成都院 岛 田 斯 NSF N-KSV RSP DD FLS PR TDF NST CDC 旋流+喷旋流+喷旋流+喷涡流+喷旋流+喷 喷腾型 喷腾型 悬浮型 腾 腾 腾 腾 腾 上部反应哑铃型由由涡旋燃哑铃型分具有下锥上升烟道炉底及炉炉在烟室类似NSF室，下部喷腾室、烧室下部还原区燃体的圆延伸加高中有缩口上出口增炉上部反涡旋室，涡室、缩涡旋分解料分解筒，上部并向下弯但无调节设鹅颈应室扩NSF增加口、辅助室斜烟道区、主燃有切线型曲（鹅颈阀板，炉管，扩大大，中部出口涡室 喷腾涡室及混合室区完全燃出口 管） 容扩大 了炉容 增设缩口组成 组成 烧区 形成双喷腾 从下部蜗涡室下部涡旋分解下涡室下直接喷入可从窑内从锥体下三次风切炉底部采壳涡旋入对称切线室上步切部径向入或同空气通过，也可部涡旋入线入炉 用蜗壳入炉 入炉 线方向入炉 混合入炉 单独三次炉 口 炉 风管从上部烟道下部进入 上升烟道由炉底部窑气直接由炉底喷可单独也窑气与三由炉底直由炉底部切线从炉从蜗壳中喷入炉内 进入混合入炉内 可在炉下次风混合接喷入炉直接入炉 底部蜗壳心喷入 室 同三次风进入上升内 处喷入炉混合入炉 烟道分解内 室 从反应室从涡流室从涡旋分从下部蜗锥体下部从上升烟炉下部设炉下锥体从反应室锥体上部三次风入解室三次室三次风或同时从道分解室置四个喷部分喷入 锥体处，及上升烟口处喷入 风入口喷入口喷入 上升烟道下部喷入 料管 另一处在道两处喷入 喷入 上升烟道入 上 煤喷嘴从煤喷嘴从煤喷嘴从煤喷嘴从煤喷嘴从煤喷嘴从煤喷嘴在由锥体两煤喷嘴在蜗壳顶部下涡室三涡旋室上燃料分解炉下部锥上升烟道三次风上侧喷入 底部蜗壳以高压风次风入口部向下喷室及燃烧体两个喷四角喷入部或侧部上部及在喷入 处喷入 入 室三次风嘴喷入 或从烟道斜喷入三炉下锥体入口上部侧壁喷入 次风中 处喷入 喷入 蜗壳为新炉内为低涡流炉内炉内为低SIC为全低氧无焰良好 良好 良好 鲜空气点氧无焰燃为新鲜空氧无焰燃氧燃烧，燃烧，O2可燃烧无可燃烧劣火燃烧，烧，O2约气有焰燃烧，O2约其他为低约13%， 烟煤 质煤 有明火反13% 烧，混合13% 氧无焰燃可烧工业应室为低室内为低烧，O2约垃圾及块结构 三次风 入炉方式 窑气入炉方式 物料入炉方式 燃料入炉方式 炉内燃烧环境 13% 氧无焰燃氧无焰燃煤 烧O2约烧燃烧，13% O2约13% 与窑尾烟与窑尾烟混合室通与窑尾烟SLC型单分解室就与窑尾烟与窑尾烟与窑尾烟与窑连接方室直接连室直接连过缩口与室直接连独其他与是延长的室直接连室直接连室直接连式 接 接 烟道连接 接 烟道直接 烟道 接 接 接 配套预热器洪堡型、多洪堡型 多波尔型 维达格型 洪堡型 史密斯型 TSD型 NC型 CNC型 种类 波尔型 10.463热负荷6.913105 9.423105 7.083105 6.43105 3.5~4.535 103105 kJ/m2h(含（5.943（4.023（6.073（5.533（9.9235炉出口管道) 105） 105） 105） 105） 7.54310 610） 炉截面风速5~6 8~10 6~10 8~10 5.5~6.5 14~19 8~10 8~8.5 8~10 （m/s） 三次风入炉19~22 18~20 30 18~20 风速（m/s） 窑气入炉风18~17 35~40 38~50 30~40 26~40 30~50 >30 速（m/s） 物料滞留时12~13 7.6 >10 >10 8.4 8~20 12~14 18~23 16~18 (9.4) 间Jm(s) （10.5） 8~17 气流滞留时1.5~2.0 2.0 3~4 2.0 2.5~3.0 3.0~3.5 2.6~2.8 5~6.5 3~3.5 间Jg(s) 固气滞留时5.5~6.5 4.0~8.5 2.5~3.0 4.8~5.0 2.8~3.4 2.6~5.7 4.6~5.0 3.6~3.5 5.3~5.1 间比(Jm/Jg) 炉出口温度83~910 845~887 840~860 870~880 870~920 880~920 860~890 850~900 850~880 （℃） 入窑生料表92~95 85~92 85~95 >90 85~92 85~90 >92 >92 >92 观分解率（%） 558~883 588~883 588~883 585~883 785~1080 800~1060 1050 阻力（Pa） 5.3旋风预热器

旋风预热器由旋风筒及连接管道构成，旋风筒由圆柱体、圆锥体、进出口内筒及下料管组成。连接管道（换热管）上部与上一级旋风筒进口连接，下部与下一级旋风筒出口连接，管道中间由上级旋风筒下料管与之相连接，在上级旋风筒下料管装有锁风阀，在与换热管连接处装有撒料装置。旋风预热器主要功能是使生料在炽热的气流中分散、均布、气固换热及分离。其性能的优劣表现在是否有较高的换热效率、分离效率、较低的阻力及良好的密闭性能。对于单个旋风筒而言，主要是考虑流体阻力和分离效率。对其影响的两大要素是旋风筒的几何结构及物料的物理性能。近年来国内外厂商及科研机构针对如何提高分离效率，降低压损，节约电耗做了大量的研究改进工作，主要改进如下：

①旋风筒出入口增设导流板、导向叶片，在入口处加装导流叶片，减少入口气流与筒内循环气流相撞而引起的阻力损失，出口处内筒装导向叶片减少循环气流量，使阻力降低。

②改进筒体结构，减小旋风筒直径，扩大内筒直径，缩短内筒高度，改变进

风口形式等。

③为扩大内筒当量直径，内筒改为偏心或靴型，使气流向下流动，进一步降低阻力损失。

④改进旋风筒下料口结构，变换锥体角度，提高其分离效率。

⑤改进旋风筒旋流方式，使气流切向进入，避免筒内气流折流，减少阻力损失。

5.3.1洪堡型预热器

洪堡型预热器是生料粉与热烟气进行同向热交换的设备，一般由四级或五级旋风筒组成。最上级（C1）为双旋风筒，其高径比较大，以提高分离效率。其余各级为相同规格的单旋风筒，生料粉通过预热器时间为25s，在预热器中，生料粉加热至200℃~800℃，分解率可达40%左右。出窑热烟气经各级旋风筒热交换后，出预热器温度320℃左右，全窑系统阻力为4kPa，该旋风筒结构简单，在保持一定分解效率及压损时，旋风筒体积及高度较小，有利于工艺布置及减少投资，因而得到广泛应用。 洪堡型预热器特点：

①C1级筒细而高，其目的是提高分离效率，为降低阻力损失，C2～C5级矮而胖；

②进口涡旋角为270°，含尘气体进入后沿筒壁高速旋转，分离效率高； ③进口截面积大，处于内筒外侧，气流不会冲击内筒，减少阻力损失；

④旋风筒壁为涡壳形，逐步靠向内筒，气流不会受到阻碍；

⑤内筒高度是进风口高度的1/2，进风口涡旋下部锥体正好在内筒下端，含尘气流不会直接进入内筒，不影响分离效果；

⑥旋风筒锥体高度是内筒直径的2倍，角度为70°，出口尺寸大，防止下料堵塞。

5.3.2几种常用的预热器

1.天津院TC型旋风筒（图5-12）

采用三心270°大涡壳，进口区域扩大，以减少涡流阻力，进口处设有螺旋结构，将气流平稳导入后，物料在惯性离心力的作用下，提高了分离效率，进料口尺寸优化设计，减少进气流和回流相撞；入口风速降低，涡壳底边成斜面，降低筒内气流旋转速度，加大内筒直径，缩短旋风筒内气流无效行程，旋风筒高径比增大后，减少气流扰动，出风口与管道连接形式合理，减少阻力损失。系统总压降为4800±

300Pa，分离效率：C1为92～96%, C2～C4为87～88%, C5为90%以上。

2.南京院NC型旋风筒（图5-13）

结构设计上采用多心大涡壳，柱体短，高角度、高过渡连接，偏锥防堵结构，内挂片式内筒，导流板，整流器，尾涡隔离等技术。具有低阻耗（5500～6500Pa），高分离效率（C1=95%以上, C2～C5=86～92%）,低返混度。具有良好的防结拱、防堵塞性能。

3.成都院CNC型旋风筒（图5-14）

旋风筒采用三心270°仓角大偏心的涡壳结构，气流平稳导入，物料在惯性力、离心力的作用下贴壁旋转下滑，降低阻力损失，C1筒锥体和涡壳内分别设有反射锥和导流板，提高收尘效率，C2～C5内筒直径大，插入深度深（与进风口高比为0.4～0.6），降低阻力损失，内筒为鳞状挂片式的耐热铸钢，便于制作、安装和更换。进风口采用变径管，下料点距旋风筒顶部大于2m，避免低风速下物料短路，增强物料的分散和换热。旋风筒锥部设置膨胀仓，减少固气流折向，造成锥体底部物料二次飞扬，CNC旋风筒具有分离效率高，阻力损失低，操

作弹性好的特点，其分离效率：C1为96%, C2～C5为85～92%，该系统总压降为4500Pa。

5.3.3旋风预热器计算

旋风筒的计算主要取决于圆筒的断面风速，而风速及通过风量又决定其内筒直径，其它尺寸都是以外筒直径D为基准，按比例确定旋风筒各部尺寸（见

图5-15）。 D－旋风筒内径 H－旋风筒高度 H1－圆筒高度 H2－椎体高度 α－椎体倾角 β－进风口外壁倾角 a－进风口宽度 g－出料口直径 b－进风口高度 d－内筒直径 h－内筒插入深度 F－下料管直径 m－进料位置 1.旋风筒直径

D?式中：

D—旋风筒内径，m；

Q （5–15）

0.785vAQ—通过风量，m3/s； vA—断面风速，m/s。

表5–6 各级旋风筒断面风速及分离效率

旋风筒 断面风速（m/s） 分离效率（%） C1 3～4 ≥95 C2 4.8～5.5 ≥85 C3 4.8～5.5 ≈85 C4 5.4～6.0 85~90 C5 5.0～6.0 90~95 C1—分离效率最高，一般η1≥95%，降低废气中含尘量； C5—分离效率也高，一般η5≥90%，预热的生料尽量入窑内；

C4—分离效率η4一般保持在85~90%之间，以减小飞灰损失，过高会使CO2

饱和物料粘结引起堵塞；

C2，C3—分离效率在85%左右，以降低压损及旋风筒高度。 2.旋风筒高度

?总高度 H?2?D?d?K2v入?D2vA （5–16）

式中：D—旋风筒内径，m； d—内筒直径，m； vA— 断面风速，m/s； v入—入口风速，m/s；

表5–7 K2系数

旋风筒级数 K2系数 C1 0.3 C2 0.5 C3 0.5 C4 0.4 C5 0.45 ?直筒高度： H1?(K1?0.45tan?)D （5–17） ?锥体高度： H2?(D?g)tg?/2 （5–18）

旋风筒 K1=H/D α（°） H1/D=K1-0.45tgα H2/D= 0.45tgα

H1/H2?K1?10.45tg?表5–8 各级旋风筒之间的关系 C1 C2，C3 2.5～3.0 >70 1.26～1.76 1.24 1.02～1.45

≤1.8 ≥65 ≤0.84 0.97 ≤0.86

C4，C5 1.8～2.0 ≥70 0.56～0.76 1.24 0.46～0.62

3.内筒直径及插入深度

旋风筒内筒一般为圆形，管径小，带出的尘粒减少，分离效率高，但阻力增

大，通常内筒直径为旋风筒直径的55%左右。为减少烧损，便于更换，提高分离效率，内筒形式多种多样，如靴形、扇形、内挂十字形、涡流导流片等。

为将中心气体尽快排出，需适当加大内筒直径，降低内筒插入深度，内筒直径越大阻力越低，插入深度大虽然分离效率高，但阻力损失大。通常C1级旋风筒内筒插入深度h大于进风口高度b，C2～C4级旋风筒h=0.5b，C5级旋风筒h=(1/3-1/4) b，国外旋风筒内筒插入深度与进风口高度比值见表5–9。

表5–9 内筒插入深度h与进风口高度b关系

旋风筒形式 洪堡/石川岛 多波尔/三菱重工 维达格/川崎 神户/天津院 史密斯 h/b 1.4～0.71 1.2～0.62 1.12～0.46 1.1～0.48 0.67～0.24 4.旋风筒进风口形式

当进风口风速增大，压损随之增加，当风速大于20m/s时，压力损失急剧增加，分离效率反而降低，为降低阻力，一般风速取15～18m/s。进风口为矩形，宽高比a/b=0.4～0.7。C1级a/b=0.4～0.5，其余各级a/b=0.55～0.65。且多用270°的涡旋进气方式（图5-16），这样具有分离效率高、处理风量大、阻力低的特点。国外旋风筒进风口宽高比见表5–10。

表5–10 进风口宽高比

旋风筒形式 洪堡/石川岛 多波尔/三菱重工 维达格/川崎 神户/天津院 史密斯 a/b 0.71～1.0 0.62～0.68 0.61～0.60 0.51～0.55 1.15～0.9 通过试验知：a/b比值越小，旋风筒阻力越低，这是因为窄而高的进风口气流导向靠近旋风筒内壁，形成外环气流，远离内圈循环气流，降低了两气流冲撞的能量损失所致。

进口涡壳与旋风筒之间的连接形式有两种，一为等角变化，另一为等高变换（见图5-17），都在广泛应用，目前等角度变换使用较多。

5.旋风筒之间连接管道

在旋风预热器中，生料与气流热交换约80%在管道内进行。管道流速低，热交换时

间延长，传热效率低，甚至使生料难以悬浮，造成沉降积聚。若流速过大，阻力增加电耗增大。因此管道风速应保持12～15m/s为宜。为提高换热效果，近来将管道风速提高到17～19m/s。

连接管道截面积为：

FP?Q （5–19） Vp式中：

Fp—管道截面积，㎡； Vp—管道内流速，m/s； Q—单位时间通过流量，m3/s。

表5–11 旋风预热器各部位风速（m/s）

旋风筒截面风速 现在 4.8～6.0 以前 3.5～5.5 进风口风速 15～18 18～20 排出口风速 10～16 17～23 连接管道风速 17～19 12～15 表5–12 旋风筒及分解炉各部位风速（m/s）

项 目 旋风筒截面 C1 C2 TDF C3 C4 C5 C1 C2 NST C3 C4 CDC C5 C1 C2 C3 C4 C5 5.23.65 4.75 5.03 5.44 3.21 3.76 4.27 4.87 4.82 3.54 4.52 5.05 4.99 5.14 4 15.315.517.615.716.67 5 19 6 0 8 6 15.515.918.216.315.31 0 70 6 8 2 1 15.915.216.3 15.56 8 3 1 15.63 8.496 旋风筒入15.616.517.418.218.口 5 2 8 旋风筒出10.910.511.412.412.口 连接管道 9 6 5 14.114.614.615.29 4 1 15.03 8.4 3 C5～分解炉 分解炉底面 系统总压降 5650 5020 表5–13 预热器压损及分离效率对比

五级预热器 项 目 压损（Pa） 800～900 520～580 500～550 550～600 450～500 2800～3130 分离效率(%) ≥96 ≥88 ≥87 ≥87 ≥85 六级预热器 压损（Pa） 750～850 500～560 480～530 530～580 550～600 440～490 3250～3610 1400～2000 分离效率(%) ≥96 ≥87 ≥86 ≥87.5 ≥87 ≥85 C1 C2 C3 C4 C5 C6 预热器压损 分解炉管道压损 1400～2000

预分解系统总压损 4200～5130 预热器及分解炉热效率（%） 81 4650～5610 82.5 16.5～18.5 熟料单位电耗（kWh/t） 16～18 表5–14 5000t/d烧成系统预分解窑设备配置

规格 炉型 热耗 kJ/kg 熟料 3010 C1筒 （m） C2筒 （m） C3筒 （m） C4筒 （m） C5筒 （m） 分解炉 （m） Φ7.4327.1 回转窑 （m） Φ4.8372 TDF 4-Φ4.5 2-Φ6.4 2-Φ6.6 2-Φ6.6 2-Φ6.8 NST-1 2970 4-Φ5.0 2-Φ6.9 2-Φ6.9 2-Φ6.9 2-Φ7.2 Φ7.5331Φ4.83＋管45 74 Φ4.8372 CDC 2968 4-Φ4.5 2-Φ6.5 2-Φ6.5 2-Φ6.9 2-Φ6.9 Φ7.53 表5–15 预分解窑各部位气体参数

项 气体量（Nm/kg 温度（℃） 负压（Pa） 过剩空气修正 目 熟料） 入窑二次风 入炉三次风 冷却机余风 ～1060 0～50 0.30～0.38 3～850 150～300 0.50～0.62 180～260 ～150 200～450 1.30～1.63 0.43～0.55 1.40～1.46 1.0～1.1 1.05～1.2 1.32～140 窑尾出口 1000～1100 分解炉出口 C1筒出口 850～900 320～350 4000～5000 1.50～1.70 5.4回转窑

1971年世界上出现预分解窑技术后，烧成系统的回转窑长度缩短很多，由于将碳酸钙分解移至窑外由预热器及分解炉承担，使回转窑的规格及其运行参数均产生了很大变化，其主要变化如下：

①窑体短，支撑点少，预分解窑长径比L/D一般在10～15之间，而洪堡的短窑长径比多在10～13.5左右，支撑点由3档变为2档支撑；

②窑皮长，负荷重。由于负荷加大，致使窑皮长度约为6.5Di；

③窑头温度高，出窑熟料温度高达1300℃以上，这就要求耐火度高的优质窑衬耐火材料；

④由于产量较预热器窑翻倍，直径大，转速快，窑速通常在3.5～4.0r/min； ⑤对原、燃料中的有害物（碱、氯、硫等）指标要求严格，超出范围必须采取旁路放风措施，通常放风量约为10%左右，当原料中有害物含量高时，放风量甚至＞50%；

⑥由于物料分解率高达85～95%，故预分解窑只有过渡带、烧成带、和冷却带；

表5–16 预分解窑各带长度及物料停留时间

带别 项目 各 带 长 度 停留时间 （min） L/D=14 L/D=10 过渡带 4.0D 15 16 烧成带 5～5.5D 12 10 冷却带 1～1.5D 2 2 合计 29 28 表5–17 新型两挡窑的应用

国 家 应 用 生产能力厂 商 回 转 窑 预热器 所用燃料 投产时间 (年、月)供货 1980（KHD） 1983（KHD） （t/d） 规格（m） 长径比 窑型 级 数 品 种 2000 3500 4000 3300 2300 3000 5000 Φ4.0340 10.0 NSP Φ4.4350 11.4 NSP Φ4.8352 10.83 NSP Φ4.8352 10.83 NSP Φ4.2346 10.95 NSP Φ4.4348 10.91 NSP Φ5.0355 11.0 NSP 5 5 4 4 5 5 4 烟煤 烟煤 德 国 代曼特厂 德 国 瑞格道夫厂 韩 国 100%无烟煤 1985（KHD） 100%无烟煤 1986（KHD） 烟煤 烟煤 烟煤 （KHD） 1992.5（KHD） 1992.9（KHD） 1996（KHD） 1996.12（KHD） 1994.4（KHD） 朝 鲜 洋源水泥厂 加拿大 墨西哥 台 湾 花莲水泥厂 新疆水泥厂 中国水泥厂 湖南韶峰水泥厂 2000 2000 2000 Φ4.0343 10.75 NSP Φ4.0343 10.75 NSP Φ4.0343 10.75 NSP 5 5 5 烟煤 烟煤 烟煤 中 龙岩三德水泥 国 厂 京阳水泥厂 亚东水泥厂 2000 5000 4000 Φ4.0347 11.75 NSP Φ5.0361 10.0 NSP Φ4.8357 11.87 NSP 5 5 5 100%无烟煤 烟煤 1999（KHD） 2000.9（KHD） 2002.2（KHD） 100%无烟煤 都江堰水泥厂 3500 Φ4.8352 10.83 NSP 5 烟煤 山西水泥厂 广州水泥厂 2000 6000 Φ3.96342.67 10.77 NSP 5 5 烟煤 烟煤 1995.12（FLS） 2002（KHP） Φ5.2370 13.46 NSP 5.4.1预分解窑计算

1.窑的生产能力

窑生产能力是工艺设计选型的主要依据，在产量标定时应参考同类型设备及生产条件相近的水泥厂进行比较，通常按窑的各项单位产量比较而定。当前计算公式不少，但都是些经验公式，与真实产量有较大误差，就其中较为准确的经验公式介绍如下：

1985年：G?1.5564Di3.0782 1987年：G?0.2725D2.6801L0.48912

D2.75677L0.56286 1998年：G?5.191641999年：G?0.07742D3.46281 式中：

G—窑产量，t/h； Di—窑有效内经,m； D—窑内径，m； L—窑的长度，m。 2.预分解窑的规格

回转窑的规格以筒体直径乘以长度来表示。在工艺计算时，要用窑的有效内径即窑的筒体内经DΦ扣除窑衬后的内径，即

Di?D??2??10?3 （5–20） 式中：δ—窑衬厚度，mm。

表5–18 不同窑径的窑衬厚度

窑直径D(m) 窑衬厚度δ(mm) ≤3.5 ＞180 3～3.5 3.5～4.0 ≥4.0 180 ≥200 ≥220 ?窑直径：D?G熟料Ky （5–21）

?窑长度：L=L1+L2+L3

=

G熟料?q1?1034.17D2.29??D?t1?G熟料?q2?103(35?40)??t2?D （5–22）

式中：

D—窑筒体直径，m； G熟料—窑小时产量，t/h；

Ky—系数，取0.94～1.0（L/D取大值，反之取低值）； L1、L2、L3—分别为过渡带、烧结带、冷却带长度，m； q1、q2—分别为过渡带、烧结带吸收的热量，kJ/kg熟料； Δt1—过渡带气体与物料平均温差，℃，取275℃； Δt2—烧结带气体与物料平均温差，℃，取300℃。 3.窑内物料停留时间、运动速度、填充率

为优化窑内煅烧过程，对窑的物料填充率、转速，必须予以良好的匹配，使物料在窑内各带有足够的停留时间，满足物料化学反应要求。 ?物料在窑内停留时间

T?式中：

t—物料停留时间，min； L—窑的长度，m； α—回转窑斜度，o；

β—物料的休止角，一般取35o； Dφ—回转窑有效内经，m； n—回转窑转速，r/min。 ?窑内物料填充率（负荷率）

G?1r4Di21.77L?L? （5–23） 60W??D??n ??3600w? （5–24）

式中：

Φ—物料负荷率，%；

G—单位时间内物料通过量，t/h；

11（?生料??熟料）??(1.3?1.45)?1.375t/m3。γ—回转窑内物料容重，t/m3，??? 22 ??式中：

τ—物料在窑内停留时间，min； G—窑产量，t/h；

R—煅烧1kg熟料所需窑内物料量消耗，kg料/kg熟料。

1.667?G/R?100% （5–25） 20.785D?Lr?窑内物料运动速度 Wm?式中：

Wm—物料在窑内运动速度，m/s； L—窑的长度，m；

τ—物料在窑内停留时间，min，一般为25～30 min； α—窑的倾斜角度，°； β—回转窑的斜度，%。

表5–19 斜度β与倾斜角度α的关系

斜度β（%） 2.0 2.25 2.5 2.75 3.0 3.25 3.50 3.75 4.0 4.25 4.50 倾斜角度α 1°09’ 1°7’ 1°26’ 1°36’ 1°43’ 1°52’ 2° 2°09’ 2°18’ 2°25’ 2°35’ ?DinL （5–26） ?60?60?1.77?（4）窑的热负荷

qs?式中：

Q—窑的发热能力，kJ/h； Di—窑的有效内径，m； q—单位熟料热耗，kJ/kg熟料。 （5）窑内传热

Q?4?Di2G?q （5–27） 20.785DiLDi1.5 Q?KQLD(1?Km?) （5–28） 3Do1.5i式中：

KQ—传热系数，过渡带按17.45D2.29计算，烧成带取167.4kJ/m2.h.℃； L—窑的长度，m； Di—窑的有效内径,m； D0—窑的燃烧带有效内径，m； Km—窑型系数，一般取0.0164。 （6）窑的传动功率

N?0.03n0.75?Di3?Li （5–29）

式中：

N—窑的传动功率，kW； N—窑的转速，r/min； Di—各段窑衬内径，m；

Li—相应段窑衬长度，m。

5.4.2单位产量指标

窑产量标定，通常用下列三个指标进行比较确定。

表5–20 窑单位产量指标公式

指标 公式 约为 MV?单位容积产量 t/md 24G熟料0.785D2L-0.5 ?KVD?单位表面积产量 kg/mh GF?1000G熟料2单位截面积产量 t/mh GA?G熟料0.785D?2?0.5?KAD?L33?D?L?0.5?KFD? 3.5～4.2 146～175 式中：

Dφ、L—分别为窑的有效内径和长度，m； KV—窑的单位容积产量,t/m3d； KF—窑的单位面积产量，kg/m2h； KA—窑的单位截面积产量,t/m3h； G熟料—窑系统熟料小时产量，t/h。

5.4.3高海拔地区回转窑产量修正

海拔高度大于1000m后，气压及空气密度均会对窑产量有一定的影响。因高海拔地区，大气压力及空气密度均减小，通过窑内空气体积及废气量却增加，致使窑产量降低。为使窑系统产量不变，须加大设备规格，使系统风速回落到正常值。又因空气密度及重量减小，工艺系统阻力有所降低，若在高海拔地区建厂，要保持烧成系统达到原设计生产能力，则预热器、分解炉、篦冷机、 窑以及窑尾、窑头排风机风压风量均需进行相应的修正。 1.大气压力修正

海拔愈高，大气压愈低。空气参数应以当地气象部门提供的数据为准，如缺乏气象资料，可按下式进行换算。

PH?P0?1?0.02257H?式中：

5.526?1?0.02257H??1013255.526 （5–30）

P0—海平面大气压力，取101325Pa； H—当地海拔高度，km。 2.气体体积修正

VH?P0?V0 （5–31） PH式中：

VH—当地区的气体体积，Nm3/h； PH—H海拔高度大气压力，Pa；

V0—海平面气体体积，Nm3/h。 3.窑产量修正

对既定回转窑，在高海拔地区为维持正常的窑内风速，需降低设备标定的生产能力，理论上降低值为地区的气压比。

GH?K(式中：

GH、G0—分别为海拔高度H处和平原地区窑的产量，t/h； PH、P0—分别为海拔高度H处和平原地区的大气压，Pa； K—波动系数，K=1.0～1.1，一般取K=1.0。

PH)G0 （5–32） P05.4.4预分解窑耐火材料

1.耐火材料配置

熟料在回转窑中煅烧时，为保护窑筒体钢板不被烧坏，必须砌筑耐火材料。窑用耐火砖的成分和特性见表5–21。

表5–21 耐火砖的成分和特性

使用部位

Al2O3

2

化学成分（%）

FeO3

耐火度Seger锥

荷重耐火度ta(℃)

冷态破碎强度（N/mm）

2

显气孔率（%）

体积密度（t/m）

3

附注

耐

2.

窑尾进料端

26～29

2.5

28

1300

50

16

2.1

20～33

5

31

1300

25

25

2.0

火黏土砖 耐酸耐火黏土砖 耐火黏

预热带

33～40 —

2.5 —

32 —

1350 —

25 12

25 45

2.0 1.5

土砖 轻质耐火黏土砖

2.

分解带

40～42 50

5 2.0

33 35

1400 1500

25 50

25 19

2.0 2.3

耐火黏土砖 铝砖

放热带

MgO：65 70

9 1.5

镁

— 38

1600 1600

30 50

22 18

3.0 2.6

铬砖 高铝砖 白

(MgO+CaO)

烧成带

MgO 85 ：96

0.8 9

— —

1700 1600

40 50

19 19

2.8 3.0

云石砖 镁铬砖

冷却带

50

2.0

35 1500 50 19 2.3

高铝砖 铝

窑口卸料端

50 SiC：60

2.0 —

35 37

1500 1500

50 50

19 22

2.3 2.3

砖 碳化硅转

回转窑最小耐火砖厚度，与窑筒体内径有关，应符合表5–22的要求。烧成系统各部位的耐火材料配置见表5–23。

表5–22 水泥回转窑耐火砖厚度 窑筒体内径（m） 耐火砖厚度（mm）

＜3.5 ≥3.5＜4 ≥4

＞180 ≥200 ≥220

表5–23 耐火材料配置 部位名称 预热器 分解炉 三次风管 窑尾入口 分解带 过渡带 烧成带 冷却带 温度(℃) 600 880 600～800 1000～1200 1200～1450 1400～100 停留时长度（m） （min） ＜1.0 2 15 12 2 ＜1.0 2～3D 2～4D 5～8D 要求耐火材料名称 硅酸钙板，耐碱或高强浇注料，普通耐碱砖 抗剥落高铝砖 耐碱浇注料，高强耐碱砖，硅酸钙板 高强浇注料，抗剥落高铝砖，特种高铝砖 耐碱隔热砖，抗剥落高铝砖，普通镁铬砖 碱性砖（尖晶石砖），抗剥落高铝砖，特种高铝砖 碱性砖，白云石砖，镁铬砖，方镁石结合砖 10 碱性砖，白云石砖，抗剥落高铝砖 窑头出口 窑门罩 篦冷机 喷煤管 ＜0.8 刚玉质浇注料，抗剥落高铝砖 硅酸钙板，抗剥落高铝砖，高铝质浇筑料 硅酸钙板，高强隔热砖，抗剥落高铝砖 碳化硅复合砖，黏土砖，耐碱浇筑料 高铝质浇筑料，钢纤维增强浇筑料 刚玉质浇筑料 当窑内耐火砖衬变薄或脱落时窑筒体就会变红或过热，表明窑内部耐火衬已损坏，很容易使筒体钢板弯曲，造成整个窑筒体更换。当筒体一开始出现红斑时，应立即停窑更换窑衬。通常回转窑烧成带耐火砖一般需要在两个月到一年内检修更换。

2.耐火砖配砖计算

为了适应大型窑的发展，国内外对砖型设计给予了充分的重视。原来联邦德国中型窑使用的碱性砖、高铝砖及黏土砖是按全德水泥工业协会（VDZ）规定的砖型制作，砖型较小（砖型尺寸见表5–24）。如果直径6m的大窑选用型号为B622的砖（砖厚220mm，大头宽74mm，小头宽69mm），在间缝钢板厚1～2mm时，每圈用砖要多达250块之多，不但砌砖效率低，并且由于没有明显的标记，大头容

?易砌错，发生掉砖事故。因此为了适应大型窑发展的需要而产生了砖型的设计，

3其大头宽度统一规定为103mm，其砖型尺寸见表5–25。这种砖型的622型砖，

?厚度220mm，小头宽95.5mm，用于直径6m的大型窑上，每圈用量180块即够。3型砖的小头有明显的凹口标记，对正确砌砖和砌后检查都十分方便，有效地防止了砌错现象。这种砖型，大头宽度统一选定为103mm，也是为了便于计算耐火砖

?的用量。因为103mm相当于1003减去1.7mm的砖缝宽度，故实际应用中每一

3圈的耐火砖块数可以用30D即30乘以窑直径的米数计算。但是随着新型干法水泥都朝着大型化发展，以前的那种一种窑型一种砖型的配砖方法已经不多了，取而代之的是采用两种不同的砖型，一种曲率半径大于回转窑的曲率半径，一种曲率半径小于回转窑的曲率半径。这种配砖方法合理，调整方便，根据窑型大小，选择不同的两种砖型搭配砌筑。 ?计算理论模型的建立：

设窑筒体内径为ΦD，砌筑耐火砖后，窑有效内径为φd，耐火砖的高度为h。假设由Ⅰ型和Ⅱ型两种耐火砖搭配砌筑，Ⅰ型砖碶形面的大头宽度尺寸为a1，小头宽度尺寸为b1；Ⅱ型砖碶形面的大头宽度尺寸为a2，小头宽度尺寸为b2，高度均为h，见图5-18。

图5-18 砖型尺寸局部示意 设Ⅰ型与Ⅱ型砖的搭配比例为x：y，为了建立数学模型，作如下近似处理： ①两种砖碶形面的大头宽度尺寸之和与窑筒体内径的周长相等；

②两种砖碶形面的小头宽度尺寸之和与砌砖后窑筒体有效内径的周长相等。 有了上面的假设，我们可以建立如下方程组：

?a1?x?a2?y??D （5–33） ??b1?x?b2?y??d由以上方程组求得：

x?(D?b2?d?a2)? （5–34）

a1?b2?a2?b1(D?b1?d?a1)? （5–35）

a2?b1?a1?b2y?其中：d?D?2h ?用Excel计算配砖实例：

以5000t/d窑，内径φ4800mm，配B622和B322砖为例，两种砖型尺寸表5–24。

具体方法如下：

打开一个空白的Excel电子表格，按表1填写两种耐火砖尺寸数据，如图5-19所示。

图5-19 Excel文档数据录入

数据输入完毕，在C6单元格中输入：“=B6-2*$D$2”，D6单元格中输入：“=3.14*（B6*$C$3-C6*$B$3）/($B$2*$C$3-$B$3*$C$2)”，E6单元格中输入：“=3.14*（B6*$C$2-C6*$B$2）/($B$3*$C$2-$C$3*$B$2)”，即显示图~~~所示计算结果，也就是B622：B322两种砖配比为126：75。

如果想求2500t/d窑型配砖，该窑型筒体内径为φ4000mm，仍采用以上两种

砖型搭配，只需在B7中输入4000，然后将D6复制，粘贴在D7单元格中，E6复制，粘贴在E7单元格，这样即自动产生2500t/d窑型的配砖结果B622：B322=56：110。

该方法不但可以求得各种窑型对应不同砖型的配砖数据，还可以求得三次风管、分解炉和热风管道等不同尺寸部位的配砖数据。

表5–24 VDZ-B砖型尺寸

尺寸（mm）

型号

a b h B216 B316 B416 B616 B816 BP16 BP+16 B218 B318 B418 B618 BP18 BP+18 B220 B320 B420 B520 B620 B820 BP20 BP+20 B222 B322 B422

78 76.5 75 74 74 64 83 78 76.5 75 74 64 83 78 76.5 75 74.5 74 78 64 83 78 76.5

75

65 66.5 68 适用

体积

窑直径D3

（dm）

（mm） 2.265 2.265 2.265 2.265 2.2967 1.632 1.948 2.548 2.548 2.548 2.548 1.835 2.192 2.831 2.831 2.831 2.831 2.831 3.010 2.435 3.152 3.115 3.115 3.115

4200～5200 3600～4200 3000～3600 2500～3000 砖型

l 198 198 198

69 160 71 59 77.5 65 66.5 68 69 180 59 77 65 66.5 68 68.5 200 69 74 59 76.2 65 66.5 68

B522 74.5 68.5 220 B622 74 69 B822 73 69 BP22 64 59 BP+22 83 75.5 B325 78 65 B425 76.5 66.5 B525 75

68

B625 74.5 68.5

B725 74 69 250 B825 73 68.5 BP25 64 59 BP+25

83

74.5

表5–25 ?3砖型尺寸 尺寸（mm）

砖型

型号

a

b 216 86 316

92

103

416 94.5 516 96.5 218 84 318 90.5 418 103

93.5 518 95.5 618 97 220 82 320 89 420

92.5

103

520 94.7 620 96.2 720

97

198 3.115 3.115 3.115 2.679 3.452 3.539 3.539 3.539 3.539 198 3.539 3.502 3.044

3.898

h

l

160

198

180

198

200

198

4200～5200

体积dm3

） 2.99 3.09

3.13 3.16 3.33 3.45 3.50 3.54 3.56 3.66 3.80 3.87

3.91 3.94 3.96

（820 322 422 522

103

622 722 822 425 525 625 725 825

103

97.8 88 91.5 94

220

95.5 96.5 97.3 90 92.7 94.5 95.5 96.5

250

198 198

3.98 4.16 4.24 4.29 4.32 4.35 4.36 4.78 4.84 4.89 4.91 4.94

5.4.5部分水泥厂烧成系统配置实例

表5–26 国内外不同规模生产线窑规格配置参考表 生产规模 1000 2000 2500 3000/3200 3500 4000 5000/5500 Φ4.03Φ4.8372 Φ3.2358 Φ4.83Φ4.5370 Φ4.2368 Φ4.8374 配置窑规42 Φ4.0352 Φ4.6376 Φ4.0360 Φ4.3362 Φ4.8385 格 Φ3.2343 Φ4.553Φ4.7374 Φ4.3364 Φ4.75384 50 Φ4.0368 Φ4.8372 Φ5.2361 56 生产规模 6000 7000 7200/7500 8000 9000 10000 12000 Φ5.23Φ5.43Φ5.4395 Φ5.73Φ6.0390 92 95 Φ5.93Φ5.53105 Φ6.0395 配置窑规Φ5.23Φ5.43110 Φ6.6/7.03100 Φ5.8396 Φ6.2396 格 106 96 Φ5.8393 Φ5.6394 Φ5.73Φ6.03Φ5.03Φ5.6394 Φ5.6397 119 105 80 82 表5–27 部分预分解窑烧成系统配置 工厂 广 东 项目 云 浮 规模（t/d） 2000 重 庆 拉法基 2500 山 东 烟 台 3000 冀 东 二 线 4000 铜 陵 海 螺 5000 湖 北 广 东 华 新 越 堡 5000 6000 山 东 大 宇 7200 铜 陵 海 螺 10000 回转窑（m） Φ4.0358 Φ4.0360 预 热 器 C1筒 2-Φ4.16 C2筒 1-Φ6.0 C3筒 1-Φ6.4 C4筒 1-Φ6.4 Φ4.33Φ4.753Φ5.63Φ4.7375 Φ4.8374 Φ5.270 Φ6.0395 62 75 8.7 2-Φ4.7 2-Φ4.9 4-Φ4.5 4-Φ5.0 2-Φ5.7 4-Φ4.95 4-Φ6.34 2-Φ7.8 1-Φ6.6 1-Φ6.9 2-Φ6.5 2-Φ6.9 2-Φ5.7 2-Φ7.47 2-Φ7.8 2-Φ7.8 1-Φ6.8 1-Φ6.9 2-Φ6.5 2-Φ6.9 2-Φ8.0 2-Φ7.47 2-Φ7.8 2-Φ8.2 1-Φ6.8 1-Φ7.4 1-Φ7.4 2-Φ7.2 2-Φ8.0 2-Φ7.47 2-Φ8.23 2-Φ8.2 C5筒 1-Φ5.2 1-Φ7.0 1-Φ7.4 2-Φ7.2 2-Φ8.0 2-Φ7.47 2-Φ8.23 2-Φ8.5 Φ8.03Φ5.385 2.6 228 133.5 AS-CC Φ8.8338 195.3 250.0 分解炉（m） NSFΦ4.7 TDFΦ5.8 篦冷机有效2面积(m) 52.6 63.2 Φ6.1 NSFΦ8.2 Φ7.5 78.9 105 124.7 表5–28 部分水泥厂预分解窑主要技术参数

项 目 生产规模（t/d） 窑规格（m） 有效容积（m） 3云 浮 2000 590 新 疆 2000 438 88.33 3.67 137.63 6.57 柳 州 3200 920 133.33 3.17 137.0 8.96 珠 江 4000 1114.6 166.7 3.24 148.92 9.41 66冀 东 4000 1074.6 166.7 3.12 140.8 9.59 6宁 国 4000 1089 166.7 3.08 137.94 9.61 6江 南 4000 969.2 郴 州 5000 1075 同 力 5000 1094.71 大 宇 7000 1777.25 291.7/ 3.94 190.5 11.9 Φ4.0358 Φ4.0343 Φ4.55368 Φ4.75375 Φ4.7374 Φ4.7375 Φ4.6372 Φ4.8372 Φ4.0364 Φ5.6387 166.7/183.208.33/229208.33/2343 .9 .4 4.54 168.3 12.4 683.33/87.1熟料小时产量（t/h） 8 单位容积产量（t/mh） 单位表面积产量2 （kg/mh） 单位截面积产量2 （kg/mh） 2 3 3.17 119.17 7.67 65.12 211.7 13.6 65.09 210.0 13.6 6窑的热负荷（kJ/mh） 10.3310 9.03310 12.87310 16.5310 17.2310 17.44310 17.39310 18.92310 18.4310 20.9310 物料运动速度（m/s） 0.034 物料停留时间（min） 28.33 分解炉型式 设备来源

NCF 法国FCB 0.039 18.40 P-R 0.049 25.0 200 SLC 0.045 27.53 200 SLC 0.047 26.0 200 NSF 石川岛 0.063 26.10 200 MFC 三菱 230 RSP 小野田 230 TDF 天津院 230 NST 南京院 230 Prepol-CC 伯力休斯 66窑衬平均厚度（mm） 180～200 180～200 德国洪堡 丹麦FＬS 丹麦FＬS

5.5篦式冷却机

篦式冷却机是熟料冷却的关键设备，在多年的生产实践中，经过不断改进，已进入到第四代历程，使水泥烧成系统的可靠性及技术指标得到进一步提高。

篦式冷却机冷却熟料的方式是：以一定压力的冷却空气，对篦床上运动的高温熟料进行骤冷，使熟料温度降到环境温度+65℃左右。回收的热空气作为二次风、三次风供窑头煤粉燃烧器及窑尾分解炉煤粉燃烧使用，部分冷却后的余风排放或回收利用进行余热发电。这样有效降低了熟料热耗及系统电耗。通过设备的不断改进，第四代篦式冷却机取消了篦下灰斗及漏料输送设备，简化了安装维修的难度，节省投资费用，获得装备运行的最佳效果。

第三代篦式冷却机的优点如下： 单位面积产量高：38～42 t/m2.d； 热回收效率高： 70～73%；

单位冷却风量低：使用风量为1.9～2.2 Nm3/kg熟料； 运转率高：>85%。 特点是：

①入料分布均匀：在高温端设有一定数量的固定阶梯篦板，以高压风使熟料在该处快速冷却，并使熟料快速地在整个断面上均匀布料。

②厚料层运行：篦式冷却机运行时高温端料床的熟料厚度为600～750mm，冷风和熟料充分热交换，有利于提高热回收效率和单位面积产量。

③篦板阻力高，当熟料产量变化时，“篦板加料层”阻力波动小，保证风机工况变化小，供风量稳定。高阻篦板还可减小漏料量，从而减小篦下输送设备负荷。

④脉冲供风：高温段采用脉冲供风，可使高速气流快速冲刷料层，使细熟料不被空气扬起，减小了窑头灰尘。高速气流对料层形成流态化，有利用熟料分布和换热。

第四代篦式冷却机的特点如下：

①熟料冷却效果好，因篦孔通风面积为篦床面积的11%左右，熟料冷却好，且冷却风量低。

②篦板材质成本低，除热端采用耐热钢制造外，中部及出料端可用普通钢材制造，节省维修费用。

③篦板寿命长，因熟料运送是靠篦板间的推料板沿篦梁前后推动，且篦床底层有一层冷熟料保护，故篦床磨损小且不致烧坏篦板。

④采用迷宫式密封条，而篦板是沿篦梁纵向交错步进式运行，上下密封条相扣，

36

随篦梁前后运动，而冷风从篦缝穿过，防止熟料漏出。故取消了漏料灰斗，缩短了斜拉链机长度，节省了设备费用。

⑤风量可自动调节，每块篦板下都安装了重锤式调节阀，随着篦床上熟料层厚度及阻力的变化，调节阀受到压差变化，可自动调节冷却风量。

⑥内置式液压缸驱动，每根篦梁都有两个液压缸同时驱动，而液压缸设在低温区的不同风室内，由于空间狭小，维修不便。

第三代与第四代篦式冷却机的性能参数比较见表5–29。

表5–29 第三代与第四代篦式冷却机性能参数比较 类单位面积产量 单位冷却风量单位电耗降低标煤耗减少设备费增加热效率（%） 23型 （t/m.d） （Nm/kg.熟料） （%） （%） （%） 三38～42 1.9～2.2 70～73 0 0 0 代 四44～47 1.7～1.8 ≥75 10 2～4 28 代 5.5.1篦式冷却机计算 1.篦床负荷：是指单位面积上的熟料产量。随着料层厚度增加及阻力篦板改进，篦床负荷大大提高。

qF?GLGL? （5–36） FB.L式中：

qF—篦冷机单位篦床面积负荷，t/(m2.d)； GL—冷却机能力，t/d；比窑产量高10%； F—有效篦床面积，m2；

B、L—分别为篦床宽度和长度，m。

2.篦床面积：

F?G （5–37） qF式中：

F—有效篦床面积，m2； G—窑产量，t/d；

qF—篦床负荷，取56～60t/(㎡.d)。

3.篦床宽度

篦床宽度以熟料布料为限，篦床太宽，料层局部出现露出篦板，冷风易吹透（短路），二次风温及热效率降低，篦床太窄，料层厚，熟料冷却速度慢，影响熟料质量。因此对窑而言，篦床应保持有适宜的宽度，经验证明：为窑有效内径的0.5～

37

0.6Di。

4.篦床长度

L=F/B （5–38）

式中：

L—篦床长度，m；

F—有效篦床面积，m2； B—篦床宽度，m。

5.各室风量

Q=60Fi3vi （5–39）

式中：

Q—篦冷机各室风量，m3/min； Fi—各室篦床面积，㎡；

vi—各室冷风通过料层风速，m/s。

各室最大风量为115m3/(min.㎡)，高温区＞100m3/(min.㎡) 各室最小风量为85m3/(min.㎡),低温区60m3/(min.㎡) 整个篦冷机平均风量为85～95m3/(min.㎡)

6.各室阻力

2?vn???2 ?P???2g?0.25vihi???9.8 （5–40）

??式中：

ΔP—各室阻力，Pa； hi—各室熟料层厚度，mm；

vn—通过篦板孔风速，>36m/s(高温区)。

7.整个篦床阻力

PG?4.7007?10?3?V0?9.8式中：

V0—标态下通过风量Nm3/min。

整个篦床阻力约为6500Pa。

8.整个熟料层阻力

2 （5–41）

PB?6.9308?10?5?V02?1.28hi?9.8 （5–42）

当料层厚度800mm时，料层阻力约为6800Pa。 9.篦冷机传动功率

2GF???nc N0? （5–43）

60?75???1.36

38

式中：

N0—篦冷机传动功率，kW；

GF—篦床上熟料重量，kg，GF=1.02BL2hi2γ； B.L—分别为篦床宽度及长度，m； hi—熟料层平均厚度, mm；

γ—熟料容重，kg/m3；取1450kg/m3； α—篦床冲程，m； nc—主轴转数，r/min。

10.电机需用功率

N=K1N0 （5–44）

式中：

N—篦冷机电机需用功率，kW； K1—备用系数，取1.75。

11.熟料破碎机功率

N?式中：

N—熟料破碎机功率，kW； n—破碎机转速 r/min。

12.篦冷机提供二次风温度

t?式中：

t—二次空气温度，℃； R—冷却机热损失，kJ/kg熟料； q—回转窑单位热耗，kJ/kg熟料； c—空气燃烧过剩系数,c=1.1。

8.77n?0.746 （5–45） 5250?1452?195?R? （5–46） 3250q?c5.5.2篦式冷却机主要技术参数表

表5–30 篦式冷却机各段负荷量 篦床段数 一段 二段 三段 四段 第三代篦冷机 ≤1500 1500～6500 3000～9500 8500～10000 第四代篦冷机 ≤7000 4000～10000 3 表5–31 篦式冷却机风量参数值（Nm/kg熟料） 39

冷却熟料 入窑 入炉 煤磨 冷却机 风量 二次风 三次风 抽热风 余风 1.9～2.2 0.3～0.4 系统 漏风 入窑 废气排出 一次风 风量 0.48～0.19～0.04～1.0～1.3 0.044 1.2～1.3 0.5 0.2 0.08 表5–32 5000t/d 生产线冷却机风量平衡表 标 况 风 量 33序号 Nm/kg熟料 Nm/h m/h 入冷却机风量 1.934243 443264.04 478569 系统漏入空气 0.043636 10000 10796 进 冷却熟料用风1.977879 453264.04 489366 量 风 入窑二次空气 0.2987 68452.04 346315 入炉三次空气 0.477295 109380 452619 煤磨抽热风 0.185236 42450 105271 冷却机余风 1.016640 232982 448992 排除空气总风出 1.977879 453264.04 1353197 量 入窑一次空气 0.043636 10000 10796 风 最大废气排出1.201885 275432 554263 量 表5–33 篦式冷却机技术参数 单位冷却风量 Nm3/kg熟料 1.9～2.2 热收回效率 % 二次风温度 ℃ 1080 料层厚度 ㎜ 三次风温度 ℃ 850～950 向尾部扩散 ㎜ 熟料温度 ℃ 环境温度+65 项 目 名 称 工况风量 3风温 ℃ 20 20 1100 850 400 250 72～74 600～700 350～400 5.5.3篦式冷却机与回转窑偏移距离 为使出窑熟料落在篦冷机中心线上，使熟料均匀布料，得到充分冷却，必须使篦冷机沿着回转窑旋转方向，偏移一段距离，如图5-20。 1.中心偏移距离A

偏移距离与下列因素有关：

?窑直径大小：窑径大，偏移量大，反之则小

?窑转速：转速快，偏移量大，反之则

小

?熟料粒度：结粒大，偏移量小，反之则大 据经验预分解窑

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