[实用新型]煅烧水泥熟料的窄火矮窑

说明书

本实用新型涉及制造水泥用的煅烧窑，更具体地说，涉及用于煅烧水泥熟料的窄火矮窑。

众所周知，水泥窑可分为立窑和回转窑两大类。立窑是较古老的窑，它已经有约170年以上的历史，至今其机械化程度仍然较低，每台窑的平均日产量大都在200至300吨左右，水泥质量一般都在GB425^＃以下。而回转窑是在19世纪末至20世纪初新发展起来的水泥窑，其机械化程度较高，每台窑日产水泥熟料已达数千吨，质量均可稳定在GB525^＃以上。但由于其投资大，占地面积多，对于一些发展中的国家来说，难以获得大量推广。而立窑具有投资少、占地面积少和收益快等优点，所以立窑仍在一些国家和地区与回转窑并存。因此，世界上广大地区的水泥生产厂家都希望有一种新型的立窑，这种新型立窑应既具有立窑本身所固有的投资少、收益快等优点，同时又具有象回转窑那样生产量大、产品质量高的优点。而且人们也十分希望能以一种较为简便的方法来改造现有的立窑，使其能够兼具上述两方面的优点。

本设计人根据水泥工业的现有状况，对现有立窑进行了深入的研究和经过多年试验，终于找到了现有立窑之所以不能达到产量大和产品质量高的症结，于是完成了本实用新型。

水泥的生产过程大体上可分为如下三个阶段：

1、生料配制，即按原料配方规定的比例将石灰石、粘土、校正剂、矿化剂，稳定剂等物料与煤一起混合，制成组分均一的细粉，此即称为“生料”；

2、煅烧，将生料在1450℃左右的温度下煅烧，在其完成矿化反应后将其冷却，即成“熟料”。

3、将熟料与石膏共磨成粉，即成水泥。

其中，煅烧是生产水泥的工艺过程中最关键的阶段，而窑就是用于实现煅烧工艺的最重要的设备。让物料在窑内迅速烧成，又迅速冷却，这是建造新型立窑和改造现有立窑结构的出发点。

现有立窑主要由上、中、下三个部分组成。其中：

上部：加料装置以及废气的集中与排放装置；

中部：窑身，它负担生产工艺的煅烧任务，是立窑最关键的部位，全部化学反应在此完成；

下部：卸料装置和鼓风机。

现有立窑的结构大体上如图1所示。在图1中：

1是烟囱； 2是填料溜子的驱动件；

3是窑罩； 4是等温线（示意）；

5是窑壁； 6是塔式卸料机；

7是进风管； 8是料封管。

过去，人们对立窑的改造都主要在上、下两端下工夫，物料的吐、纳已达到较畅顺的程度，但中间主体部分却基本如故，因此立窑至今难有起色。

本设计人对立窑的燃烧过程及阻碍立窑优质高产的主要因素进行了如下分析：

1、立窑的燃烧过程（参见图1）：

将含煤的生料粉球粒（φ约10－20mm）自上部加入，在其沉降的全过程中经历烘干、脱水、煤粉燃烧、碳酸盐分解、预热、烧结、冷却、出窑等阶段。作为助燃剂的空气经鼓风机增压后，自下部入窑，由下而上运动并在此过程中促使煤粉和CO燃烧。另一方面，经过煅烧的物料在其下降的过程中被空气冷却。而燃烧后的废气则经烟囱排入大气。

2、立窑发展中的主要障碍——“窑壁效应”

产生“窑壁效应”的主要原因是物料在烧结过程中体积缩小，造成物料与窑壁间的空隙，大量窑风沿此空隙上升，使边风过大，因此边料热耗增加，温度下降；另一方面，立窑轴线近区风量太小，供氧不足，煅烧和冷却都很慢，把底火拉深，导致生产周期延长。在同一径向截面上，从中心到窑壁，孔隙率由小逐渐增大，窑风量也随之增大。物料纵剖面的等温线则自窑壁向中心急剧滑落（见图1的4）。由于沿径向分布的物料的煅烧状况不同，冷却速度不同，因此使熟料的质量和产量受到严重影响。

3、“窑壁效应”随立窑直径扩大而加剧的原因：

在一般的立窑中，煅烧时沿窑壁上升的风量约占总风量的80％左右（不含窑底漏风量）。因此窑壁就成为立窑通风的主要渠道。为了便于说明，本设计人引入“边风率”的概念。即边风率b等于立窑内壁表面积S₁与立窑容积V之比，其数学式为：

b＝S₁／V

因此，窑内通风随边风率b值的增加而改善。由于立窑容积V等于径向截面积S₂与立窑有效高度H之乘积，即V＝S₂×H；而立窑内壁表面积S₁等于截面周长l与有效高度H之乘积，即S₁＝l×H，代入上式后可得出

b＝l／S₂