烧成系统工艺及NOX简介

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1、烧成系统工艺及 NOx 排放简介培训人:培训时间一、窑尾预分解系统(一)、窑尾预分解系统主要设备规格尺寸生产能力5000t/d预热器型式双列五级旋风预热器系统类型TDFNSTCDCC-KSVC14X04X04X04X04700500047003900C22X02X02X02X0筒体 规格 (mm)6000690067005850C32X02X02X02X06000690067005850C42X02X02X02X06000720069006350C52X02X02X02X06000720069007200有效内径(m)Q 6.9Q 6.99Q 6.99Q 8.40炉容(m3)848147013

2、851540分解 炉主截面风速 (m/s)8.5886.2气体停留时 间(s)2.53.93.94.5喷煤管数量(个)2244二)、窑尾预分解系统操作1、旋风筒风速的合理控制旋风筒的收尘效率及阻力与旋风筒内的风速密切相关，旋风筒截面风速一般控制在35m/s，进风口 风速在1823m/s,出口风速控制在1520m/s。系统 用风过大，会引起系统阻力增加，用风过低不利于旋 风筒收尘。2、引起预热器系统堵塞原因分析 （1）结皮造成的堵塞 结皮是高温物料在上升烟道、下料管、旋风筒锥部内壁上粘的一层层硬皮，严重时呈圈状缩口，阻碍 物料正常流动，而锥部结皮在物料、气体冲刷下，垮 下造成下料管堵塞。结皮堵塞

3、有以下几种情况：a、不完全燃烧造成预热器内局部温度过高产生结 皮堵塞。b、喂煤量波动造成结皮堵塞。c、翻板阀动作不灵活或卡死造成结皮堵塞。d、系统操作不稳定造成结皮堵塞。（2）系统漏风造成堵塞a、内漏风：由于阀板烧漏、变形，使下一级旋 风筒热气流经下料管漏入上一级旋风筒内，降低了上 一级旋风筒收集物料效率，收集下来物料不能顺利排 出，并在预热器内循环，一旦物料收集过多，便一大 股物料冲下，极易堵下料管；另外，此高温气流进入 下料管和上一级旋风筒锥部，还可形成熔融性结皮。b、外漏风：预热器系统从各级筒检修门、翻板阀 轴、热电偶、捅料孔及管道联接法兰等处漏入冷风在 筒内和下料管等与热物料接触，出现

4、冷热凝聚现象， 产生结皮或大块，造成堵塞；系统外漏冷风，相对降 低旋风筒出口风速，导致物料在旋风筒内旋转速度减 缓，使物料短路堆积导致堵塞。 使气体和生料短路， 形成内循环，降低预热器系统换热效率，严重时造成 内部塌料。3、分解炉气流特点与控制调节分解炉一般采用旋流（三次风）与喷腾流（窑） 形成的复合流，兼具纯旋流与纯喷腾流的特点， 二者强度的合理配合强化了物料的分散，若三次 风风阀损坏和失效，不能正常调节，使窑、炉用 风比例失调，造成煤粉不完全燃烧，未燃烧的煤 在 C5 内燃烧，引起温度倒挂现象。4、风、煤、料合理匹配 分解炉内要保持风、煤、料的合理匹配，不能 大风、大料的变化。否则，喷悬作

5、用发挥不出来， 造成燃料分布不均或物料混合不均，并影响燃料燃 烧、气料热交换及分解炉内温度场的均匀分布，使 炉容有效利用率不高，旋风筒两列温差（C5下料 管）相差较大，严重时引起局部高温，形成结皮堵 塞，甚至引起塌料，使窑内热工制度不稳，窑内结 大蛋。5、分解炉用煤调节控制预分解窑的发热能力来源于两个热源，即窑头和 分解炉，对物料的预烧主要由分解炉完成，熟料的烧 结主要由回转窑来决定。因此在操作中必须做到以炉 为基础，前后兼顾，炉窑协调，确保预分解窑系统热 工制度的合理与稳定。调节分解炉的喂煤量，控制分 解炉出口温度在870900C,确保炉内料气的温度范 围，保证入窑生料的分解率。影响煤粉充分

6、燃烧的因素有几个方面：一是炉内 气体温度；二是炉内氧含量；三是煤粉细度。因此， 一要提高燃烧温度；二要保证炉内风量；三要控制煤 粉细度。在燃烧完全的条件下，可通过分解炉的加减 煤操作，控制分解炉出口气体温度。如果加煤过量， 分解炉内燃烧不完全，煤粉就会带入 C5 燃烧，形成局 部高温，使物料发粘，积在锥部，到一定程度后会造 成下料管堵塞。相反，如果加煤过少，分解用热不够， 导致分解炉出口气温下降，分解率低，导致窑热负荷 增加，熟料质量下降。二、回转窑(一)回转窑的主要功能窑尾预分解系统基本完成了物料的干燥、预热及 碳酸盐分解等功能，物料的放热反应、烧成及冷却是 在回转窑中完成，因此回转窑的主要

7、功能有以下四个 方面：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；(二)基本数据对比表名称南京院天津院成都院设计能力(t/d)500050005000规格(m)Q 4.8XQ 4.8XQ 4.8X747274窑内风速(m/s)7.388.5266.05窑断面热负荷1. 76X1071.59X1.42X（KJ/m2 .h）107107窑单位容积产量 (kg/m3 .h)193.87193.8195.62窑单位容积热力强 度(KJ/m3 .h)14346.013701.314082.8筒体内容积(m3)13391302.91339平均有效内径（m）t._ ,_ x r _

8、4-_、*4.364.44.34有效长度（m）k、*r，十-/1 _ t/747272有效内表面积(m2)1000986.2982有效内容积(m3)1074.610751065斜度(%)43.53.5（主传）转速（r/min）0.35 40.396 3.960.35 4（一电机）电机功率 （Kw）630630630三）回转窑操作探讨1、熟料结圈及结蛋 在回转窑操作中，若风、煤调配不当，窑内通风不良时，就会造成煤粉不完全燃烧、煤粉跑到窑后燃烧、煤灰不均匀地掺入生料、火焰过长、窑后温度过 高、液相提前出现、窑内结蛋，当窑尾温度过高时， 窑后物料出现不均匀的局部熔融，成为形成结蛋的核 心，然后在窑内

9、越滚越大形成大蛋。另外，当给煤量较大时，在1150C条件下，FeO23 也会部分分解为FeO ,与SiO作用而生成2FeOSiO , 形成渣相粘结。这就3 4使得物料在流经焙烧带时，所产 生的液相、渣相极易粘附在窑衬的表面，同时粘结物 料而产生结圈现象。2 、熟料游离氧化钙控制 当窑尾温度低或者有塌料、掉窑皮，喂料量不当时，会引起熟料游离氧化钙含量增高（f-CaO是熟料 中没有参加反应而以游离状态存在的CaO）。当分解窑 偶然出现熟料游离氧化钙含量较高时，正确的操作方 法如下： 一旦发现上述异常现象，立即减少喂料，减 料量根据窑内状况异常的程度而定。比如：塌料较大、 时间较长或窑尾温度降低较多

10、，此时减料幅度要略大 些，但不宜于一次减料过大，要保持一级预热器出口 温度不能升得过快过高。 紧接着相应减少分解炉的喂煤，维持一级预热 器出口温度比正常温度略高50C以内，同时通知化验 室增加入窑分解率的测定，确保85%90%。 略微减少窑尾排风，以使一级出口的温度能较 快恢复原有状态。但不可减得过多，否则会造成新的 塌料，也影响二、三次风的入窑量，进而影响火焰。 如果掉窑皮或塌料量不大，完全可以不减慢窑 速，这批料虽以不合格的熟料出窑，但对生产总体损 失是最小的。按照这种操作方式，恢复正常运行的时 间只需十分钟。如果是打慢窑，这批料不仅无法煅烧 合格，而且如上所述至少耗时半个小时以上，影响熟

11、 料的产量，以及更多熟料的质量。上述操作方法还要因具体情况而异，总的原则 是：不要纠缠一时一事的得失，要顾全系统稳定的大 局。这个大局就是用最短时间恢复窑内火焰的正常、 系统温度分布的正常，各项工艺参数的正常，并继续 保持它们。3、熟料立升重控制熟料的立升重即一立升熟料的质量，其高低是判 断熟料质量和窑内温度（主要是烧成带温度）的参数 之一，通过物料结粒大小及均匀程度，可以推测烧成 温度是否正常。当窑温正常时，产量高，熟料颗粒大 小均齐，外观紧密结实，表面较光滑而近似小圆球状， 立升重较高；物料在烧成带温度过高或在烧成带停留 时间太长，过烧料多，熟料立升重过高，熟料质量反 而不好。如窑内物料化

12、学反应不完全，熟料颗粒小的 多，而且其中还带有细粉，立升重就低，说明窑内温 度低，新型干法生产线的熟料立升重一般控制在 1300g/L1500g/L。（二）、篦冷机操作探讨1、篦冷机料层厚度的合理控制在篦冷机内，气体和熟料之间的热量交换主要发 生在低温气体穿过高温熟料层的过程之中。在这个过 程中，料层厚度决定了低温气体和高温熟料之间的热 交换时间。料层越厚，则气体和熟料之间的热交换时 间越长，熟料冷却效果越好，篦冷机热回收效率越高。 但这并不是说，熟料层越厚越好。熟料层过厚会导致 冷却风将料层相对较薄的区域吹透后大量穿过，使其 他区域的熟料得不到冷却。因此应在保持熟料冷却效 果的前提下，尽量增

13、加料层厚度。2、篦冷机堆雪人的原因及处理 篦冷机堆雪人实际上就是篦冷机前壁回转窑筒 体下方的熟料无法运走，使其越积越高，严重时可堵 到窑口致使窑内的熟料无法排出。引起堆雪人的原因 主要有以下几点： 熟料飞砂料多或液相量大。对预分解窑，如果 煅烧温度过高，就容易使熟料粉尘增多，即飞砂料多， 这时，冷却效率较低，粉尘循环加剧，有可能造成篦 冷机出现“红河”，严重时造成“堆雪人。 温度过高或含低熔点的碱成分增加，也会使液 相量过多。过多的液相量与过多的熟料粉尘结合在一 起，形成了浮动料层，尽管篦板照常作往复运动，却 不能把物料推走。随着窑内物料不断落下，篦冷机堆 雪人就在所难免另外，大量的生产实践表

14、明堆“雪人”现象的发 生，“飞砂料”是基础，煤粉发生二次燃烧是关键。4、飞砂在飞砂的情况下，为了强化煅烧提高烧成温度， 一般情况下会增加煤粉的用量，由于过多的煤粉用量， 很容易造成煤粉燃烧不透被裹入熟料中，在窑内产生 飞砂熟料结粒差不均匀的情况下，部分未燃烧的煤粉 随熟料一起进入冷却机，在受大窑旋转和高速气流的 影响与细颗粒“飞砂”料一起和结粒大的熟料颗粒发 生离析，而堆积在篦冷机前端的篦板上，由于冷却机 内风温高、氧气含量充足，未完全燃烧的煤粉颗粒发 生二次燃烧，导致细颗粒熟料表面出现二次高温和液 相出现，同时由于细颗粒之间的通风率差，篦下风机 不易吹透，细小颗粒无法尽快冷却，使得熟料粘结在

15、 前端的篦板上，产生堆雪人。窜生料也会形成堆“雪人”现象，窜出的生料含 有相当一部分未燃烧的煤粉，同样会产生大小颗粒的 离析现象，在篦冷机内因氧气密度大，温度高同样会 产生二次燃烧，使熟料在篦冷机内继续进行反应，导 致细小熟料或为烧透的熟料颗粒表面产生液相，在风 机无法吹透的情况下产生“堆雪人”现象。“飞砂”料还会引起煤磨和余热发电管道的磨 损，影响发电和引起煤成分的变化大。5、红河现象 篦冷机在生产时，在篦床上熟料层的细料侧，从 进料至出料呈现一条高温熟料红料带（俗称红河）。带 下的篦板损坏量较多，此现象在新型干法窑上尤为明 显，现将红河形成的原因归纳如下：（1）、料层阻力不同，冷却气体分布

16、不均，局部 熟料未得到冷却。冷风透过料层的阻力与气流速度、气体容重、阻力系 数有关。当冷风透过高温熟料料层时，风料之间热交 换因温差较大而作用强烈，此时高温熟料将较多的热 量传给冷风，冷风受热后温度升高，体积随之增加， 其透过料层的气流速度也相应增加。气体透过料层的 阻力随气流速度的平方增加，而气体的容重随温度增 加而减小，结果是透气阻力随气流温度增加而一次方 增加。反之当气流透过温度较低的熟料层时，气流温 差小，透过的气体温度低则阻力也低，空气易从低阻 力区域的熟料层透过，气体透过量愈多，熟料温度愈 低。熟料随篦板推动而向前移动。从篦冷机的横断截面来看，愈是在冷端，高透气阻力的料层和低阻力的

17、 料层之间的温差也愈大，冷风愈来愈集中在低阻力的 熟料层透过，而高阻力的料层很少有气流透过，此部 位熟料得不到冷却。（2）、熟料入篦冷机时离析现象严重，细颗粒大 量聚集。熟料在窑内煅烧时，受离心力的作用，产生 离析，大颗粒一般集中在中间，随着颗粒直径变小， 细颗粒愈来愈集中在窑筒体一边。当熟料从窑头落至 篦床上时，大颗粒集中在一侧，细颗粒集中在另一侧， 篦床横截面中部为粗细颗粒的过渡部位。由于细颗粒堆积致密，冷风透过时阻力大，从进 料口的高温熟料层开始，冷风较少或不透过细颗粒熟 料层，较多地透过阻力低的较大颗粒层。此时细颗粒 层因冷风透过量少面得不到冷却，其料层表面呈高温 红色，而透过冷风的熟

18、料层因冷却其表面呈黑色。随 着篦板的推动，在同一横截面上粗细熟料颗粒层之间 的温差愈来愈大，冷风愈来愈集中从较大颗粒的熟料 层透过，而细颗粒熟料层得不到冷却，形成一条从冷 却机进料口至出料口的红热熟料带，这就是“红河” 出现的原因。烧成系统的热量收入主要来源于煤粉燃烧，支出 热量主要包括熟料形成热、窑尾废气显热、出冷却机 熟料显热、至沉降室气体显热、至煤磨气体显热和系 统表面散热损失等，现以集团某条生产线的热工标定 参数为例，进行说明，各热量的收入及支出比例如下 表所示：收入热量、.,-,A支出热量、.,-,A.丿予坝目kcal/k丿予坝目kcal/k口号g.cl例口号g.cl1燃料燃烧热75

19、4.5393.87%1熟料形成热412.3651.30%2煤粉显热2.340.29%2出冷却机熟 料显热30.853.84%3生料显热20.832.59%3窑尾出口废 气显热161.2920.07%4一次气体显 热;、0.920.11%4窑尾出口飞 灰显热7.820.97%5入冷却机气 体显热24.543.05%5窑头余风显 热;、7.640.95%6生料带入空 气显热0.270.03%6窑头余风飞 灰显热0.060.01%7糸统漏入气 体显热0.350.04%7窑头沉降室 气体显热86.6110.77%88沉降室气体 飞灰显热0.680.08%99至煤磨气体 显热19.872.47%1010

20、至煤磨气体 飞灰显热0.160.02%1111生料水分蒸 发耗热13.441.67%1212系统表面散 热损失77. 249.61%1313其它不明项 热损失-14.24-1.77%14热量总收入803.78100%14热量总支出803.78100.00%从表中可以看出，烧丿成糸统的支出热量中，只有51.30%用于熟料烧成过程中的化学反应，而 20.07%的热量随窑尾废气排出、9.61%的热量通过系统表面散热 损失掉、3.84%的热量被出篦冷机熟料带出。因此，在 生产操作中应注意以下几点：1、尽量减少窑尾用风，并加强对系统漏风的检查、 维护。系统用风过大，不仅增加系统热耗，而且会造 成系统阻力

21、的增加，使系统电耗上升。2、加强烧成系统衬砌的管理，减少系统散热损失。 在烧成系统的散热损失中，有一半以上为回转窑筒体 散热损失，因此生产过程中，应平衡好窑衬使用寿命、 运行质量和生产效益的关系。3、篦冷机采用厚料层操作，提高系统热利用率。 篦冷机厚料层操作有利于熟料和冷却空气之间的热交 换，进而提高二、三次风风温，降低系统煤耗。NOx 的生成机理简介1、氮氧化物概述 氮氧化物（NOx）是指氮的氧化物的总称，主要包括 NO、NO 、NO、NO 、NO 、NO 等。氮的各种氧化物中，除 NO2 外，2 其他2 均3 不2稳4定。2 5污染大气的主要是 NO 2及NO、NO，此外，NO也是大气特别

22、是高层大气的污 2 2 2 3染物之一。环境监测废气中的氮氧化物（NOx）一般是 指 NO 及 NO 这两者的总称。2NOx 对人、动植物具有极大危害性。当空气中的 NOx含量达100150ppm时，人在05lh内就会引 起肺水肿而死亡；当空气中NOx含量2. 5ppm时，豆类 及西红柿叶子在7h后就变成白色oNOx也是形成酸雨、 酸雾的原因之一，它还能与碳氧化物形成光化学烟雾。水泥厂烟气中的氮氧化物（NOx）主要为NO和少量的 NO ，其中 NO 占 95%以上（通过对多条水泥生产 线的实际2 检测和标定的结果看，在预热器出口 NO 含2 量只占0. 5%左右，在618风机出口 NO含量也小

23、于2%）o2、水泥熟料生产线氮氧化物的形2 成机理(1)热力型NOx (Thermal NOx)，为空气中的N在高2温下氧化而产生的NOx。产生量主要取决于温度，低 于1350C几乎不生成，但温度超过1500C将大量生 成。其生成量与燃烧温度、氧气浓度、高温区停留时 间等有关。(2)燃料型 NOx(Fuel NOx) , 是燃料中的氮的化合 物在燃烧过程中热分解且氧化而生成。( 3)快速型 NOx( Fenimore NOx) , 是空气中的 N 与 燃料中的碳氢离子团(CH、CH等)在反应区附近快速 2生成的NOx,其生成量较少，一般占总NOx的5%以下。(5)影响水泥窑NOx生成量的因素

24、烧成温度：温度对热力型 NOx 的生成量影响十 分明显，当燃烧温度低于1500C时，热力型NOx生成 量极少，随着温度的升高， NOx 的生成量急剧上升。 回转窑主燃烧器火焰温度高达1700-2000C，这种高 温下会促使热力型 NOx 的大量生成。 过剩空气系数：热力型 NOx 生成量与氧浓度的 平方根成正比，即氧浓度越大，在较高的温度下会使 氧分子分解所得的氧原子浓度增加，使热力型 NOx 生 成量也增加。 火焰的性状：从理论上由于火焰拉长降低了高 温点温度，可以减少 NOx 的生成量，但实际生产中通 常是短火焰虽然温度较高，产生的 NO 量却比长火焰的 少，因为火焰核心部位缺少空气，产生

25、还原气氛，且 烟气在高温区停留时间短。 废气在窑内的停留时间：气体在高温区的停留时间对 NOx 生成量也产生较大的影响。 NOx 浓度随着 停留时间的延长而增大。(6)控制回转窑 NOx 产生量的措施 精细化操作：首先采取的措施就是水泥窑系统 的精细化操作，优化回转窑系统的煅烧制度，控制利 于降低 NOx 的火焰性状和适宜的煅烧温度；在不影响 熟料质量的前提下，尽量降低过剩空气系数，确保原 燃料喂料量准确均匀稳定，精心操作、适当调整窑系 统的各项操作参数可获得相应的 NOx 减排效果。 降低烧成带温度：高温对减少热力型 NOx 不 利，可以通过调整配料、添加矿化剂等方法降低烧成 温度以较少窑内热力型 NOx 的形成。但从熟料和水泥 性能方面考虑这类措施并非普遍适用。 采用低 NOx 燃烧器：使用大推动力、一次空气 比例较小的多通道燃烧器，将一次风量控制在 5%-7%。