2023年无机非金属热工设备复习资料.doc

无机非金属材料：通过离子键、共价键和离子-共价混合键构成。 热工设备的先进性主要体现在：热效率高、单位产品热耗和电耗低、人力本钱低、机械化和自动化程度高、生产的安全系数高、科学管理水平高、安装操作简单方便。 无机非金属的热制备方法：普通烧制方法和高技术制备方法。 热工设备分为：间歇式和连续式。 水泥工业的开展趋势：大型化、高度自动化、指标先进化、清洁生产化、循环经济化。 水泥：一种细磨材料，参加适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料。 回转窑的五个重要性能指标：发热能力，燃烧带的截面、外表、容积热力强度，燃烧带的空气过剩系数。一般取1.05~1.10。 碳酸盐分解反响有何特点：缩核型强吸热气固反响；烧失量大 影响碳酸盐分解速度的因素：1石灰质原料的活性和物理性质;2生料中粘土质组分的性质3生料细度和颗粒级配4生料悬浮分散程度5窑系统的CO2分压6温度 水泥熟料的形成过程：1生料的枯燥；2生料的脱水；3硅酸盐分解阶段；4固相反响过程；〔5〕1250 ~1280℃，有液相形成；6水泥熟料烧成阶段7水泥熟料冷却阶段； 硅酸盐分解反响机理：1〕气流向颗粒外表的传热过程；2〕热量由外表以热传导方式向分解面传递过程；3〕碳酸盐在一定温度下吸热，进行分解并放出CO2的化学过程；4〕分解出的CO2，穿过CaO层面向外表扩散的传质过程；5〕外表的CO2向周围介质气流扩散过程。〔熟料的形成热一般为：1675--1755 Kj/kg 〕 形成热：生料在加热过程中发生了一系列物理化学变化，将全过程的总吸热量减去总放热量，由0℃的干生料在没有任何热量损失和物料损失的情况下，烧成1Kg熟料所需的净热量。 预分解窑与其他类型水泥窑有何区别：1结构：在悬浮预热器与窑之间增设一分解炉。2热工方面：分解炉是预分解窑系统的“第二热源〞炉与窑的燃料比为6：4。3工艺方面：碳酸盐分解的吸热过程、燃料的燃烧在分解炉内以悬浮状态下进行。气体与固体完成有效换热的时间只需要0.02-0.04s。 预热器 悬浮预热技术是指低温粉体物料均匀分散在高温气流之中，在悬浮状态下进行热交换使物料得到迅速加热升温的技术。物料入窑温度：845。 按热交换工作原理分类：分为同流热交换为主、逆流热交换为主及混流热交换三种。 设置悬浮预热器的目的：一是预热生料，二是降低废气的温度，降低热耗。 气流和物料的混合地点是撒料板；热交换地点是进风管内。别离地点：旋风筒内。 旋风筒内气固别离：气流的循环运动产生一个离心力，在离心力的作用下，物料被推向旋风筒壁面，由于气流速度的减小和在旋风筒壁面的摩擦使物料颗粒速度减慢，在其自身重力的作用下下滑至锥体直到下料管。 压力场分布有何特点：轴向压力变化较小；径向压力变化大；外侧高，中心低，轴心处为负压。 影响气固换热的因素：气固间的接触面积、气固接触时间、管道的保温。 内漏风：指整个系统中下一级的废气通过锁风不严的翻板阀自出料口倒流入上一级旋风筒而形成的漏风。危害：增加系统的总风量，易在旋风筒下锥部形成结皮或堵塞，上级旋风筒的循环负荷增加而且消弱了应该在管道传热的效果降低别离效率。 外漏风：外漏风是指系统外的冷空气漏入到系统内。危害：热耗、电耗增加，生料预热差，易结皮，产量低。 影响旋风筒热交换率的因素：(1)、生料粉进入管道内分散的均匀程度 (2)、管道内的气固换热程度；(3)旋风筒内的气固别离；(4)、漏风〔5〕、外表散热〔6〕、生料粉沉降的好坏。 引起锁风阀运行故障的因素：阀板机械磨损、阀板机械变形、配重位移、结皮异物、转动轴机械卡死。 降低阻力的根本原理：① 降低进口气流与旋风筒内原有回流气流之间的碰撞，这种碰撞不仅消耗能量而且造成扰流，破坏气料别离；② 防止气流走短路而降低物料的别离效率，减少气流在旋风筒内的无效行程；③ 降低过高气流速度所消耗的能量。 悬浮预热器速度矢量的三个分量：切向分速度、径向分速度、轴向分速度。对粉料颗粒从气相中别离起主导作用的是切向分速度，它使粉料受到离心作用。为了防止排出的粉料被下一级管道内逆流上升的气流吹起造成二次飞扬，从而降低气，固别离效率，所以在其下料管上要设置由重锤控制的锁风阀。 防止旋转气流的二次飞扬的三项措施：1延长旋风筒的长度，使其大于旋转气流的自然长度。2在旋风筒的椎体局部，采用膨胀仓技术3在旋风筒锥体局部的适宜部位，设置隔离装置。 影响旋风筒气、固别离效率的主要因素有：1旋风筒的直径、旋风筒进风口的类型与尺寸、排风管的尺寸及其插入深度、旋风筒的高度。喂料点距出风管起始端应用1.4m。风速15-21m。 保证料粉在管道内良好悬浮的措施：1选择合理的喂料位置；2选择适当的管道风速；3在喂料口加装撒料装置；4注意来料的均匀性；5；旋风筒的结构。 旋风筒的改良有5个方面：1在旋风筒入口或出口处增设导流板2旋风筒的筒体结构改良3旋风筒进风口与内筒结构的改良4旋风筒下料口结构的改良5旋风筒旋流方式的改良。 丹麦FL史密斯公司旋风筒的主要成果：1研制开发了高效低压损的新型旋风筒；2研究了各级旋风筒之间气、固别离效率的匹配。 成都建材院的CNC旋风预热器的气、固别离效率的顺序：C1>C2>C5>C4>C3. 旋风效应或喷腾效应：当分解温度为850~900℃时，料粉分解率为85~95%，需要分解时间为4~10秒钟。气体在炉内停留时间只有1~2.5秒钟，所以只有利用旋风效应或喷腾效应，才能保证物料完全分解。 分解炉内燃烧的特点：分解炉内燃烧温度远低于回转窑内燃料的燃烧温度，炉温分布均匀,不易形成高温；分解炉内煤粉的燃烧属于无焰燃烧。 无焰燃烧的优点：具有均匀分散，能充分利用燃烧空间，不易形成局部高温。燃烧速度较快，发热能力较强。如果分解炉内燃料量减少，那么烧成带长度变短，三次风量增加。 分解炉有四种根本形式：旋流式、喷腾式、悬浮式、流化床式。 分解炉的三传一反：热量传递、能量传递、动量传递、化学反响过程。 NSF窑预热生料的参加从两个部位：反响室锥体和上升烟道。优点：气、固之间的混合得到了改善，燃料燃烧完全，碳酸钙的分解程度高，热耗低。缺点：容易产生偏流，造成浓度特稀区，使生料受热不均匀，影响物料的分解。 RSP窑的结构：旋流预燃室、旋流分解室、斜烟道和混合室。RSP的优点：对燃料的适应性强；缺点：结构复杂，压损较大，通风调节较困难。预热生料分多处入窑便与调节炉温。 FLS包括SLC、ILC系列，绝大多数FLS系列分解炉都是“喷腾〞型分解炉。 FLS预分解窑的特点：1操作适应性强；2点火开窑快；3易安装旁路放风装置；4结构简单、布置方便、流动阻力小；5可利用低质燃料6某些低NOX炉型的Nox 排放浓度很低。 SLD分解炉是“喷旋〞型，可燃烧废气燃料。 DD分解炉由日本研制，属“喷腾叠加〞型。分为四个区段：1脱氮复原区；2生料分解及燃料燃烧区；3主燃烧区；4完全燃烧区。 N-MFC由日本三菱水泥公司和三菱重工联合开发，属于“流化+悬浮〞型。N-MFC分解炉由四个区域组成：流化床区、供气区、稀薄流化区、悬浮区。主要优点：①热交换效率高；②燃烧稳定，结皮少；③物料停留时长④可在复原气氛下操作⑤具有明显的缓冲作用；⑥风量调节灵活。缺点：〔1〕需设流态化用的高压风机，电耗高；〔2〕结构复杂，操作也较复杂，维修量大。 水泥回转窑 水泥回转窑是一个倾斜的、通过假设干轮带放置在假设干对拖轮上的旋转园筒体。规格用筒体内径和有效长度来表示。 液压挡轮的作用：及时指出窑体在托轮上的运转位置是否合理，并限制或控制窑体轴向窜动。 物料的运动速度与哪些因素有关：窑径、转速、倾斜度、物料的物理性质和操作条件。物料的填充率应越大，窑的转数应越大 什么是一次风？有何作用？选取的依据是什么？一次风是通过主燃烧器强制送入窑的自然空气，由 窑头燃烧器的一次风机供给。作用：输送煤粉，并供煤中挥发份燃烧所需的氧。风量占总风量：＜15%选取的依据：形成优质火焰是衡量一次风量、风压使用是否正确的唯一标准。通过热电偶测的窑尾温度，光电比色高温计测的火焰温度，红外筒体温度扫描测的筒体温度分布，高温气体分析仪测示的窑尾废气含量等综合判断一次风量和风压是否合理。 一次风对煅烧的影响：风量过大，入窑后吸热，使熟料煅烧的热耗增加，热效率降低；煤中挥发份低时，需要的一次风应少些；不利于NOx的排放。风量过小，挥发份燃烧慢，影响煤的燃烧的速度，煤对喷煤管的磨损加大，设备损坏严重。 二次风有何作用：经冷却机被预热到650-1000℃后入窑，对气流产生强烈的扰动，有利于碳的燃烧。调节火焰长短，窑尾温度上下以及供燃料焦炭粒子燃烧所需的氧并能回收熟料的热量。当一次风不变时，二次风大小决定着窑内抽风能力大小。二次风大，火焰长，否那么短。 煤粉燃烧过程需要控制的内容：火焰的温度、长度、着火位置及形状。 哪些因素影响火焰温度：煤的热值、挥发份、灰分、水分、细度；燃烧所需空气用量；二次风温；窑体烧成带壁温度等。 什么是火焰长度有两种：一是全焰长度——从喷煤管到火焰末端的距离。二是燃焰长度——开始着火至火焰末端的距离。作用：决定了窑的烧成带的长度 影响火焰长度的因素：气流速度、煤粉燃烧速度、喷嘴的结构。 火焰长度对煅烧工艺的影响在发热量一定的条件下，火焰越长，燃烧带温度越低，过早出现液相，易结圈，尾温高。火焰越短，高温局部集中，窑衬寿命短 拢焰罩有何作用〔1〕产生碗状效应，可防止空气的过早扩散，在火焰根部形成一股缩颈，降低窑口温度，使窑体温度分布合理，火焰的峰值温度降低。〔2〕轴向外净风的分孔式喷射， 轴向外净风改变了原来的连续式环形间隙喷射，采用了均匀间断式的小孔喷射。〔3〕小孔为均匀排列的小矩形，由第一层套管内壁加工出的矩形沟槽和第二层套管组装后形成 喂料量、填充率与窑速关系1喂料量不变，窑速加快，填充率降低。热负荷低、质量高；2填充率不变，窑速与喂料量同步增减。热负荷变化，影响窑衬周期；3窑速不变，增加喂料量 ，那么加大填充率。质量下降、热耗升高及窑衬周期缩短 钝体的主要作用：起到了火焰稳定器的作用，它能增加高温烟气的回流，保持煤粉着火燃烧所需要的温度 中心风的作用：1〕防止煤粉回流堵塞燃烧器喷出口；2〕冷却燃烧器端部，保护喷头；3〕中心供一局部氧气，使火焰更加稳定易燃烧。4〕减少NOx有害气体的生成。 窑用三通道喷煤管的内风，煤风，外风的作用:内风：有助于风与煤混合。煤风：有助于煤与风混合，防止火焰中心缺氧外风：保证火焰有一定的长度，形状和刚度 窑尾的密封为什么比窑头要求高？〔窑系统漏风对操作有何影响？ 〕相同的影响是都会浪费风机所作的功，增加电耗；当漏风量变化时，都会改变窑与分解炉用风的平衡。不同的影响是，窑头漏风会影响二次风进窑的量，从而降低用风的温度，增加热耗；窑尾漏风那么会直接影响窑内燃烧用风的量，甚至使燃烧不完全，不仅增加用煤量，而且还增加窑尾CO的含量，也会造成上升烟道处形成结皮，降低窑尾预热系统的温度，使生料预热不好、分解率降低；所以窑尾密封比窑头更重要 常用的托轮调节方法有：油调节法、歪斜托轮法 水泥回转窑要求有两组驱动装置：主驱动装置和辅助驱动装置。 密封装置主要有5种：迷宫式、接触式、气封式、气动式、复合式。 红窑的原因有两种：一是烧成带的窑皮垮落，表现为红窑点呈暗红色，此时不需要停窑，在暂时集中加强对红窑点风冷的同时，减煤、减窑速、变火焰来热补窑皮；二是耐火砖脱落，表现为红窑点呈亮红色，这时就要在停煤、停料、减窑速后停窑检修。 冷却设备 篦冷机的优点：良好的急冷，生产能力高，余热可以用于其它目的，使窑稳定运行的独立控制系统，内设熟料破碎，可以粒度控制；缺点：电耗高，