材料科学与工程学院生产实习报告

概要：导流板:导流板的作用是防止进气口气流与筒内旋转气流碰撞,降低进口湍流阻力.本系统投料175t/h时,系统阻力仅4200Pa. 翻板阀:下料管翻板阀位于上一级旋风筒下料管与下一级旋风筒上升管道之间,要求保持下料流畅的同时,封闭物料不能填充下料管.南京院设计的下料管杆轻锤小,材质为耐热钢,实用小巧. 撒料箱:它会影响气固换热的效率,本系统采用的扩散式撒料箱为凸弧多孔分布板结构,这种撒料箱强化了物料在气流中的分散性,提高了气固换热的效率,降低了物料短路的可能. (5)分解炉:采用在线旋喷结合式管道分解炉.以喷腾分解炉为基础,"涡旋"结合.分解炉直接与窑尾烟室相接,避免了结皮和堵塞,三次风单侧切向进入,布局简单.分解炉出口在本体顶部缩径,气流获得二次加速,有效地加强了后期的混合,煤粉经过喷嘴从三次风端口切向向下倾斜,尽管炉用煤管为单通道,但也能确保预燃充分.生料经C4级筒收集由炉侧加入,受三次风的扰动,改善了其分布状态,减少了塌料的危险.操作中由于受配料的影响,生料易烧性差,将炉出口温度控制在9

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导流板:导流板的作用是防止进气口气流与筒内旋转气流碰撞,降低进口湍流阻力.本系统投料175t/h时,系统阻力仅4200Pa.
翻板阀:下料管翻板阀位于上一级旋风筒下料管与下一级旋风筒上升管道之间,要求保持下料流畅的同时,封闭物料不能填充下料管.南京院设计的下料管杆轻锤小,材质为耐热钢,实用小巧.
撒料箱:它会影响气固换热的效率,本系统采用的扩散式撒料箱为凸弧多孔分布板结构,这种撒料箱强化了物料在气流中的分散性,提高了气固换热的效率,降低了物料短路的可能.
(5)分解炉:采用在线旋喷结合式管道分解炉.以喷腾分解炉为基础,"涡旋"结合.分解炉直接与窑尾烟室相接,避免了结皮和堵塞,三次风单侧切向进入,布局简单.分解炉出口在本体顶部缩径,气流获得二次加速,有效地加强了后期的混合,煤粉经过喷嘴从三次风端口切向向下倾斜,尽管炉用煤管为单通道,但也能确保预燃充分.生料经C4级筒收集由炉侧加入,受三次风的扰动,改善了其分布状态,减少了塌料的危险.操作中由于受配料的影响,生料易烧性差,将炉出口温度控制在910℃左右,C5级筒下料管890℃,从而保持一切正常.
4.6生料在各个反应带的物理和化学变化
生料在煅烧过程中,经历干燥,预热,分解,烧成,冷却阶段,发生了一系列物理化学变化;100～200℃左右,生料被加热,水分被蒸发而干燥;300～500℃左右,生料被预热;500～800℃左右,粘土质矿物中的高岭石脱水分解为无定形的SiO2,Al2O3等,有机物燃尽;800～1300℃左右,碳酸钙分解为CaO,并开始与粘土分解出的SiO2,Al2O3,Fe2O3发生固相反应.随着温度的继续升高,固相反应加速进行,并逐步形成硅酸二钙2CaO·SiO2,铝酸三钙及铁铝酸四钙.当温度达到1300℃时固相反应完成,物种仅剩一部分CaO未与其它氧化物化合.当温度从1300℃升到1450℃再降到1300℃,即烧成阶段.这时3CaO Al2O3及4CaO Al2O3 Fe2O3烧制部分熔融状态,液相出现,将所剩CaO和2CaO SiO2溶解,2CaO SiO2在液相中吸收CaO形成硅酸盐水泥的最重要矿物硅酸三钙3Ca SiO2.这一过程是煅烧水泥的关键,必须达到足够的温度并停留适当长的时间,使充分形成3CaO SiO2.
4.6.1理论热耗
A.每公斤熟料所需原料:碳酸钙约1.22Kg,粘土约0.20Kg,SiO2,0.10Kg,Fe2O3,0.03Kg,合计:约1.55Kg.
B.每公斤熟料所需的热量(KCa):
(1)将粘土从20℃加热到430℃过程中
碳酸钙:1.22×0.248×430=130.1KCa,粘土:0.20×0.248×430=21.3KCa,
二氧化硅:0.10×0.239×430=10.3KCa,Fe2O3:0.30×0.190×430=2.5KCa.
(2)粘土脱水0.20×223=44.6KCa.
(3)从450℃加热至900℃过程中
碳酸钙:1.22(0.266×900-0.248×430)=156KCa;粘土:0.17(0.258×900-0.238×430)KCa;二氧化硅:0.10(0.263×900-0.19×430)KCa;
Fe2O3:0.03(0.218×900-0.19×430)-3.3KCa;
总计:193.5KCa
(4)CaCO3加热分解成氧化钙和二氧化碳:1.22×396=483KCa.
(5)将物料从900℃加热到1400℃
氧化钙:77.5KCa;粘土:24.8KCa;二氧化硅:14.1KCa;氧化铁:4.1KCa.合计:120.5KCa.
(6)按熟料和硅酸三钙比热的差值来酸洗热量:
1×1450(0.265-0.247)=26.1KCa
总计:1032KCa/Kg熟料
C.可回收的热量(KCa/Kg)
(1)熟料在1400℃形成的放热效应103.0KCa;
(2)熟料从1400℃冷却至20℃1380X0.261=360.2KCa;
(3)放出的二氧化碳从900℃冷却至20℃0.537X880X0.257=124.2KCa;
(4)水蒸气冷却热(450℃～100℃)0.03(3.50X0.375)=4.0KCa;
(5)水蒸气冷凝0.03X539=16KCa,水从100℃冷却至20℃0.03X80=2.4KCa.
总计:609.8KCa约为610KCa.
所以熟料形成热为:1032-610=422KCa/Kg熟料.
4.6.2回转窑系统个反应带内物料的物理化学反应进程
窑系统的在不同温度场的各个反应带内生料的物理,化学反应过程如下.但是由于温度及反应速率的不同,其中许多反应带在边缘地区有相当一部分是交叉的.
1,干燥带
承担生料中水分的蒸发任务.反应温度100℃,实际上物料的温度在大约20～50℃进入窑系统,超过露点温度后,大约在75～150℃水分蒸发,反应吸热约2675KJ/Kg,反应式:H2O→H2O↑.
2,预热带
承担粘土质等原料中化学水的分解脱水任务.反应温度450℃,反应热很小.反应式:
Al2O3 2SiO2 H2O→Al2O3+2SiO2+H2O↑.
3,碳酸盐分解带
主要承担碳酸镁及碳酸钙的分解任务.耗热量:碳酸镁为815KJ/Kg MgCO3.碳酸钙为:1656KJ/Kg CaCO3.由于生料中碳酸钙的含量多,故本带热量是很大的.同时,在分解带中还伴有CA,CF,C2F,C5A3等过渡矿物形成(一般在湿法及传统干法窑内形成较多,而在悬浮预热和预分解系统内形成较少).反应温度及反应式:

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