[发明专利]一种水泥立窑鼓风方法及其装置

说明书

本发明涉及一种用气体改进水泥立窑煅烧硅酸盐水泥熟料的方法及其装置。

现行水泥立窑煅烧硅酸盐水泥熟料（以下简称熟料）的特点：如资料《水泥工艺学》（沈威等编，中国建筑工业出版社出版，1986年7月）指出的：含煤的生料球从窑顶喂入，空气从窑下部用高压风机鼓入，窑内物料借自重由上而下移动，料球在窑内径预热分解、烧成和冷却等一系列物理、化学变化，形成熟料并从窑底部卸出，废气经窑罩、烟囱排出。立窑具有单位重量熟料能耗较低，能燃用较低发热值的煤，构造简单，占地面积小，单位产量投资少、省钢材、建厂快等一系列优点，因而获得了发展。但是自立窑发明到现在164年来，仍普遍存在熟料的煅烧温度偏低和不够均匀，煤燃烧不够完全、熟料的岩相结构不均匀、游离氧化钙较多、慢冷现象严重、还原气氛严重和工艺操作不易稳定等问题，致使产量、质量均受到一定影响，限制了立窑的继续发展。为提高水泥的产量、质量，近代采用回转窑煅烧熟料获得了发展，但回转窑存在单位产量投资大，窑结构复杂，耗用钢材量多，建厂时间长及需燃用优质煤、单位产量能耗较高等弱点，在一定程度上也制约了它的发展。

本发明的任务是使单位容积鼓风空气中含的水蒸汽（以下简称水汽）质量，即鼓风绝对湿度（单位：千克/米³），达到合适程度，强化和稳定立窑的热工制度及窑内物料的预热分解、烧成、冷却等一系列物理、化学反应，以便显著地提高熟料的产量、质量。

本发明的依据是：在设备、工艺操作和原料、煤的品质及配比等相同或相近的情况下，同一立窑煅烧熟料，产量时高时低，质量时优时劣，难于取得稳定效果。一般来说，夏秋时期的熟料产量、标号、安定性、煤耗等均显著优于冬春时期，基本上以年为周期发生变化。本发明人经长期观察、分析和研究，发现这种现象主要是由于直接采用大气鼓风引起的。

大气总是含有水汽的。水汽能从气态到液态、固态之间相互转化。它在大气中的含量因地理位置不同而异，随气象条件变化而变化。一般来说，夏秋季节时绝对湿度高或较高，冬春季节时低或偏低;低纬度地带高，高纬度地带低;沿海、平原、盆地高，内陆、高原、山区低。以湖南地区为例：夏秋季节时的大气绝对温度一般高于0.014千克/米³;冬春季节时一般低于0.014千克/米³。一年内大气绝对湿度基本上在0.0025～0.025千克/米³范围内变化。因此常年直接采用大气鼓风，入窑的水汽量是显著不同的。

水汽随鼓风进入立窑内，将参与窑内一系列重要的物理、化学反应和影响热工制度：

1、水汽具有强烈的吸收和发射长波辐射的能力，存在5～8.5μ和从18μ直到远红外区两个强烈吸收（发射）带。在立窑的温度范围内，长波辐射占辐射的主要成分，鼓风中水汽吸收了窑内物料的长波辐射后，同时它也以长波的形式对物料进行发射，即具有调和平缓热力过程的特性。当水汽含量增加时，这一特性增强，缩小窑的横断面上物料的温度差。在冷却带内，物料温度比鼓风空气温度高，物料的辐射能力较强，一部分热量依靠辐射方式传递给空气而使之增温。鼓风空气处于不停的运动中并且具有湍流的特性，由于湍流交换的结果，各个涡旋体抓住加热了的空气并把它从加热而带走，而以新的较冷的空气来补充。因此鼓风中的水汽强化冷却带的冷却效应，加速熟料的冷却，抑制烧成熟料中的硅酸三钙（C₃S）分散为硅酸二钙（C₂S）和游离氧化钙（f-CaO）及阻止发生β-C₂S向γ-C₂S的岩相转变，减少粉化料，提高了熟产质量。

当鼓风空气上升到烧成带后，物料的温度愈高，有效辐射亦愈强。炉气中适量水汽在存在，可均化烧成带的温度易形成“平火”，减少生烧料、轻烧料和过烧料，提高熟料的烧成质量，并增加产量。

2、鼓风空气中的水汽系以高度分散的气态形式与处于热或红热状态下未卸窑的熟料直接接触，将与熟料中存在的有害组分f-CaO和游离氧化镁（f-MgO）发生化学反应：