立窑窑内喷水技术原理分析

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表时间:2007-06-29 人气:1

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一、系统原理
　　该喷水装置由高压给水泵、蓄水箱、喷枪、控制系统、测温装置等组成。工作时，测温装置将窑下锥体部位温度测量后，把数据传输给主控制器，主控制器经过换算，向高压给水泵发出工作指令，给水泵接指令后，按设定值向窑内喷入适量的水。整个过程实行闭环控制，控制精度高，能根据各种窑况变化而变化，实现了智能化的喷水，对喷入窑内的水量既不能多也不能少，且保证喷入的水雾化效果好，分布均匀，达到既冷却熟料又回收热能的目的。
　　由于水的热容量大，喷入窑内后与高温熟料直接接触，水则立即被汽化，再加上喷枪结构的特殊设计，使喷入的水接触面积大，与熟料的热交换比较充分，所以熟料能够快速被冷却。
　　整个过程中，熟料向下运动，温度由高到低，得到冷却；风和水汽吸收熟料冷却放出的热量向上运动，温度由低到高，将热量回收到烧成带，帮助煅烧，实现节能。
　　该系统中配置的各种性能优异的传感器件能把受控对象的动态参数及时准确地反馈到控制单元，使喷水状态与立窑的运行状态相对应，实现安全自动喷水。
二、窑内喷水主要技术、经济效益
1、对熟料易磨性的改善：熟料急冷后，性脆，易磨，在同等条件下可提高水泥磨台时产量10-20%。
2、提高熟料强度通常在2-4MPa左右。
3、快速消解游离钙，改善熟料安定性。
4、余热回收可节约烧成煤耗2-7%。
5、提高窑台时产量5-10%：由于余热回收、水煤气反应和入窑冷空气减少，使立窑内烧成带热力强度提高，为快烧创造了条件，同时水气可加速固相反应，可使窑台时产量提高5-10%左右。
6、快速实现急冷，在原有基础上最低可降温度80℃，最高可降低200℃。
7、降低塔篦温度，提高其破碎能力，延长塔篦使用寿命。
8、减少出料点扬尘，有助于环境保护。
　　综上所述，使用喷水系统后，将为厂家带来非常显著的综合效益，经多家用户实践证明，在三个月内可完全收回投入成本，实际使用中可能在不同厂家表现的重点会有所不同。
三、窑内喷水技术的理论分析
1、对游离钙的消解。
　　在多数立窑厂家都存在这样一个问题，每到秋冬季熟料安定性就容易出现不合格现象。冬季空气温度低，窑体散热量也相对较大，熟料冷却应该相对较快。为什么秋冬季熟料安定性反而容易出现不合格？我们认为这种现象有其必然性，其中最重要的原因是秋冬季空气干燥，相对湿度低。空气中的水汽对熟料煅烧、冷却的作用一直被人们忽视。空气中的高温水气对熟料中fCaO消解速度比常温下快几十倍；秋冬季节空气中水汽少，fCaO在窑内消解数量自然就很少。水泥中fCaO在常温下消解往往要几天甚至几十天；水泥沸煮（100℃）安定性试验要3小时才能保证fCaO消解完。一般化学反应随温度提高10度反应速度提高1倍；因此在立窑内喷水，水气与100-500℃的fCaO消解速度比沸煮还要快几十倍，能与水汽接触的fCaO消解可在几分钟内完成。
2、窑内喷水为何能提高立窑熟料质量？
①喷水可大大提高对熟料冷却能力
物质名称空气　水汽　液态水　熟料
热容（KJ/℃?Kg） 1.14 　2.33 　4.18 　　1.09
　　水汽化热：2460 KJ/Kg，1 Kg水由室温（25℃）升至100℃、汽化、再升至1000℃吸热4870KJ；1 Kg空气由室温（25℃）升至1000℃吸热1140KJ。
　　可见用液态水冷却熟料其能力比空气高4倍多，水的传热效率（黑度）也比空气高。
　　假定1 Kg空气熟料喷0.05Kg水，水由室温（25℃）升至100℃，汽化，再升至1350℃吸热243KJ，理论上可降低熟料温度260%。
②急冷比慢冷熟料C3S含量可提高5-10%，且晶体细小有缺陷，活性高。立窑水泥熟料C2S计算含量一般都在50-55%，与旋窑无太大差别，可是立窑熟料强度却比旋窑低5-10MPa。这是为什么？除了生料制备、熟料煅烧工艺技术、装备相对落后等原因外，立窑熟料冷却慢是一个重要原因。旋窑熟料从1450℃冷却到100℃以下只需10-20分钟时间，而立窑熟料则需5小时以上；冷却速度比旋窑慢十几倍，使立窑熟料实际的C3S含量比旋窑低5-10%左右。因此，提高立窑熟料冷却速度是提高立窑熟料质量的重要技术措施。

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