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原料煅烧竖窑的窑内物料煅烧特性
  • 作者:江宣    来源:江苏江能新材料科技有限公司    时间:2022/9/29    点击:1604

  竖窑(亦称立窑,瓶子窑)是用来锻烧耐火原料及石灰的窑炉。


  竖窑的优点:设备简单、投资少、单位成品所消耗的燃料少、成本低、单位容积利用系数大、设备本身占地面积小等。缺点:窑内温度分布不均匀,因此容易产生欠烧和过烧品;使用焦炭或无烟煤作燃料时,灰分污染产品;对入窑的原料块度有一定的限制,碎料(<30mm)不能用在竖窑锻烧,造成了资源的浪费,而且竖窑的生产能力也较小,劳动条件较差。


  从竖窑的发展来看,最初是人工操作,自然通风,定时加出料。随着生产技术的发展,为提高产量、质量、改善劳动条件、提高生产效率、降低燃料消耗,逐步实现了机械化通风、机械化加料和出料、水冷炉壁、密闭装置等类型的机械化竖窑,使竖窑不断改进,以适应生产的现代化。


竖窑内各带的作用

  (1)原料在竖窑内需历经三带:预热带、煅烧带、冷却带。


  (2)在预热带的原料借助于烟气的热量进行预热;在烧带的原料借助于燃料燃烧所放出的热量进行煅烧;在冷却带已煅烧好的原料与鼓入的冷却空气进行热交换,原料被冷却,而空气被加热后进入煅烧带供助燃用。由于在预热带和冷却带按逆流方式进行热交换,热量得到较好利用。因此,竖窑与其它类型窑比较,有较高的热效率。原料在窑内的停留时间有重要意义,如果停留时间短,就会影响煅烧质量;停留时间过长,将使窑的产量降低,热耗增加,有时也会影响产品质量。因此,原料在窑内的停留时间必须与窑内传热情况相配合。如能适当提高锻烧温度,加大气流速度,减少原料块度等,均可加速传热速率,缩短原料在窑内的停留时间,提高窑的产量。

 

竖窑内物料的运动方式


  (1)在竖窑中物料与气流呈逆向运动。物料在竖窑中运动的原因有两种:一种是由于物料在煅烧过程中的收缩而引起上层物料(预热带与锻烧带)的运动;另一种是由于下部物料的卸出而引起全窑物料的运动。因此,预热带上层的物料就包含了全部收缩运动与出料运动(而冷却带几乎只有出料运动)。在混料窑中应当包括燃料燃尽所引起的收缩运动。


  (2)竖窑中的空气由窑底部鼓入或吸入,烟气由上部经烟囱排出。气体在穿过散状料层时,阻力损失很大,每米散状料层阻力可达800〜1000Pa。因此,研究竖窑内气体运动,对于保证煅烧带燃料燃烧所需空气量的供应、气体在窑断面上的合理分布、降低气体流动过程的阻力损失、保证竖窑产量、质量等方面都是有意义的。


  1)竖窑产量与鼓风条件的关系:在竖窑断面固定不变时,若空气流量增加,则气流速度加快;由于空气量增大,燃料燃烧速度加快;同时,气流与物料间对流换热増强,从而加快了物料预热、煅烧及冷却过程,窑的产量、煅烧物料质量都可以提高。竖窑一般选用高压离心式鼓风机或罗茨鼓风机。为减少动力消耗,在实际操作中应确定较为经济合理的气流速度。


  2)竖窑断面上的气流分布:由于窑中物料堆积方式不同,将明显影响气体流动过程中的阻力损失。在靠近窑壁处,物料堆积与窑壁之间的孔隙率较物料之间堆积的孔隙率大,加之物料收缩造成环形缝隙,使气流较易从周边通过,即在窑的同一断面上,周边气流的分配较中心处为多。由于气流分配不均匀,致使物料在窑的同一断面煅烧不均匀,这一现象称为窑壁效应。由于断面上的气流不均匀分布,影响锻烧带物料在竖窑中的位置与形状。


  例如,用固体燃料的混级料,由于气流易于从周边通过,周边燃料就较早点燃,且燃烧速度较快;而中心由于流体阻力大,气流不易通过,需较晚才能点燃,燃烧过程也进行得较缓慢,从而形成“碗状”煅烧带。随着鼓风压力的提高,空气供应量充分,整个煅烧带将向上移动,并相应缩短;但其周边上火仍比中心处快,故仍呈“碗状”。若窑内阻力很大,鼓风压力低,空气供给不足,则煅烧带向下移动,并且拉长。这样不仅降低了煅烧温度,而且冷却带变短,影响物料的煅烧与冷却。


  为克服上述现象,应増加周边流体阻力,均衡窑断面通风。为此,必须进行合理布料,即将碎料布于周边,以增加阻力,同时应减少周边燃料量,以降低温度。


  为了保证窑内气体正常流动,并维持锻烧带所需空气量,可采用三种不同的通风方式:第一种为压入通风,即用风机由窑底鼓入空气,在窑内形成正压;第二种为抽出通风,由窑顶抽风,在窑内形成负压;第三种为均衡通风,即由窑底进行鼓风,窑顶进行抽风,在窑内形成既有正压区,又有负压区,并在窑的一定高度处形成零压面的压力制度。一般机械化竖窑采用第一种通风形式,而自然通风竖窑为第二种方式。


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