1)物料分散。換熱80%在入口管道內(nèi)進(jìn)行的。喂人預(yù)熱器管道中的生料，在與高速上升氣流的沖擊下，物料折轉(zhuǎn)向上隨氣流運(yùn)動(dòng)，同時(shí)被分散。

2)氣固分離。當(dāng)氣流攜帶料粉進(jìn)入旋風(fēng)筒后，被迫在旋風(fēng)筒筒體與內(nèi)筒(排氣管)之間的環(huán)狀空間內(nèi)做旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，并且一邊旋轉(zhuǎn)一邊向下運(yùn)動(dòng)，由簡(jiǎn)體到錐體，一直可以延伸到錐體的端部，然后轉(zhuǎn)而向上旋轉(zhuǎn)上升，由排氣管排出。

3)預(yù)分解。預(yù)分解技術(shù)的出現(xiàn)是水泥煅燒工藝的一次技術(shù)飛躍。它是在預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)窯之間增設(shè)分解爐和利用窯尾上升煙道，設(shè)燃料噴入裝置，使燃料燃燒的放熱過(guò)程與生料的碳酸鹽分解的吸熱過(guò)程，在分解爐內(nèi)以懸浮態(tài)或流化態(tài)下迅速進(jìn)行，使人窯生料的分解率提高到90%以上。將原來(lái)在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行的碳酸鹽分解任務(wù)，移到分解爐內(nèi)進(jìn)行;燃料大部分從分解爐內(nèi)加入，少部分由窯頭加入，減輕了窯內(nèi)煅燒帶的熱負(fù)荷，延長(zhǎng)了襯料壽命，有利于生產(chǎn)大型化;由于燃料與生料混合均勻，燃料燃燒熱及時(shí)傳遞給物料，使燃燒、換熱及碳酸鹽分解過(guò)程得到優(yōu)化。因而具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗等一系列優(yōu)良性能及特點(diǎn)。

(5)水泥熟料的燒成。生料在旋風(fēng)預(yù)熱器中完成預(yù)熱和預(yù)分解后，下一道工序是進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行熟料的燒成。

1)干燥與脫水。

①干燥：人窯物料當(dāng)溫度升高到100～150℃時(shí)，生料中的自由水全部被排除，特別是濕法生產(chǎn)，料漿中含水量為32%～40%，此過(guò)程較為重要。而干法生產(chǎn)中生料的含水率一般不超過(guò)1.0%。

②脫水：當(dāng)入窯物料的溫度升高到450℃，黏土中的主要組成高嶺土(AI2O3.2SiO2.2H2O)發(fā)生脫水反應(yīng)，脫去其中的化學(xué)結(jié)合水。此過(guò)程是吸熱過(guò)程。脫水后變成無(wú)定形的三氧化三鋁和二氧化硅，這些無(wú)定形物具有較高的活性。

2)碳酸鹽分解。當(dāng)物料溫度升高到600℃時(shí)，石灰石中的碳酸鈣和原料中夾雜的碳酸鎂進(jìn)行分解，在CO2分壓為一個(gè)大氣壓下，碳酸鎂和碳酸鈣的劇烈分解溫度分別是750℃和900℃。

碳酸鈣的分解過(guò)程是一個(gè)強(qiáng)吸熱過(guò)程(1645kj/kg)，是熟料形成過(guò)程中消耗熱量最多的一個(gè)工藝過(guò)程;該過(guò)程的燒失量大，在分解過(guò)程中放出大量的CO2，使CaO疏松多孔，強(qiáng)化固相反應(yīng)。

3)固相反應(yīng)。

①反應(yīng)過(guò)程：從原料分解開(kāi)始，物料中便出現(xiàn)了性質(zhì)活潑的游離氧化鈣，它與生料中的SiO2、AI2O3、Fe2O3進(jìn)行固相反應(yīng)，形成熟料礦物。

②影響固相反應(yīng)的主要因素：生料細(xì)度及其均勻程度;溫度對(duì)固相反應(yīng)的影響。

4)熟料燒結(jié)。水泥熟料主要礦物硅酸三鈣的形成需在液相中進(jìn)行，液相量一般為22%～26%。

該反應(yīng)稱為燒結(jié)反應(yīng)，它是在1300～1450～1300℃范圍內(nèi)進(jìn)行，故稱該溫度范圍為燒成溫度范圍;在1450℃時(shí)反應(yīng)迅速，故稱該溫度為燒成溫度。為使反應(yīng)完全，還需有一定的時(shí)間，一般為15～25min。

(6)熟料冷卻。熟料冷卻時(shí)需急速冷卻，其目的和作用是：①為了防止C3S在1250℃時(shí)分解出現(xiàn)二次游離氧化鈣，降低熟料的強(qiáng)度。②為了防止C2S在500℃時(shí)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生“粉化”現(xiàn)象;③防止C3S晶體長(zhǎng)大而強(qiáng)度降低且難以粉磨。④減少M(fèi)gO晶體析出，使其凝結(jié)于玻璃體中，避免造成水泥安定性不良;⑤減少C3S晶體析出，不使水泥出現(xiàn)快凝現(xiàn)象，并提高水泥的抗硫酸鹽性能;⑥使熟料產(chǎn)生應(yīng)力，增大熟料的易磨性。

(7)水泥粉磨。水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗電最多的工序。

熟料從料倉(cāng)中取出并送到給料倉(cāng)，在進(jìn)入熟料磨機(jī)之前與石膏和添加劑進(jìn)行配比混合。在熟料粉磨過(guò)程中，熟料與其他原料被一同磨成細(xì)粉，多達(dá)5%的石膏或附加的硬石膏被添加進(jìn)來(lái)，以控制水泥的凝固時(shí)間，同時(shí)加入的還有其他化合物，例如用來(lái)調(diào)節(jié)流動(dòng)性或者含氣量的化合物。很多工廠使用滾式破碎機(jī)來(lái)獲取可減小到預(yù)定尺寸的熟料和石膏，這些材料隨后被送人球磨機(jī)(旋轉(zhuǎn)式、垂直鋼筒，內(nèi)含鋼合金滾珠)進(jìn)行余下的粉磨加工。

粉磨過(guò)程在封閉系統(tǒng)中進(jìn)行，該系統(tǒng)配備了一個(gè)空氣分離機(jī)，用來(lái)按大小將水泥顆粒分開(kāi)，沒(méi)有完全磨細(xì)的材料被重新送進(jìn)該系統(tǒng)。

(二)新型干法水泥節(jié)能降耗技術(shù)

1.新技術(shù)、新裝備

目前有幾項(xiàng)新技術(shù)已基本成熟，應(yīng)當(dāng)予以高度關(guān)注。

(1)余熱發(fā)電技術(shù)。在我國(guó)水泥窯余熱發(fā)電是應(yīng)用最廣泛、最有成效的一項(xiàng)技術(shù)，可使新型干法水泥生產(chǎn)線的熱利用效率由原來(lái)的60%提高到90%以上，而且可解決該生產(chǎn)線60%以上的用電量。目前已有54%的新干窯裝備了余熱發(fā)電設(shè)施，約680套，總計(jì)年回收電量330億kWh，節(jié)省標(biāo)煤1160萬(wàn)t。噸熟料的平均發(fā)電量已達(dá)34kWh，較先進(jìn)的企業(yè)已超過(guò)40kWh。

(2)變頻節(jié)能技術(shù)。目前有很多生產(chǎn)線對(duì)窯尾高溫風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，由液偶調(diào)速改為變頻調(diào)速，投資100萬(wàn)～200萬(wàn)元，可使熟料綜合電耗下降2kWh/t左右，這項(xiàng)技術(shù)還可廣泛運(yùn)用于容量較大、系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大或設(shè)備對(duì)啟動(dòng)規(guī)程有特殊要求的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)變頻軟啟動(dòng)，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，并可節(jié)電25%左右。

(3)節(jié)能粉磨技術(shù)。改變以球磨機(jī)、管磨機(jī)為主的粉磨工藝，采用性能先進(jìn)的、以料層擠壓粉磨工藝為主的輥式磨機(jī)、輥壓機(jī)及輥筒磨機(jī)等技術(shù)裝備，通常可使粉磨工藝節(jié)電30%～40%，使水泥綜合電耗下降20%～30%。

2.內(nèi)部挖潛，降低現(xiàn)有生產(chǎn)線的能耗指標(biāo)

在現(xiàn)有生產(chǎn)裝備基礎(chǔ)上，通過(guò)針對(duì)性的工藝技術(shù)改造，輔以技術(shù)優(yōu)化和調(diào)整，充分發(fā)揮生產(chǎn)線的潛力，最大限度地降低生產(chǎn)線的能耗指標(biāo)。這對(duì)于我國(guó)目前新型干法水泥工藝的整體狀況顯得尤為重要，絕大多數(shù)的中小型水泥企業(yè)雖然裝備相對(duì)比較先進(jìn)，但由于管理和技術(shù)上存在的差距，其生產(chǎn)線的技術(shù)水平完全沒(méi)有發(fā)揮，生產(chǎn)不正常、能耗指標(biāo)居高不下的現(xiàn)象比較普遍，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益的下滑，特別需要這方面的管理和技術(shù)上的支持。一般對(duì)于這種生產(chǎn)線，通過(guò)1～2次的檢修，再進(jìn)行一個(gè)月左右時(shí)間的優(yōu)化和調(diào)整即可達(dá)到預(yù)期效果，能耗指標(biāo)可以達(dá)到國(guó)內(nèi)比較先進(jìn)的水平，整個(gè)過(guò)程的投入在100萬(wàn)元以內(nèi)，但實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。另外，加強(qiáng)內(nèi)部管理、強(qiáng)化員工的節(jié)能意識(shí)對(duì)于任何行業(yè)都非常重要，水泥企業(yè)也要加強(qiáng)這方面的宣貫，盡快培養(yǎng)員工節(jié)約“每一度電、每一鍬煤、每一滴水”的意識(shí)。

3.新型干法水泥生產(chǎn)線能耗潛力的挖掘

(1)降低煤耗的途徑。煤耗的高低反映了水泥熟料生產(chǎn)過(guò)程中的熱利用狀況，新型干法水泥熟料生產(chǎn)線的熱量主要來(lái)自煤粉燃燒熱，一般新型干法水泥生產(chǎn)線熱利用效率為50%～60%，國(guó)內(nèi)熱耗較低的5000t/d生產(chǎn)線熟料熱量消耗的組成見(jiàn)表4-5。

通過(guò)表4-5不難發(fā)現(xiàn)，除熟料形成熱外，熱量主要消耗在預(yù)熱器和冷卻機(jī)出口廢氣、出冷卻機(jī)熟料帶走的熱量以及系統(tǒng)表面散熱損失，占了熟料總消耗熱量的94.5%。因此降低生產(chǎn)線熟料煤耗，應(yīng)當(dāng)在預(yù)熱器出口溫度、冷卻機(jī)出口溫度、出冷卻機(jī)熟料溫度以及系統(tǒng)保溫等方面尋求改進(jìn)。

通常預(yù)熱器出口溫度下降10℃，每噸熟料可節(jié)省1kg標(biāo)準(zhǔn)煤，國(guó)內(nèi)比較先進(jìn)的生產(chǎn)線預(yù)熱器出口溫度一般在300～330℃，但大多數(shù)生產(chǎn)線的預(yù)熱器出口溫度都存在偏高的現(xiàn)象，有的達(dá)到了380℃，甚至400℃以上，如通過(guò)技術(shù)改進(jìn)使這些生產(chǎn)線的預(yù)熱器出口溫度降低50℃，則每噸熟料可節(jié)約5kg標(biāo)準(zhǔn)煤，約降低成本3.5元。降低預(yù)熱器出口溫度的關(guān)鍵在于提高其換熱效率，即提高各級(jí)旋風(fēng)筒之間的溫度降。國(guó)內(nèi)先進(jìn)生產(chǎn)線冷卻機(jī)出口溫度在250℃左右，出冷卻機(jī)熟料溫度為80～100℃，但一些生產(chǎn)線出冷卻機(jī)廢氣溫度達(dá)到300～350℃，甚至更高，熟料溫度達(dá)到200℃，如廢氣溫度降低50c、熟料溫度降低100℃，每噸熟料可節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤約5kg。降低出冷卻機(jī)廢氣溫度和熟料溫度的關(guān)鍵在于提高冷卻機(jī)的冷卻效率和熱回收效率。

(2)降低電耗的途徑。在水泥單位產(chǎn)品電耗中，有60%～70%消耗在對(duì)原料、燃料和水泥熟料的粉磨工藝上，應(yīng)當(dāng)特別重視磨機(jī)的電耗指標(biāo)，降低磨機(jī)電耗的重點(diǎn)在于提高和穩(wěn)定磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，并降低磨機(jī)主電動(dòng)機(jī)功率。各類風(fēng)機(jī)的電力消耗約占水泥單位產(chǎn)品電耗的25%，控制好大型風(fēng)機(jī)的功率是降低水泥綜合電耗的另一重點(diǎn)，關(guān)鍵在于減少系統(tǒng)漏風(fēng)，降低系統(tǒng)阻力。