丁奇生，长期从事水泥工业生产方面的设计、研发等工作。崔素萍，长期从事水泥生产教学与科研工作。崔素萍，长期从事水泥工业生产方面的设计、研发等工作。崔素萍，长期从事水泥生产教学与科研工作。王亚丽，长期从事水泥工业生产方面的设计、研发等工作。崔素萍，长期从事水泥生产教学与科研工作。 待修改

1824年10月21日，英国利兹(Leeds)城的泥水匠阿斯普丁(J.Aspdin)获得了英国第5022号的"波特兰水泥"(Portland Cement)专利证书，从此揭开了人工合成无机硅酸盐水硬性胶凝材料的历史，一举成为流芳百世的水泥发明人。然而，水泥的发明是一个渐进的过程，随着社会生产力的发展，水泥生产技术及装备也有一个不断进步、成熟和完善的过程。今天，人们把水泥的生产过程形象地概括为"二磨一烧"，即按一定比例配合的原料，先经粉磨制成生料，再在窑内烧成熟料，最后通过粉磨制成水泥。在这个过程中，窑是核心设备，所以人们在研究水泥技术发展史的时候，往往以窑为代表。当年，阿斯普丁采用的水泥熟料煅烧设备为瓶窑(Bottle Kiln)，其形状像瓶子。回顾过去的190年，水泥熟料煅烧设备先后经历了瓶窑、仓窑、立窑、干法回转窑、湿法回转窑、立波尔窑、悬浮预热窑等发展阶段，然后才研究开发出现在的预分解窑。

悬浮预热技术是指低温粉体物料均匀分散在高温气流之中，在悬浮状态下进行热交换，使物料得到迅速加热升温的技术。预分解(也称窑外分解)技术是指将已经过悬浮预热后的水泥生料，在达到分解温度前，进入到分解炉内与进入炉内的燃料混合，在悬浮状态下迅速吸收燃料燃烧热，使生料中的碳酸钙迅速分解成氧化钙的技术。

预分解窑的关键技术及装备包括旋风筒、换热管道、分解炉、回转窑、冷却机、燃烧器，有人称之为"六位一体"。这些关键技术及装备彼此关联、互相制约，形成了一个完整的热工体系，承担着水泥熟料的预热、分解、煅烧、冷却任务。预分解窑诞生以来的发展、完善、提高，主要是围绕"六位一体"的技术发展和创新进行的。

新型干法水泥技术是以悬浮预热和预分解技术及装备为核心，以先进的环保、热工、粉磨、均化、储运、在线检测、信息化等技术为基础，采用新技术和新材料，节约资源和能源，充分利用废料、废渣，促进循环经济，实现人与自然和谐相处的现代化水泥生产方法。

从发达国家的发展经验来看，水泥工业的可持续发展，不仅需要解决"洁身自好"的清洁生产问题，即成为资源节约型、环境友好型产业(所谓"两型"产业)，还必须向环保型产业转型，成为社会和环境绿色可持续发展离不开的产业。这不是想象，而是国内外水泥工业发展实践所展现和证明的。

在中国，巨大的水泥产业市场培育了今天中国的预分解窑为核心的新型干法水泥生产技术，在广大水泥工作者的不懈探求下，并经业内企业家的大力推动，通过引进先进技术及装备、消化吸收、国产化等过程，具有自主知识产权的预分解窑熟料煅烧技术及装备已经成熟，并正一步一步顺应着世界水泥工业新型干法水泥生产技术及装备的发展潮流--大型化、信息化、节能、环保、安全、生态化，迅猛发展，令人瞩目。

中国建筑材料联合会乔龙德会长指出，中国水泥工业的发展经历了三个时期:一是跟随时期，完全是学习、引进、消化国外先进技术;二是追赶时期，集成创新，真正实现了低成本、国产化，达到了世界先进水平;三是超越和引领时期，今天我们的一些技术水平已经超越了世界先进水平，"过去当徒弟，现在当师傅"。

预分解窑水泥生产技术已在我国水泥工业中确立了主导地位，装备水平已经达到国际先进水平，中国建造的大型现代水泥生产企业不仅在国内淘汰落后的水泥生产企业，而且已经大批量地涉足国外的水泥行业。截至2013年年底，我国共有预分解窑生产线1714条，水泥熟料产能达17亿吨。2013年，我国水泥产量达24.14亿吨，其中预分解窑水泥产量占93%以上，我国水泥产量已超过世界水泥总产量的60%。值得一提的是，中国水泥工程技术已出口包括欧美国家在内的50多个国家和地区;在国际水泥工程建设市场，我国承建的国外工程已占50%以上的份额;截至2013年年底，以EPC和EP总承包模式完成和正在建设的国外水泥生产线已接近200条。

目前，我国水泥工业发展已经进入了一个新阶段--第二代新型干法水泥技术的研发阶段。第二代新型干法水泥技术，是指以悬浮预热和预分解技术为核心，利用现代流体力学、燃烧动力学、热工学、计算流体力学、粉体工学等现代科学理论和技术，并采用计算机及其网络化信息技术进行水泥工业生产的综合技术。其主要产品为波特兰体系胶凝物质，具有"协同处置"废弃物、充分利用余热、发展低碳技术、高效防治污染物排放、减少CO2排放的功能，其产业不但可为国民经济建设提供高质量基础原材料，而且逐步发展成新型社会环保产业的一员。

为了适应我国水泥工业的发展趋势，总结水泥预分解窑煅烧技术及装备，我们编著了本书，力求全面介绍水泥预分解窑生产相关的最新技术及装备，尤其介绍了水泥工作者普遍关注的水泥窑低温余热发电、水泥窑协同处置城市生活垃圾和城市污泥、水泥窑减排氮氧化物等技术及装备的现状、展望。在内容上，既有必要的基本知识、理论阐述，同时更注重介绍水泥预分解窑系统相关的设计选型、实际操作要点和实践经验等实用性知识，以期对广大水泥工作者提供一定的帮助和启发。

本书由丁奇生策划，提出编著大纲，并负责全书的审稿、统稿。本书共分十二章，各章编著人员如下:第一章王亚丽、吕秋瑞;第二章丁奇生;第三章孙德群、陈建南、丁苏东、丁奇生、向泽强;第四章丁奇生;第五章丁奇生;第六章陈建南;第七章潘炯、丁奇生、陈建南、刘玲玲;第八章焦永道;第九章丁奇生、王亚丽、崔素萍、赵珏;第十章丁奇生、王亚丽、崔素萍、侯伟芳、陈梦梦;第十一章丁奇生、崔素萍、王亚丽、马海峰、吴晨光;第十二章贾庆国、丁奇生、陈建南、王亚丽、郭志伟、陈新中、田国兰、张扬。

本书的编著参考了相关的文献资料，汲取了众多同行的精华思想，主要的参考资料已列在书后参考文献中，在此特向文献的作者致以诚挚的谢意!

本书在编著过程中，得到了业界同仁的关心和鼎力支持，在此表示衷心的感谢!

由于编著者水平有限及时间仓促，书中难免存在不妥之处，恳请广大读者批评和指正。

编著者

2014年6月

本书对水泥预分解窑煅烧技术进行了全面、系统的介绍，主要包括预分解窑系统的基本知识和基本理论;工艺设计方案与设备选型;主要设备的类型、结构、工作原理、主要参数、操作方法、日常维护及管理、常见故障及其排除方法等。本书尤其针对水泥预分解窑协同处置废弃物的技术优势，详细介绍了城市生活垃圾、城市污泥的处置工艺、应用实例及展望;针对如何减排NOx，详细介绍了预分解窑减排NOx的技术和进展、国外的技术及实例等。 本书可供水泥生产企业的技术人员、管理人员、相关岗位员工阅读使用，从事水泥科研开发、工程设计的科技人员也可参考，高等院校相关专业师生可用作教学参考读物。

《水泥预分解窑煅烧技术及装备》一书内容翔实丰富，深入浅出，重点突出了实用性，又保持了必要的系统性、完整性。 待修改

第一章水泥熟料

第一节水泥的发明

一、胶凝材料发展简史

二、现代水泥的发明

第二节水泥熟料的组成

一、水泥熟料的化学组成

二、水泥熟料的矿物组成

第三节水泥熟料的形成过程

一、生料的干燥与脱水

二、碳酸盐分解

三、固相反应

四、液相的形成与熟料的烧结

五、熟料的冷却

第四节水泥熟料的煅烧过程

一、熟料在回转窑内的煅烧

二、熟料形成热

三、回转窑内热经济分析

四、回转窑煅烧对熟料质量的影响

第五节水泥熟料的特性及分析方法

一、水泥熟料的结构特征及分析方法

二、水泥熟料的水化特征

三、影响水泥水化速率的因素

第二章水泥窑的演变

第一节瓶窑与仓窑

一、瓶窑

二、仓窑

第二节立窑

一、立窑的发明

二、立窑水泥在我国的发展

三、立窑煅烧技术及装备在我国的发展

四、我国立窑水泥的逐步退出

第三节干法回转窑

一、干法中空回转窑

二、余热锅炉窑

三、干法长窑

第四节湿法回转窑

一、湿法回转窑的诞生

二、湿法回转窑的特点

三、湿法回转窑在我国的发展与淘汰

第五节立波尔窑

一、立波尔窑的诞生

二、立波尔窑的特点

第六节预分解窑

一、悬浮预热窑

二、预分解窑的发明

三、预分解窑技术

四、第二代新型干法水泥技术

第三章预分解窑技术及装备

第一节旋风预热器

一、预热器的作用

二、预热器的列数

三、预热器的级数

四、旋风筒

五、换热管道、撒料装置的作用及结构

六、换热管道中锁风翻板阀的作用及结构

七、提高预热器热效率的途径及预热器的发展趋势

第二节分解炉

一、分解炉的作用

二、分解炉种类及原理

三、分解炉技术的发展方向

四、对分解炉的要求

五、分解炉内碳酸盐分解、煤粉燃烧

六、燃无烟煤分解炉的开发设计

七、燃无烟煤与低NOx主流炉型

第三节回转窑

一、回转窑的工作流程

二、回转窑的设备组成

三、回转窑内气固两相传热、固相反应

四、回转窑内物料的运动时间计算

五、回转窑的生产能力计算

第四节篦式冷却机

一、水泥熟料冷却技术的发展

二、篦式冷却机的作用

三、对篦式冷却机的要求

四、篦式冷却机的工作原理

五、篦式冷却机的主要设计参数

六、篦式冷却机的结构

七、国内外几种冷却机的特点

第五节多通道燃烧器

一、水泥窑用燃烧器的发展

二、煤粉气流的着火、燃烧及影响因素

三、热回流和浓缩燃烧技术

四、多通道煤粉燃烧器的燃烧机理

五、多通道煤粉燃烧装置的构成和操作使用

第六节增湿塔

一、增湿塔的作用

二、增湿塔的工作原理

三、增湿塔的布置位置

四、增湿塔的喷雾系统

第七节窑尾烟室、窑头罩及三次风管

一、窑尾烟室

二、三次风管

三、窑头罩

第八节预分解窑系统主机设备配置

第四章煤粉制备技术及装备

第一节煤的组成与特性

一、煤的岩相组成与化学结构

二、煤质的鉴定指标

三、煤质指标的表示方法

四、煤的燃烧特性及其分析方法

五、煤中矿物质及其对水泥熟料煅烧的影响

第二节预分解窑用煤

一、煤的分类

二、煤的质量控制

三、煤的品质指标

四、煤粉在预分解窑系统的燃烧进程

五、煤的挥发分对预分解窑煅烧的影响

六、预分解窑使用无烟煤

第三节煤粉制备

一、煤粉的制备及意义

二、原煤的易磨性

三、煤粉细度

第四节煤粉制备系统的设计

一、煤粉制备系统煤磨的选择

二、煤粉制备系统设计规范

三、煤粉制备工艺与系统主机配置

第五节煤磨系统的安全运行

一、系统操作的安全注意事项

二、安全措施

三、安全检查

四、应急处理

五、消防要求

六、日常维护及保养

第五章水泥窑用耐火材料

第一节预分解窑对耐火材料的要求

一、窑温较高的影响

二、窑速较快的影响

三、碱等挥发性组成侵蚀的影响

四、窑系统结构复杂的影响

五、节能要求的影响

第二节碱性耐火材料的损坏机理

一、熟料熔体渗入

二、碱盐渗入

三、还原和还原-氧化反应

四、过热

五、热震

六、机械应力

七、磨刷

第三节水泥窑用碱性耐火材料品种和特征

一、镁铬砖

二、白云石砖

三、尖晶石砖

四、高铝砖

五、黏土砖

六、耐火浇注料

第四节隔热材料

一、硅酸钙板的性能指标

二、隔热砖的性能指标

三、保温涂料性能指标

第五节耐火材料的选择与砌筑

一、预分解窑系统配套窑衬材料选择

二、大型预分解窑用耐火材料选择

三、耐火砖砌筑要求

四、耐火浇注料施工要求

第六节耐火材料的维护

一、减缓衬体受力

二、减少生产事故

三、稳定窑系统热工制度

第七节水泥窑用耐火材料的发展趋势

一、内衬材料的发展

二、各种碱性砖的技术发展过程

三、内衬材料的技术发展趋势

四、展望

……

第六章预分解窑的操作与维护

第七章水泥窑余热发电

第八章水泥窑除尘技术及装备

第九章水泥窑协同处置城市生活垃圾

第十章水泥窑协同处置城市污泥

第十一章水泥窑减排NOx

第十二章预分解窑系统热工标定实例与先进生产线实例

参考文献

《水泥煅烧技术及设备》较全面地介绍了水泥煅烧工艺及设备，重点介绍了回转窑煅烧工艺、熟料烧成原理、回转窑结构、回转窑工作原理、回转窑操作、煤粉燃烧器、熟料冷却系统、预分解窑系统、耐火材料的选用、熟料煅烧的节能和环保等内容。该书内容丰富、新颖、完整，观点明确，论述清楚，具有较强的实用性和可操作性。每章有简介、小结和思考题，并提供了阅读材料。

《水泥煅烧技术及设备》可作为高等职业、中等职业和技工学校无机非金属材料专业及相关专业的教材，也可作为水泥企业的领导、管理人员、技术人员、岗位操作人员学习及企业职工培训、继续学习的教材。

1 绪论

1.1 水泥回转窑煅烧技术发展概况

1.1.1 湿法及半干法煅烧技术

1.1.2 新型干法水泥煅烧技术

1.2 我国水泥工业的现状

1.3 我国水泥工业的发展方向

思考题

2 水泥熟料煅烧工艺

2.1 水泥窑的作用和分类

2.1.1 水泥窑的作用

2.1.2 水泥窑的分类

2.2 水泥熟料煅烧工艺流程-

2.2.1 湿法回转窑煅烧工艺.

2.2.2 带料浆蒸发机回转窑

2.3 普通干法回转窑煅烧工艺

2.3.1 中空干法回转窑

2.3.2 立波尔窑

2.4 水泥窑纯低温余热发电技术'

2.4.1 水泥工业低温余热的特征

2.4.2 纯低温余热发电技术原理及主要类型

2.4.3 我国纯低温余热发电技术应用现状

2.4.4 纯低温余热发电系统的特点

2.5 立窑煅烧工艺

2.5.1 立窑煅烧工艺流程

2.5.2 立窑生产的特点

思考题

3 水泥熟料的煅烧

3.1 煅烧过程物理化学变化

3.1.1 干燥

3.1.2 粘土脱水

3.1.3 碳酸盐分解

3.1.4 固相反应

3.1.5 熟料烧成

3.1.6 熟料的冷却

3.2 熟料形成热

3.2.1 熟料形成过程的热效应

3.2.2 各熟料矿物形成热

3.2.3 生成1kg熟料的理论热耗

3.2.4 熟料热耗

思考题

4 回转窑的工作原理

4.1 回转窑的功能

4.2 回转窑的发展和变化

4.3 水泥熟料在窑系统内的形成过程

4.3.1 干燥带

4.3.2 预热带

4.3.3 碳酸盐分解带

4.3.4 放热反应带(或称过渡带)

4.3.5 烧成带(或称烧结带)

4.3.6 冷却带

4.4 物料在回转窑内的运动

4.5 各种类型回转窑熟料煅烧进程分析

4.6 气体在回转窑内的运动

4.7 燃料在回转窑内的燃烧

4.7.1 煤粉在回转窑内的燃烧过程

4.7.2 火焰温度及其影响因素

4.8 水泥回转窑对火焰的要求

4.8.1 火焰形状

4.8.2 火焰性能

4.9 窑的发热能力和燃烧带的热力强度

4.9.1 窑的热容量

4.9.2 燃烧带的热力强度

4.10 回转窑内的传热

4.10.1 回转窑内的传热方式

4.10.2 简化分析回转窑内的传热

4.10.3 湿法回转窑链条带的传热

4.11 回转窑热经济分析

4.11.1 热耗与热效率

4.11.2 热损失原因分析

4.11.3 减少回转窑热损失的途径

思考题

5 回转窑结构

5.1 窑体的结构

5.1.1 筒体

5.1.2 筒体刚度

5.2 支承装置

5.2.1 轮带的型式

5.2.2 托轮与窑体窜动

5.3 挡轮

5.3.1 不吃力挡轮

5.3.2 吃力挡轮

5.3.3 液压挡轮

5.4 传动装置

5.4.1 传动装置的作用和组成

5.4.2 大齿轮安装

5.4.3 传动装置的特点

5.4.4 传动方式

5.4.5 传动装置的维护

5.5 密封装置

5.5.1 密封装置的要求

5.5.2 密封装置形式及特点

5.5.3 密封装置维护

5.6 喂料装置

5.6.1 干法喂料机

5.6.2 湿法喂料机

5.6.3 窑中喂料

5.7 回转窑内热交换装置

5.7.1 链条

5.7.2 链条的传热面积

5.7.3 链条的悬挂密度

5.7.4 链条的布挂

5.7.5 悬挂链条注意事项

5.7.6 料浆过滤预热器

5.8 煤粉制备系统

5.8.1 风扫煤磨系统

5.8.2 辊磨

5.9 润滑

5.9.1 摩擦、磨损与润滑作用

5.9.2 润滑方法

5.9.3 润滑剂

5.9.4 水泥煅烧设备润滑系统故障特点

5.9.5 水泥煅烧设备常用润滑方式及润滑油

5.9.6 加强水泥煅烧设备润滑途径

思考题

6 煤粉燃烧器

6.1 燃烧器发展简介

6.2 单通道燃烧器

6.3 多通道燃烧器

6.3.1 三通道煤粉燃烧器工作原理

6.3.2 几种多通道煤粉燃烧器介绍

6.4 多通道燃烧器的功能

6.5 多通道燃烧器的方位调节

6.5.1 喷煤管中心在窑口截面上的坐标位置

6.5.2 喷煤管端部伸到窑口的距离

6.5.3 喷煤管中心线与回转窑内衬的交点

6.6 多通道燃烧器的操作

6.7 四通道煤粉燃烧器使用效果评价

6.8 燃烧器常见故障及处理

思考题

7 熟料冷却机

7.1 对熟料冷却机的要求

7.2 冷却机的发展

7.2.1 冷却机的发展历程

7.2.2 篦式冷却机的技术进步

7.2.3 推动篦式冷却机的发展

7.3 筒式熟料冷却机

7.3.1 单筒式冷却机

7.3.2 多筒式冷却机

7.3.3 新型多筒式冷却机

7.4 篦式冷却机

7.4.1 振动篦式冷却机

7.4.2 回转篦式冷却机

7.4.3 推动篦式冷却机

思考题

8 回转窑操作

8.1 回转窑看火操作的基本知识及主要任务

8.1.1 看火的基本常识和内容

8.1.2 看火操作具体任务

8.2 回转窑操作的安全知识

8.3 回转窑操作交接班制度

8.4 开窑点火与挂窑皮

……

9 悬浮预热器窑

10 预分解窑

11 水泥窑用耐火材料及其砌筑

12 水泥熟料煅烧的节能与环保

参考文献