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第1篇 新型干法水泥生产技术机理1

第1章 悬浮预热系统的发展与工艺原理3

1.1　预热器的发展3

1.1.1 最早的旋风预热器专利3

1.1.2 洪堡型旋风预热器4

1.1.3 其他形式旋风预热器5

1.1.4 逆流式立筒悬浮预热器6

1.1.5 旋风悬浮预热器与逆流式立筒悬浮预热器比较7

1.1.6 我国预热器开发及使用情况7

1.2　预热器的工艺原理8

1.2.1 悬浮预热器的功能与特点8

1.2.2 旋风筒9

1.2.3 换热管道结构和功能16

1.2.4 影响旋风预热器换热因素分析17

参考文献20

第2章 分解炉21

2.1　SF系列分解炉21

2.1.1　SF分解炉21

2.1.2 NSF分解炉23

2.1.3　C-SF分解炉23

2.1.4 我国SF分解炉发展情况24

2.1.5　CDC分解炉24

2.2 日本川崎重工KSV分解炉系列29

2.2.1 川崎重工KSV分解炉29

2.2.2　N-KSV分解炉30

2.3　DD分解炉31

2.4.1 分解炉的改造34

2.4　ILC分解炉34

2.4.2 改造后的分解炉性能评述35

2.4.3 窑内熟料结蛋原因分析及解决措施35

2.5　RSP分解炉系列36

2.5.1　RSP分解炉36

2.5.2　RSP/F分解炉39

2.6　新型分解－预烧系统的研究与应用41

2.6.1 高产、高稳定性预分解系统41

2.6.2 劣质及无烟煤分解炉烧成装置41

2.6.3 高原型煤种普适性水泥熟料循环煅烧系统（简称：循环预烧系统）44

参考文献46

3.1.1 回转窑的功能48

3.1.2 回转窑的发展过程48

第3章 回转窑48

3.1 回转窑的功能与发展48

3.2 回转窑物料的煅烧进程49

3.2.1 窑内物料填充率49

3.2.2 窑的斜度49

3.2.3 窑的转速50

3.3　窑内物料负荷率、滞留时间与运动速度之间关系及计算方法50

3.4　水泥回转窑安装验收规范51

3.4.1 核对基础及基础划线51

3.4.2　窑体轴线安装要求52

3.4.3 传动装置安装要求54

3.4.4 支承装置安装要求54

3.5　水泥回转窑用耐火材料55

3.4.5 砌砖前试运转时间55

3.5.1 耐火材料的结构性能56

3.5.2 水泥工业常用的耐火材料及发展58

3.5.3 新型干法水泥窑对耐火材料的要求61

3.5.4 新型干法水泥窑用耐火材料配套设计原则63

3.5.5 窑衬升温要求及砌筑技术64

3.6　水泥回转窑余热利用的途径66

3.6.1 烟气余热的利用66

3.6.2 熟料余热的利用67

3.6.3 窑体散热损失的减少和散热的利用67

3.6.4 工艺回收利用余热67

3.7　水泥窑炉系统产量的理论分析68

参考文献72

第4章 冷却机73

4.1　冷却机的分类与发展73

4.1.1 熟料冷却机的分类与发展73

4.1.2 冷却机的要求74

4.1.3 冷却机的结构与工作原理75

4.2　几种典型的冷却机的介绍及评价87

4.2.1 富乐型水平推动箅式冷却机冷却系统88

4.2.2　Claudius Peters冷却机90

4.2.3　CP冷却机的特点91

4.2.4　IKN悬摆式冷却机94

4.2.5　NC型高效推动箅式冷却机97

参考文献102

5.1.1 燃烧器的分类103

5.1　燃烧器的分类及其发展103

第5章 燃料燃烧器103

5.1.2 煤粉燃烧器的发展104

5.2　燃烧器的工作原理109

5.2.1 旋流燃烧器的旋流理论109

5.2.2 速差射流煤粉燃烧器原理111

5.2.3 煤粉燃烧器的稳燃技术112

5.3　清洁燃烧与无烟煤燃烧技术113

5.3.1 煤粉高效洁净燃烧技术及烟气净化技术现状113

5.3.2 低污染燃烧技术114

5.3.3 无烟煤燃烧技术114

参考文献117

第2篇 新型干法水泥生产系统理论及工程研究119

6.1.1 石灰质原材料121

6.1　原材料选择121

第6章 低环境负荷型水泥熟料的制备技术121

6.1.2 黏土质原料124

6.1.3 校正原料126

6.1.4 晶种和矿化剂127

6.1.5 微量元素129

6.2　生料的易烧性129

6.2.1 易烧性定义129

6.2.2 影响生料易烧性的主要因素130

6.3　熟料矿物组成和率值130

6.3.1 熟料氧化物组成及作用130

6.3.2 熟料矿物组成131

6.3.3 熟料率值136

6.3.4 熟料矿物优化设计139

6.4.1 高活性钙理论142

6.4　低环境负荷水泥熟料体系设计理论基础142

6.4.2 低燃值理论143

6.4.3 矿化晶种理论144

6.4.4 微量元素理论144

6.4.5 低环境负荷水泥熟料配料体系145

6.5　生料配比计算与配料专家系统147

6.5.1 尝试误差法148

6.5.2 微机计算法151

6.5.3 配料专家系统152

6.6　低环境负荷型水泥熟料的制备与性能优化162

6.6.1　活性钙工业废弃物制备熟料162

6.6.2 低燃值煤矸石实验167

6.6.3 晶种和矿化剂实验170

6.6.4 微量元素实验174

参考文献179

第7章 新型干法水泥系统结皮堵塞181

7.1　结皮的特征及其黏结力的研究181

7.1.1 常见结皮区域分布特点182

7.1.2 结皮料特性研究182

7.1.3 结皮黏结力185

7.2　硫碱盐挥发性及其循环规律189

7.2.1 挥发组分循环的确定189

7.2.2 还原气氛对挥发性的影响194

7.3　影响结皮堵塞的因素及其防止措施198

7.3.1 结皮堵塞对生产运行的影响198

7.3.2 结皮形成因素及防治措施198

参考文献202

第8章 预分解窑系统煤粉燃烧特性204

8.1　煤粉的分类与煤粉燃烧的影响因素205

8.1.1 煤粉的分类205

8.1.2 影响煤粉燃烧的主要因素205

8.2　煤粉的燃烧特性研究207

8.2.1 煤粉的热解特性208

8.2.2 煤粉的着火特性和燃尽特性209

8.2.3 煤灰结渣特性研究215

8.2.4　煤岩学研究216

8.2.5 悬浮状态下煤粉的燃烧特性研究方法217

8.3　煤粉在分解炉中的燃烧特性研究218

8.3.1 分解炉中煤的着火特点219

8.3.2 分解炉中煤的燃尽时间222

8.3.3 分解炉内煤粉的燃烧动力学方程223

8.3.4 分解炉内煤的燃烧过程的机理225

8.3.5 分解炉内CaCO3分解对煤粉燃烧的影响226

8.4　预分解窑系统内煤粉燃烧过程CFD模拟227

8.4.1 燃烧器－回转窑内煤粉燃烧模拟227

8.4.2 分解炉内煤粉燃烧过程的数值模拟240

8.5　水泥工业煤粉催化燃烧技术243

8.5.1 催化剂在煤粉燃烧过程中的催化特性244

8.5.2 煤粉催化燃烧技术研究进展244

8.5.3 煤粉燃烧催化剂的作用机理245

8.5.4　煤燃烧催化剂影响因素分析246

8.5.5 煤燃烧催化剂研究的发展方向分析247

8.6　水泥工业煤粉燃烧过程中NOx的生成与控制技术248

8.6.1　NOx的形成机理248

8.6.2　NOx形成的影响因素及控制技术249

参考文献253

第9章　低环境负荷型水泥的制备技术255

9.1　低环境负荷高性能水泥255

9.1.1 低环境负荷高性能水泥的定义255

9.1.2 低环境负荷高性能水泥的作用机理255

9.1.3 生产低环境负荷高性能水泥的意义256

9.2　低环境负荷高性能水泥组成设计256

9.2.1 混合材料256

9.2.2 组成设计258

9.2.3 优化设计273

9.3　低环境负荷高性能水泥各组分颗粒设计287

9.3.1　Horsfield模型287

9.3.2 粉体紧密堆积理论与胶凝材料合理级配288

9.3.3 水泥颗粒级配与空隙率的关系289

9.3.4 水泥基材料的颗粒分布290

9.3.5 水泥颗粒级配对强度的影响290

9.3.6 水泥基材料的微细化对水泥水化性能的影响292

9.3.7 与水化程度相适应的最佳紧密堆积——水泥各组分颗粒设计的最新进展293

9.4　低环境负荷高性能水泥的性能304

9.4.1 水泥的物理力学性能305

9.4.2 水泥的水化特性313

参考文献326

第10章 生态环境评价329

10.1　典型水泥工艺流程介绍330

10.1.1 立窑生产工艺流程330

10.1.2 湿法生产工艺流程331

10.1.3 新型干法生产工艺流程332

10.2.1　LCA的基本概念及方法333

10.2　典型水泥生产工艺的环境协调性评价333

10.2.2 水泥生产工艺的环境评价334

10.3　低环境负荷型水泥生产的环境评估理论体系342

10.3.1 一次性资源的环境负荷评估（石灰石减少量）342

10.3.2 一次性能源的环境负荷评估345

10.3.3 污染物排放的生态环境评价（二氧化碳减排量） .348

参考文献351

第11章　水泥工业处理危险废弃物可行性研究353

11.1　危险工业废弃物的处理现状354

11.1.1 堆放354

11.1.2 填埋355

11.1.3 焚烧355

11.2.1 水泥回转窑处理废弃物的前提和优势357

11.2　水泥回转窑处理危险工业废弃物现状357

11.2.2 水泥回转窑可以处理的废弃物种类和处理方式358

11.2.3 水泥回转窑处理废弃物的工艺过程359

11.2.4 国内外利用水泥回转窑处理危险废弃物的现状360

11.3　水泥回转窑处理废弃物时存在的问题362

11.3.1 设备问题362

11.3.2 氯的问题362

11.3.3 二噁英的问题362

11.3.4 废弃物中所含有的重金属元素在回转窑系统中的循环和收集问题362

11.3.5 利用水泥回转窑处理废弃物的其他限制因素以及解决办法363

11.4　水泥工业处理危险废弃物的环境影响评价364

11.4.1 环境影响评价方法364

11.4.2 水泥回转窑处理危险废弃物的环境影响评价365

参考文献369