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    水泥白1824年誕生以來，已發(fā)展186年，水泥生產(chǎn)過程也發(fā)生了較大的變化。硅酸鹽水泥的基本生產(chǎn)過程是生料制備．熟料煅燒和水泥制成三階段，
生產(chǎn)的主要過程是熟料煅燒，要用煅燒設(shè)備水泥窯，最初用立式窯，但由于立窯技術(shù)落后，天然資源和能源消耗高，生產(chǎn)效率和產(chǎn)量低，對環(huán)境污染嚴(yán)重，現(xiàn)在已經(jīng)淘汰。水泥生產(chǎn)中，自1877年建成回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)，就開始使用回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)煅燒熟料。最終的回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)是中空，1950年發(fā)展為懸浮預(yù)熱器窯，懸浮預(yù)熱器要是在中空回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)的尾部直立部分裝設(shè)了懸浮預(yù)熱器。隨著水泥懸浮預(yù)熱技術(shù)和預(yù)分解技術(shù)的提高，給水泥工業(yè)注入了新技術(shù)、新活
力。1971年出現(xiàn)預(yù)分解窯，用預(yù)分解窯生產(chǎn)水泥是目前水泥發(fā)展的主流。
1、預(yù)分解窯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    預(yù)分解窯是在懸浮預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)之間增設(shè)一個(gè)分解爐，在分解爐內(nèi)噴入30%～60%的燃料，使燃料燃燒的放熱過程與碳酸鹽分解的吸熱過程同時(shí)在懸浮態(tài)或流態(tài)化下迅速進(jìn)行，這樣可以減輕窯內(nèi)煅燒的熱負(fù)荷，有利于縮小窯的規(guī)格及生產(chǎn)的大型化，使水泥生產(chǎn)過程具有高效、優(yōu)質(zhì)，低耗、符合環(huán)保要求和大型化，自動(dòng)化的特征。預(yù)分解窯煅燒水泥熟料是水泥發(fā)展的主流，近10年來，我國各地已建成日產(chǎn)熟料2 500，4000，5000，10 000t水泥生產(chǎn)線多條，值得一提的是中國水泥龍頭企業(yè)海螺集團(tuán)已建成10000t生產(chǎn)線3條，目前是我國產(chǎn)量最大的水泥生產(chǎn)線。在已建成的生產(chǎn)線中，較多是帶雙系列五級旋風(fēng)筒的預(yù)分解窯，目前，預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)已成為水泥工業(yè)發(fā)展的最先進(jìn)的工藝，預(yù)分解窯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意見圖1。
2、預(yù)分解窯的組成
    預(yù)分解窯的關(guān)鍵技術(shù)裝備由懸浮預(yù)熱器、分解爐、回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)，冷卻機(jī)等組成。
2.1懸浮預(yù)熱器
2,1.1懸浮預(yù)熱器的構(gòu)成和功能
  懸浮預(yù)熱器主要有旋風(fēng)預(yù)熱器和立筒預(yù)熱器兩種。立筒預(yù)熱器已趨于淘汰。預(yù)分解窯采用旋風(fēng)預(yù)熱器作為預(yù)熱單元裝備。構(gòu)成旋風(fēng)預(yù)熱器的熱交換單元主要是旋風(fēng)筒及各級旋風(fēng)筒之間的連接管道。
    懸浮預(yù)熱器的主要功能在于充分利用回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)及分解爐內(nèi)排出的熾熱氣流中所具有的熱焓加熱生料，使之進(jìn)行預(yù)熱及部分碳酸鹽分解，然后進(jìn)入分解爐或回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)內(nèi)繼續(xù)加熱分解，完成熟料煅燒任務(wù)。因此必須具備使氣、固兩相能充分分散均布，迅速換熱、高效分離等三個(gè)功能。
2.1.2旋風(fēng)筒的功能
  旋風(fēng)筒的主要任務(wù)在于氣固分離。這樣，經(jīng)過上一級預(yù)熱單元加熱后的生料，通過旋風(fēng)筒分離后，才能進(jìn)到下一級換熱單元繼續(xù)加熱升溫。
2.2分解爐
  分解爐承擔(dān)預(yù)分解系統(tǒng)中繁重的燃燒，換熱和碳酸鹽分解。分解爐的主要功能就是進(jìn)行碳酸鹽分解，碳酸鹽的分解率可達(dá)85%-- 95%。
  分解爐內(nèi)要噴入40%～50%的燃料，使燃料燃燒的放熱過程與生料的碳酸鹽分解的吸熱過程同時(shí)在懸浮態(tài)或流態(tài)化下迅速進(jìn)行，可減輕窯內(nèi)煅燒的熱負(fù)荷，有利于縮小窯的規(guī)格及生產(chǎn)的大型化。
2.3回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)
2.3.1回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)組成
    回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)是熟料煅燒系統(tǒng)中的主要設(shè)備，回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)主要由筒體、支承裝置，傳動(dòng)裝置、密封裝置等組成。
    1)簡體。
    簡體是回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)的主要組成部分，它是一個(gè)鋼制的圓筒，預(yù)先用鋼板做成一段一段的圓筒，安裝時(shí)再把各段鉚接或焊接而成，簡體直徑與窯的產(chǎn)量和窯型等有關(guān)。為了保護(hù)簡體，筒體內(nèi)鑲砌有耐火材料。
    (1)簡體形狀。
    物料入窯后會(huì)發(fā)生物理化學(xué)變化形成熟料，為了使筒體適應(yīng)各帶物料要求，簡體可做成直筒形、一端擴(kuò)大，兩端擴(kuò)大等形狀。擴(kuò)大型窯體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所用耐火材料尺寸規(guī)格和品種多，比直筒形制造、維修、管理麻煩。預(yù)分解窯大都用直筒形。
    (2)筒體剛度。
    筒體自重，加上耐火材料和窯內(nèi)物料的重量，在兩道拖輪之間的筒體會(huì)發(fā)生軸向彎曲，輪帶處產(chǎn)生橫截面的徑向變形，筒體徑向變形是機(jī)械結(jié)構(gòu)方面影響窯襯壽命的重要原因，因此簡體必須具有一定的強(qiáng)度和剛度，在簡體結(jié)構(gòu)上可采用增加鋼板厚度，焊接簡體，加強(qiáng)輪帶剛度的措施。
  鋼板厚度由窯的規(guī)格和鋼板材質(zhì)而定，一般厚度為18～50 mm，大型回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)用30～60 mm厚的鋼板，加厚簡體可減小簡體的軸向和徑向變形，對窯的長期安全運(yùn)轉(zhuǎn)有利，但筒體的重量增加太大，且筒體過厚，鋼材消耗太多也不經(jīng)擠。
   燒成帶溫度較高，鉚接的鉚釘易受熱伸長，造成鉚釘松動(dòng)，使簡體變形。焊接簡體省工省料，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，成本低，焊接質(zhì)量好，因此，預(yù)分解窯基本上全部采用焊接筒體。只有在現(xiàn)場不具備良好焊接條件時(shí)保留局部的鉚接結(jié)構(gòu)。
    要保證輪帶有足夠的剛度，以增強(qiáng)窯筒體的剛度，選擇適當(dāng)?shù)妮啂�與簡體墊板之間的間隙，使簡體在熱態(tài)下與輪帶呈無間隙的緊密配合。
   2)支承裝置。
   支承裝置是回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)的主要組成部分，它承受著窯的全部重量，對窯體還起定位作用，使回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)能安全平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)，支承裝置由輪帶、托輪、軸承和擋輪組成，見圖2。
    輪帶是—個(gè)堅(jiān)固的大圓鋼圈，套裝在窯體上，整個(gè)回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)的全部重量，通過輪帶傳給托輪，由托輪支承，輪帶隨筒體在拖輪上滾動(dòng)，其本身還起著增加簡體剛性的作用（見圖2）。由于輪帶附近筒體變形最大，輪帶不應(yīng)安裝在筒體的接縫處。輪帶在運(yùn)轉(zhuǎn)中受到接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的作用，所以要求輪帶要有足夠抵抗接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的能力，要有較長的使用壽命。輪帶可用鑄鋼，也可用鍛鋼制造，鍛鋼的輪帶其截面為實(shí)心結(jié)構(gòu)，質(zhì)量好，熱應(yīng)力小，使用壽命長，但散熱慢，剛性小，制造工藝復(fù)雜，成本較高。截面尺寸較大的輪帶，一般采用鑄造，目前要鍛造大型輪帶還有困難，現(xiàn)在多采用鑄造的輪帶。
    托輪是鋼質(zhì)鼓輪，通過軸承支撐在窯的基礎(chǔ)上，為了節(jié)省材料和減輕質(zhì)量，輪中設(shè)有帶孔的輻板，托輪的中心貫穿一軸，兩軸頸安裝于兩軸承之中。托輪的直徑—般為輪帶直徑的，寬度一般比輪帶寬50～100 mm，托輪由托輪軸承來支承。
    托輪軸承有滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承、滑動(dòng)一滾動(dòng)軸承三種。托輪軸承承受的負(fù)荷大，溫度高，周圍灰塵大。滾動(dòng)軸承雖然結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，摩擦力小，電耗小，及制造簡單，但由于托輪的荷載達(dá)數(shù)百噸，滾動(dòng)軸尺寸大，制造困難，很少使用，一般采用滑動(dòng)軸承。大型回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)也有采用滾動(dòng)軸承的拖輪軸承組。
    回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)簡體以一定的斜度支承在托輪支承裝置上，窯回轉(zhuǎn)時(shí)，回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)簡體上、下竄動(dòng)，為了及時(shí)觀察或控制窯的竄動(dòng)，一般在靠近大齒輪的一道輪帶兩側(cè)設(shè)有擋輪。擋輪有不吃力擋輪、吃力擋輪、液壓擋輪三種，回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)大多使用吃力擋輪。大型回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)也可采用液壓擋輪。
  3)傳動(dòng)裝置。
  (1)傳動(dòng)裝置的作用和組成。
  傳動(dòng)裝置的作用就是把原動(dòng)力傳遞給筒體并減少到所要求的轉(zhuǎn)速，回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)的傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、及大小齒輪組成，回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)傳動(dòng)裝置見圖3。
    (2)大齒輪的安裝。
    安裝要求：保證回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，大齒輪的中心線必須與簡體中心線重合，大齒輪尺寸較大，一般制成兩塊或數(shù)塊，用螺栓連接。大齒輪一般安裝在靠近筒體中部，使簡體受力均勻，遠(yuǎn)離熱端，灰塵較少。
    (3)傳動(dòng)方式。
    回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)的傳動(dòng)裝置有減速機(jī)傳動(dòng)、減速機(jī)與半敞式齒輪組合傳動(dòng)、減速機(jī)與三角皮帶組合傳動(dòng)及液壓傳動(dòng)四種。減速機(jī)傳動(dòng)布局緊湊，占地面積小，傳動(dòng)效率高，達(dá)98.5%。結(jié)構(gòu)簡單，部件少，安裝調(diào)試方便，故障少，部件使用壽命長，安裝可靠。是目前采用最廣泛的一種減速傳動(dòng)裝置。
  4)密封裝置。
  回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)是負(fù)壓操作的熱工設(shè)備，在進(jìn)、出料端與靜止（煙室或窯頭罩）連接處難免要吸入冷空氣，為此必須裝設(shè)密封裝置，以減少風(fēng)量。
    密封裝置性能的好壞，對窯系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和窯的產(chǎn)、質(zhì)量及能耗均有影響。對密封裝置要求密封性要好，能適應(yīng)回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)工作時(shí)窯頭負(fù)壓較小，窯尾負(fù)壓較高的特點(diǎn)；在保證密封可靠的前提下，結(jié)構(gòu)上要很好地適應(yīng)簡體正常運(yùn)轉(zhuǎn)和正常的窯體上下竄動(dòng)，筒體中心線彎曲及制造誤差，窯體溫度變化時(shí)的熱脹冷縮；零件磨損小，使用周期長。在窯的密封處氣流溫度高，粉塵多，潤滑困難，容易磨損；結(jié)構(gòu)上簡單，易于制造。能長期可靠地工作，維護(hù)方便。
    5)回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)的功能。
    (1)燃料燃燒功能。
    作為燃料燃燒裝置，它具有廣闊的空間和溫度場，可以供應(yīng)足夠的空氣，裝設(shè)優(yōu)良的燃燒裝置，保證燃料充分燃燒，為熟料煅燒提供必要的熱量。
    (2)熱交換功能。
作為熱交換裝置，它具有比較均勻的溫度場，可以滿足水泥熟料形成過程中各個(gè)階段的換熱要求，特別是阿利特礦生成的要求。
    (3)化學(xué)反應(yīng)功能。
    作為化學(xué)反應(yīng)器，隨著水泥熟料礦物形成不同階段的不同需要，它可分階段地滿足不同礦物形成對熱量、溫度的要求，也可以滿足它們對時(shí)間的要求，是目前用于水泥熟料礦物最終形成的最佳裝備，尚無其他裝備可以替代。
    (4)物料輸送功能。
    作為輸送設(shè)備，它具有更大的潛力，因?yàn)槲锪显诨剞D(zhuǎn)窯烘干機(jī)斷面內(nèi)的填充率，窯斜度和轉(zhuǎn)速都很低。
    (5)降解利用廢棄物功能。
    隨著保護(hù)地球環(huán)境意識的增強(qiáng)，20世紀(jì)末以來，回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)的優(yōu)越環(huán)保功能迅速被挖掘。它所具有的高溫、穩(wěn)定熱力場已成為降解利用有毒、有害，危險(xiǎn)廢棄物的最好裝置。
2.4冷卻機(jī)
    經(jīng)回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)煅燒的熟料，從回轉(zhuǎn)窯烘干機(jī)窯頭卸出，熟料溫度一般在1000～1400℃，熟料經(jīng)冷卻機(jī)冷卻后溫度降至100 - 200℃，熟料將其攜帶的大量熱量傳給冷卻機(jī)內(nèi)通過鼓風(fēng)機(jī)送入冷卻機(jī)內(nèi)的冷空氣，冷空氣溫度上升成為熱廢氣，這部分廢氣要利用，提高窯的熱效率；熟料冷卻還可以改善熟料的質(zhì)量及熟料的易磨性，節(jié)約能源。
3、小結(jié)
     隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，用預(yù)分解窯煅燒熟料生產(chǎn)水泥是實(shí)現(xiàn)中國水泥工業(yè)現(xiàn)代化的必由之路。因此我們應(yīng)全面調(diào)整水泥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步，使水泥工業(yè)的發(fā)展建立在技術(shù)進(jìn)步，減少資源消耗，降低環(huán)境負(fù)荷，提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，走新型工業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展之路。
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