一种辅助煅烧水泥熟料的微波窑的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种水泥熟料煅烧设备及方法，具体的说是一种辅助煅烧水泥熟 料的微波窑及其微波煅烧方法。
【背景技术】
[0002] 从水泥发明以来，其熟料的煅烧一直使用煤或少数使用天然气作为热源，加热物 料的方式以传导、对流为主，辐射为辅，物料受热有一个由外向内的热量传递过程，形成较 大的温度梯度，导致化学反应速度不一致，影响熟料质量的提高；另外通过介质的燃烧传导 物料的升温速度慢，一般为10-20°C/min，熟料煅烧时间长，热效率低；同时因物料颗粒大 小、窑炉设备本身的边壁效应等造成断面通风不均匀，也影响熟料质量的提高。
[0003] 另外煤的燃烧过程也是随着温度升高从干燥预热、挥发份逸出燃烧、到固定碳燃 烧的过程，空气过剩系数高，煤的燃烧速度快，但因为通风带走的热损失大；空气过剩系数 低，通风不良，化学不完全燃烧现象突出，热能浪费，不能够达到各个阶段煅烧所需要的温 度要求。
[0004] 在实际生产过程中，因为熟料形成热量的需求，原料中的含煤量一般在10%左右， 空气过剩系数高的物理条件不容易具备，而且料球内部氧气量少，化学不完全燃烧现象一 定存在，物料的升温速度一般只能达到10-20m/min，制约了熟料形成的化学反应速度和反 应质量，进而限制了熟料质量。
[0005] 因此人们在一些微波设备上增设了微波发生器来辅助煅烧水泥，如申请号为 00102065X的专利通过在回转窑的高温带部分增设微波发射管，通过微波场对高温带进行 辐射，以提高煅烧水泥的质量；但是很多带有微波发射器的设备同上述专利一样，微波场对 于窑炉的辐射无法实现均匀分布，微波场对窑炉的照射区域均是固定不变的，无法真正增 加煅烧的热度及质量，依然会造成水泥熟料的过烧和生烧等情况的发生，且微波场单一对 窑炉高温带进行照射，而对于预热分解带和固相反应带均没有进行微波照射，同样不能保 证水泥熟料的质量稳定。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种辅助煅烧水泥熟料的微 波窑及其微波煅烧方法。
[0007] 技术方案：本实用新型解决问题所采用的技术方案为：一种辅助煅烧水泥熟料的 微波窑，包括底部安装有风机的窑炉，还包括旋转窑罩、驱动机构、固定窑罩、布料器、微波 发生器和波导管；所述旋转窑罩安装在窑炉的炉口，所述驱动机构与旋转窑罩相连并用于 驱动旋转窑罩旋转；所述固定窑罩安装在旋转窑罩上；所述布料器安装在固定窑罩内，所 述波导管安装在微波发生器上连接为一体式结构，所述微波发生器安装在旋转窑罩上随旋 转窑罩旋转，所述波导管则倾斜向下插入到旋转窑罩内。
[0008] 作为优选，所述驱动机构包括驱动电机、链轮、环链、挡轮和行走轮；所述驱动电机 固定设置，链轮安装在驱动电机的输出轴上，所述旋转窑罩的底部设置有环形槽钢，所述环 链安装在环形槽内，且所述环链与链轮相啮合，所述挡轮安装在环形槽钢内侧，所述行走轮 安装在旋转窑罩的底板上；通过驱动机构各个部件的配合使旋转窑罩进行旋转，并且能够 调节旋转速度使其在在0. 5~3.Om/min范围内。
[0009] 作为优选，还包括用于提供微波发生器电源的供电环形滑触线；所述供电环形滑 触线呈环形设置于旋转窑罩的上方，并通过电缆与微波发生器相连；由于微波发生器与旋 转窑罩一起旋转，因此将微波发生器的供电设备设置为供电环形滑触线，以满足微波发生 器的供电要求。
[0010] 作为优选，为了使微波场的辐射均匀及为了达到微波场的辐射深度，所述波导管 与微波发生器连接而成的一体式结构共设有三个，且呈圆周等分状态安装在旋转窑罩上。
[0011] 作为优选，所述波导管的倾斜角度为30-60° ;配合微波源的频率能够使微波场的 穿透深度大于等于1. 5m，因此将波导管的倾斜角度设置为30-60°，使其能够依次作用于 预热分解带、固相反应带和烧成带。
[0012] 作为优选，为了使煅烧后的水泥能够快速冷却及排除多余的废气，所述旋转窑罩 内还设有排风管；所述排风管伸出到固定窑罩的外部。
[0013] 水泥熟料在窑炉中的煅烧过程是一个钙、铁、硅、铝为主的多元素的化学反应，从 常温升至90(TC是分解反应阶段，从900~1250°C是固相反应阶段，而在1250~1450~ 1250°C是液相反应阶段，从1250°C降至常温是冷却反应阶段。
[0014] 在分解反应阶段中黏土质物料受热分解成A1203、Si02，石灰石分解成CaO,温 度达到900°C产生固相反应，石灰石和黏土质分解后的组份，通过质点的相互扩散，形成 C3A，C4AF，C2S等矿物，首先是颗粒间的点面接触，随后是反应物通过产物层进行扩散迁移， 由于固体质子间具有很大的作用力，因而固相反应的反应活性很低，速度很慢，温度继续升 高到最低共熔点温度，约有1250°C左右，液相出现，C2S和f-CaO都熔于液相中，C2S继续吸 收CaO形成熟料的最终产物C3S，最终完成熟料烧结过程；而随着煤热量的耗尽，熟料进入 冷却阶段，由下向上的冷风和熟料交换热能，冷却熟料，同时，热风继续向上到达烧成带，提 供煤燃烧所需的氧气；烧成带形成的矿物冷却时还会产生相变，影响熟料质量，因此煅烧 时要求快速冷却越过1250°C以阻止相变，保证熟料质量稳定。
[0015] 本实用新型还提供一种辅助煅烧水泥熟料的微波窑的微波煅烧方法，包括以下步 骤：
[0016] (1)制备好含水量4-8%，含煤量5-7%、直径为5-8_的生料球，并调整料粉的微 观细度在40-100ym;调整微波发生器发射微波源的频率为900-930Mhz，使微波源在生料 球自然堆积状态下，微波场有效功率的穿透深度大于等于1. 5m;
[0017] (2)将制备好的生料球由窑炉顶部的布料器连续不断的加入，微波发生器产生 的微波场对其连续加热，使该料层的温度上升至190°C-210°C，此时生料球中的水首先蒸 发，升温时间控制在6. 5-8. 5min，升温速率控制在21~27°C/min，此段料层厚度控制在 0. 15-0. 2m，升温过程中，生料球中的水蒸发完毕；
[0018] (3)完成步骤2,物料继续下移后，微波场穿透步骤2中的料层继续加热料球，同 时料球中煤的挥发成分逸出燃烧共同加热料球，此时料球中的硅、铝质物料分子水脱水并 分解成无定形氧化铝和氧化硅，使该料层温度上升至540°C-560°C，其升温时间控制在 9-13min，升温速率控制在27~40°C/min，此段料层厚度控制在0. 2-0. 3m;
[0019] (4)完成步骤3,物料继续下移后，微波场穿透步骤3中的料层继续加热料球，同时 料球中煤的固定碳开始燃烧共同加热料球，而料球中的钙质物料部份分解成氧化钙并和步 骤3中所产生的无定形氧化硅和氧化铝发生化学反应，使该料层温度上升至890°C-9KTC; 其升温时间控制在9-13min，升温速率控制在27~40°C/min，此段料层厚度控制在 0. 2~0, 3m；
[0020] (5)完成步骤4,物料继续下移后，微波场穿透步骤4中的料层继续加热料球，同时 料球中煤的固定碳充分燃烧共同加热料球，而料球中的钙质物料全部分解成氧化钙并和步 骤4中产生的无定形氧化硅和氧化铝发生化学反应，使该料层温度上升至1100°C-1300°C; 升温时间控制在l〇_15min，升温速率控制在20~30°C/min,此段料层厚度控制在 0. 3-0. 4m；
[0021] (6)完成步骤5,物料继续下移后，微波场一部分穿透步骤5中的料层继续加