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为了解决传统水泥熟料煅烧过程中存在的问题,西安建筑科技大学设计了大颗粒流态化水泥熟料煅烧工艺,并且在大颗粒流化床动力学以及煅烧装置的优化方面取得了大量的成果。为了进一步优化煅烧装置,探寻更为合理的工艺参数以及操作参数,本论文对生料颗粒在煅烧系统中的破碎及粘结问题进行了研究。 分析了生料球在系统中移动床预热带、喷动床预煅烧带以及流化床煅烧带中的破碎机理。其中,颗粒在移动床预热带中的破碎主要有三个方面的原因:料球内部温度梯度产生的热应力;料球内部的水煤气爆炸;内部的水分、气体生成物的积聚。颗粒在喷动床和流化床中的破碎主要是由颗粒之间的摩擦造成的。 通过实验研究了不同操作参数下,颗粒在移动床预热带、喷动床预煅烧带以及流化床煅烧带中的破碎情况,确定出系统运行过程中三个部分的较为合适的操作参数。具体如下:预热带温度不应超过420℃;且颗粒在其中的停留时间控制在200～300s。喷动床中的实验研究表明,喷动床中合适的控制参数为:粒径范围为5～7mm;表观风速1.3～1.5ums,喷动床在此范围内操作时既可充分喷动又不会导致颗粒产生较为严重的破碎。流化床中的实验研究表明,较为合适的控制参数为:粒径范围4～7mm,表观风速1.3～1.6umf,静床高范围H0/D<2。 在理论分析的基础上,开展了料球间的高温粘结实验研究。研究表明:料球之间液桥的出现是颗粒粘结的主要原因;温度越高,液桥越容易形成;随着时间的延长,颗粒间液桥的颈长不断增大,从而粘结力也增大,流化床中的粘结颗粒越不容易被破坏。通过分析粘结对流化床中物料流化状态的影响,提出了缓解床层物料结块和避免流化床死床的有效措施。 本研究为下一步的热模实验提供了优化的工艺参数和操作参数。