建筑材料熱工設(shè)備水泥窯第節(jié)回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)及其工作

1、建筑材料熱工設(shè)備過(guò)程裝備與控制工程糸嚴(yán)險(xiǎn)第一章水泥回轉(zhuǎn)窯橫密的結(jié)構(gòu)海螺水泥廠fi C4-4C-C圖冋轉(zhuǎn)窯組成示您圖1 一輪帯諄一簡(jiǎn)樣;3大齒圈沁一托輪注T號(hào)動(dòng)機(jī)構(gòu)M抒輪一基礎(chǔ)密筒體軸向位移2-72輪帶與擋輪卜帶忙修止后的堆準(zhǔn)線（封閉線）=3=n修止前的站準(zhǔn)線（不封閉線）rs=n1=1圖2-73迷宮式密封裝置示意圖迷宮式密封裝置是利用空氣多次通過(guò)曲折通道增大流動(dòng)阻力而防止漏風(fēng)的O圖1改進(jìn)前密封裝置2改進(jìn)后密封裝置示意77 7托輪綁I4腓輪曲黑輪蒂蒜瞬詡r r r r/i密封裝搠綁裝翟柔性密封裝遍I耐驕調(diào)築套| iH播支果灰斗亞s物料回轉(zhuǎn)窯內(nèi)鍛燒的過(guò)程是生料從窯的冷端 喂入，由于窯有一定的傾斜度，

2、且不斷回轉(zhuǎn)，因此使 生料連續(xù)向熱端移動(dòng)。燃料自熱端噴入，在空氣助燃 下燃燒放熱并產(chǎn)生高溫?zé)煔?，熱氣在風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下， 自熱端向次端流動(dòng)，而物料和煙氣在逆向運(yùn)動(dòng)的過(guò)程 中進(jìn)行熱量交換，使生料燒成熟料。因此，研究回轉(zhuǎn) 窯的工作原理，主要是研究物料在窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，窯內(nèi) 氣體的流動(dòng)，燃料燃燒和物料與氣體間傳熱的現(xiàn)象和 規(guī)律。（一）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料的運(yùn)動(dòng)1、物料在窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程生料從窯的冷端喂入，在向熱端運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中懶 燒成熟料。物料在窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況直接影響到物料層溫度的均 勻性；物料的運(yùn)動(dòng)動(dòng)速度影響到物料在窯內(nèi)的停留 時(shí)間（即物料的受熱時(shí)間）和物料在窯內(nèi)的填充 系數(shù)（即物料的受熱面積）;因此也影響到物料 和熱

3、氣體之間的傳熱。為了使回轉(zhuǎn)達(dá)到高產(chǎn)，必須了解窯內(nèi)物料的運(yùn)動(dòng)情況。高端AS轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料充填與運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)80填充角；P窯傾斜角； 料休止角因此，可以形象地設(shè)想各個(gè)顆粒運(yùn)動(dòng)所經(jīng) 過(guò)的路程，象一根圓形的彈簧。實(shí)際上物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，物料顆粒的 運(yùn)動(dòng)是有周期性變化的，物料顆?；蚵裨诹蠈永锱c窯 一起向上運(yùn)動(dòng)，或到料層表面上降落下來(lái)，但是只有 在物料顆粒降落的過(guò)程中，才能沿著窯長(zhǎng)方向移動(dòng)。2、物料在窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度(1) 一般速度公式回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)的情況比較復(fù)雜，影響因素很多，因此要 想用簡(jiǎn)單的公式來(lái)準(zhǔn)確計(jì)算物料在窯內(nèi)各帶的運(yùn)動(dòng)速度是比較復(fù) 雜的和困難的。在對(duì)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行分析和模擬試驗(yàn)后，得出

4、很多計(jì)算回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)的速度的公式其中最為常用的一般公 式為：物料在窯內(nèi)運(yùn)動(dòng)的速度，m/s；L窯的長(zhǎng)度，m；m 物料在窯內(nèi)停留的時(shí)間：n一窯的轉(zhuǎn)速，rpm；物料的休止角，度；0 窯的傾斜度（角），Tg0esin0 ,稱為斜度;Di一窯的襯磚內(nèi)徑，mo關(guān)于公式的討論 物料運(yùn)動(dòng)速度v,與窯的傾斜角窯的襯磚內(nèi)徑Di 和轉(zhuǎn)速n成正比，與物料休止角0的平方根成反比。 當(dāng)窯徑一定時(shí)， 與n。的積成正比。若使物料的運(yùn)動(dòng) 速度保持一定，貝怙與0 成反比，即窯的傾斜角愈大， 窯的速度應(yīng)愈低。 實(shí)際生產(chǎn)中，Di、P已為定值，則兒”與n成正比,即改變窯速，窯內(nèi)物料的運(yùn)動(dòng)速度隨之變化。 如窯內(nèi)有結(jié)圈或人工砌筑的擋料

5、圈時(shí)，物料的運(yùn)動(dòng)速度 要降低。 窯內(nèi)的熱交換裝置（如鏈條、熱交換器）也會(huì)影響物料的 運(yùn)動(dòng)速度。(2)物料在窯內(nèi)各帶的運(yùn)動(dòng)速度鍛燒過(guò)程中，窯內(nèi)各帶發(fā)生的物理化學(xué)變化對(duì)物料顆粒的 形狀、粒度、松散度及密度均有影響，因此各帶物料的運(yùn)動(dòng)速 度是不同的。為了了解窯內(nèi)各帶物料的運(yùn)動(dòng)速度，可將放射性同位素?fù)?入生料中進(jìn)行測(cè)定，如某廠曾在150米的濕法長(zhǎng)窯上，通過(guò)實(shí) 際測(cè)定和計(jì)算而得的物料運(yùn)動(dòng)的平均速度 f 為：S冷卻帶一燒成帶一熱反應(yīng)一分解帶一預(yù)熱帶一干燥帶鏈條帶1速度 % (m/h418.48.24+P 帀41.0O&4EECC&2rp由上述測(cè)定結(jié)果得到，各帶物料的運(yùn)動(dòng)速度相差很大。從干 燥帶向熱端，物料

6、的運(yùn)動(dòng)速度不斷增加，分解帶物料的運(yùn)動(dòng) 速度最快，之后又不斷降低。(3)影響窯內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)的因素窯內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)速度與其物理性質(zhì)、窯徑和窯內(nèi)熱交換裝 置等有關(guān)。物料的粒度愈小，運(yùn)動(dòng)速度愈小，如粉料的運(yùn)動(dòng)速度高 于料球運(yùn)動(dòng)速度。干燥帶的運(yùn)動(dòng)速度與鏈條的懸掛方式、懸掛密度有關(guān)。預(yù)熱帶的物料運(yùn)動(dòng)速度與窯內(nèi)熱交換裝置有關(guān)。分解帶，由于碳酸鹽分解放出的二氧化碳?xì)怏w使物料呈 流態(tài)化，因此物料運(yùn)動(dòng)速度最快，在分解帶，碳酸鹽分 解需要吸收大量的熱，但是物料流速又快，所以窯的分 解帶比較長(zhǎng)。窯內(nèi)料層厚度不同，物料被帶起的高度也不同，料層厚， 帶起高，在窯回轉(zhuǎn)一周時(shí)，物料被帶起的次數(shù)少，即翻動(dòng) 的次數(shù)少，受熱的均勻性就差

7、；但料層過(guò)薄，窯的產(chǎn)量降 低，因此必須選擇合適的料層厚度，通常窯內(nèi)物料的填充 系數(shù)為615%。當(dāng)窯內(nèi)物料流量穩(wěn)定時(shí)，移動(dòng)速度快的地 帶，其填充系數(shù)小。因此在實(shí)際生產(chǎn)上，為了穩(wěn)定窯的熱工制度，必須穩(wěn) 定窯速，若因鍛燒不良而降低窯速時(shí)，需相應(yīng)地減少喂料量, 以保持窯內(nèi)物料的填充系數(shù)不變。因此，一般回轉(zhuǎn)窯的傳動(dòng)電機(jī)和喂料機(jī)的電機(jī)是同步的，以便 于控制?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)氣體的流動(dòng)1、轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體的流動(dòng)過(guò)程為了使回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃料燃燒完全，必須不斷地從窯頭送入 大量的助燃空氣，而燃料燃燒后產(chǎn)生的煙氣和生料分解出來(lái) 的氣體，在向窯的冷端流動(dòng)的過(guò)程中，將熱量傳給與之相對(duì) 運(yùn)動(dòng)的物為以后，從窯尾排出。窯內(nèi)氣體在沿長(zhǎng)度方向流動(dòng)

8、的過(guò)程中，氣體的溫度、流量 和組成都在變化，因此流速和阻力是不同的。通常有窯尾負(fù)壓 表示窯的流體阻力，在窯操作正常時(shí)，窯尾負(fù)壓應(yīng)在不大的范 圍內(nèi)波動(dòng)，如窯內(nèi)有結(jié)圈，則窯尾負(fù)壓會(huì)顯著升高。在生產(chǎn)在 當(dāng)排風(fēng)機(jī)抽風(fēng)能力相同吋，根據(jù)窯尾負(fù)壓可以判斷窯的工作情 況。2、窯內(nèi)氣流速度的人小對(duì)窯內(nèi)傳熱的影響影響換熱系數(shù):因而影響傳熱速率、窯的產(chǎn)量和熱耗;影響窯內(nèi)飛灰生成量:即影響料耗。當(dāng)流速過(guò)大時(shí)，傳熱系數(shù)增大，但氣體與物料的接觸 時(shí)間減少，總傳熱量有時(shí)反而會(huì)減少，表現(xiàn)為廢氣溫度升 高、熱耗增大、飛灰增多、料耗加大，不經(jīng)濟(jì)。相反，當(dāng)流速低時(shí)，傳熱效率降低，產(chǎn)量會(huì)顯著下降, 也不合適。窯內(nèi)氣流速度，各帶不同，

9、一般以窯尾風(fēng)速來(lái)表 達(dá)，如直徑為3米的濕法窯，以5 （米/秒）左右為宜。 干法窯的窯尾風(fēng)速相應(yīng)大一些，一般約10 （米/秒）左 右。窯尾風(fēng)速增大，回轉(zhuǎn)窯的飛灰量增多，一般，窯 內(nèi)的飛灰量與窯尾風(fēng)速的254次方成正比。在回轉(zhuǎn)窯的燒成帶，物料進(jìn)行的主要物理化學(xué)反應(yīng)是C2S 吸收f(shuō)-CaO生成C?S ,這是微吸熱反應(yīng)。為了使生成 GS 的反應(yīng)完全，必須使物料在14001450C的高溫卜停留一定的時(shí)間。（關(guān)于燃料的燃燒過(guò)程已在硅酸鹽工業(yè)熱工基礎(chǔ)中燃燒學(xué) 部分討論，要課程不再重復(fù)）1、燃料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒應(yīng)滿足的要求171為了使生成GS的反應(yīng)完全，使生料燒成熟料并獲得 較高的產(chǎn)量，燃料在轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃燒必須滿

10、足一定的要求：燃料燃燒的火焰溫度要達(dá)到16001800C；（保持咼溫）火焰要有適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度；（保持物料高溫時(shí)間） 處于適當(dāng)?shù)奈恢?。（適合CQ 的形成的反應(yīng)）2、回轉(zhuǎn)窯對(duì)入窯煤粉和助燃空氣的要求(1) 對(duì)入窯煤粉的質(zhì)量要求賈低熱值:X揮發(fā)份:X灰分：X水分：Q和w 0 20600kJ / kgV8 二 18 30%Ag V2530%Wy VI2%細(xì)度：15% (0. 08mm方孔篩篩余)這些要求都是為了保證燒成帶溫度和熱力強(qiáng) 度以及火焰的穩(wěn)定性而提出的，當(dāng)采取有效措施（如 提高助燃空氣溫度等）改善燃燒條件時(shí)，對(duì)煤質(zhì)的要 求也可適當(dāng)放寬。另外，現(xiàn)國(guó)內(nèi)有不少企業(yè)已成功采用無(wú)煙煤 作為回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)燃料，這

11、是一項(xiàng)目前在水泥行業(yè)的新 技術(shù)，對(duì)提高水泥企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益效果顯著。(2)對(duì)入窯助燃空氣的要求煤粉自噴煤管以較高氣速(4080m/s)送入窯內(nèi)。通過(guò)噴煤管輸送煤粉的空氣，習(xí)慣上稱為一次風(fēng)。 從安全角度考慮，一般一次風(fēng)不預(yù)熱。因此其用量不宜 過(guò)多，因窯型和燃燒器的不同，其量約占總?cè)紵諝饬?的1030%,大量的二次風(fēng)由冷卻機(jī)提供，故已被預(yù)熱 到6001000C,它既能回收熟料中的熱量，又可促進(jìn) 燃燒反應(yīng)完全并提高實(shí)際燃燒溫度。為了確保窯內(nèi)燃料燃燒完全和燃燒安全，一、二次風(fēng)用 量的總和應(yīng)略高于理論空氣需要量，控制過(guò)剩空氣系數(shù) 為1.05110為宜。3、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃燒帶與燒成帶火焰覆蓋的區(qū)域，稱為燃燒帶

12、?；鹧嬷胁繀^(qū)域溫度高，達(dá)16001800C,此時(shí)熟料被加 熱到13001450C,其中有相當(dāng)量（約2530%）的組分熔 融成液相，粘附在窯內(nèi)耐火材料的表面上形成一定厚度的粘 稠狀物料，即俗稱的主窯皮。窯內(nèi)這一區(qū)域稱為燒成帶。通常燒成帶的長(zhǎng)度用主窯皮的長(zhǎng) 度來(lái)判定。由此可見(jiàn)，燒成帶是燃燒帶中高溫部分。平整的窯皮、合適的厚度和長(zhǎng)度，是窯內(nèi)鍛燒制度正常 穩(wěn)定的標(biāo)志。窯皮的形成還可以保護(hù)窯內(nèi)耐火襯料，延長(zhǎng)回 轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。4. 窯內(nèi)火焰長(zhǎng)度與火焰溫度分布(火焰形狀)對(duì)燒成的影響(1)火焰長(zhǎng)度火焰長(zhǎng)度及火焰長(zhǎng)度對(duì)燒成的影響:火焰的長(zhǎng)度一般是指從噴煤管口到火焰終止斷面的距離, 燃燒條件的變化則火焰長(zhǎng)度會(huì)

13、有很大的變化?；鹧骈L(zhǎng)度對(duì)燒成工藝影響很大，當(dāng)發(fā)熱量一定時(shí)，如火 焰過(guò)長(zhǎng)，燒成帶的溫度就會(huì)降低，物料過(guò)早出現(xiàn)液相，易引 起結(jié)圈，此外還會(huì)造成不完全燃燒，廢氣溫度會(huì)提高，煤耗 加大等。相反，火焰過(guò)短，高溫部分過(guò)于集中，容易燒垮窯皮及 襯料，不利于窯的長(zhǎng)期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，火火焰長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)窯的實(shí)際操作條件，加以調(diào)整與控 制。影響窯內(nèi)火焰長(zhǎng)度的因素：有很多。主要有：燃燒速度和窯 內(nèi)氣體的流速。燃燒速度:粉煤的細(xì)度、煤粉與空氣混合情況、二次風(fēng)的溫度等因素有關(guān)。煤粉粉愈細(xì)，或在噴煤管內(nèi)加裝風(fēng)翅，以加還煤與空氣的混合，或提高一、二次空氣的溫度，均能提高燃燒速度,而使火焰短。風(fēng)煤的混合速度和均勻程度也是影響燃燒

14、速度的關(guān)鍵。氣體流速：主要指次風(fēng)一次空氣主要供揮發(fā)分燃燒，因此一次風(fēng)量主要決定 于煤粉中揮發(fā)的含量。揮發(fā)分多的煤粉，如一次風(fēng)量少燃 燒速度就減慢，會(huì)使火焰拉長(zhǎng)。回轉(zhuǎn)窯的直徑愈大，一次風(fēng)速愈高，直么2.54.0米 的回轉(zhuǎn)窯，一次風(fēng)速為5070米/秒。一次風(fēng)速增加，一 方面能增加煤粉單位時(shí)間的有效射程，另一方面又使煤粉 的燃燒速度加快，燃燒時(shí)間縮短，因此在實(shí)際操作中，一 次風(fēng)速增加后，火焰變長(zhǎng)或變短，應(yīng)視兩者的影響程度而窯內(nèi)火焰溫度分布，通常是兩頭低、中間高。熱端較低溫度 區(qū)就是窯內(nèi)的冷卻帶。煤粉從噴管噴岀后，須經(jīng)過(guò)干燥預(yù)熱至700800C才著 火燃燒，回轉(zhuǎn)窯中所看到的黑火頭就是煤粉從噴出后至著火

15、 燃燒前氣流所移動(dòng)的距離。黑火頭長(zhǎng)則使回轉(zhuǎn)窯的傳熱面積 減小，對(duì)產(chǎn)量、質(zhì)量不利，黑火頭過(guò)短則冷卻帶短，熟料離 窯的溫度提高，增加冷卻機(jī)的負(fù)荷。影響黑火頭長(zhǎng)度的因素有:煤粉的組成與細(xì)度、一次空氣的溫度和流速、二次風(fēng)量與風(fēng)溫等。煤粉愈細(xì)，煤粉中揮發(fā)分的含量越高，提高一次風(fēng) 溫，增加一次空氣的比例，都會(huì)使黑火頭縮短。在窯的操作中，應(yīng)形成適合燒成需要的好火焰，即 高溫部分較長(zhǎng)，黑火頭較短，火焰平穩(wěn)。5、煤粉燃燒器(噴嘴)煤粉在窯內(nèi)的燃燒情況與噴煤管的結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)選擇 有很大關(guān)系。噴嘴的形狀和出口尺寸主要影響煤粉和一次風(fēng) 的混合程度和噴出速度。(1)傳統(tǒng)噴嘴傳統(tǒng)噴嘴的形狀直管型如圖所示為 常用的幾種

16、傳統(tǒng)噴嘴。拔哨型拔哨型：在縮口外再加一節(jié)平 頭，能延長(zhǎng)火焰，且使火焰平 衡。風(fēng)翅型：為加速風(fēng)煤的混合，在 噴煤管內(nèi)加裝風(fēng)翅，翅片與管壁 中心線呈730。,角度大，火 焰短，但流股發(fā)生旋轉(zhuǎn)，會(huì)掃傷 窯皮。目前大多數(shù)窯上的噴煤管裝成活動(dòng)的，在操作時(shí)可以根據(jù)窯 內(nèi)鍛燒情況前后移動(dòng)，以改變噴嘴在窯體中位置。噴嘴的直徑這種傳統(tǒng)簡(jiǎn)單噴嘴直徑可以用下式計(jì)算:式中：d一噴嘴直徑，mm；V 一一次風(fēng)用量，m- Isv噴嘴內(nèi)風(fēng)速，m/so在常規(guī)情況下，一次空氣量約占總空氣用量1520%。式中:匕一燃燒lkg煤所需實(shí)際空氣量，N加3 /kg0 單位熟料煤耗，kg煤/kg熟料；G每小時(shí)熟料產(chǎn)量kg/h；P次空氣占總空

17、氣用量的百分率。隨著窯外分解技術(shù)的發(fā)展，窯的單機(jī)產(chǎn)量增大以及為了適 應(yīng)煤質(zhì)的變化，近年來(lái)各國(guó)水泥設(shè)備制造公司對(duì)于噴煤管的結(jié) 構(gòu)作了大量的開(kāi)發(fā)與研究工作，取得了卓有成效的成就。主要 是開(kāi)發(fā)的多通道噴煤管。新型噴煤管很多，共同的特點(diǎn)是噴出的空氣分成多股，即 內(nèi)風(fēng)、外風(fēng)和煤風(fēng)，各有不同的風(fēng)速和方向，從而形成多個(gè)通 道。最常用的是三通道噴煤管。這種噴煤管，內(nèi)、外兩個(gè)通道為凈風(fēng)道，分別稱內(nèi)風(fēng)和外風(fēng)。內(nèi)風(fēng)通道的出口端裝有旋流葉片，所以又 稱為旋流風(fēng)。中間通道為輸送煤粉的通道，稱為煤風(fēng)。三股風(fēng)在出口處匯合形成了同軸旋轉(zhuǎn)的復(fù)雜射流。操 作時(shí)通過(guò)改變內(nèi)、外風(fēng)速和風(fēng)量的比例，可以靈活調(diào)節(jié)火焰形 狀和燃燒強(qiáng)度，以滿

18、足窯內(nèi)鍛燒熟料溫度分布的要求。當(dāng)旋風(fēng)強(qiáng)度大，火焰變得粗而短，高溫帶會(huì)相對(duì)更集 中。反之，火焰會(huì)被拉長(zhǎng)。煤風(fēng)采用濃相低速噴射，通常在保證不發(fā)生回火的條 件下取接近輸送粉料的速度20-30m/so由于粉粒體的存 在強(qiáng)化了射流中的湍流強(qiáng)度，因而改善了煤粉與一、二次 風(fēng)的微觀混合。內(nèi)外凈風(fēng)岀口風(fēng)速可高達(dá)75150m/s。煤風(fēng)濃度允 許有較大波動(dòng)（經(jīng)驗(yàn)為3580kg煤粉/曲空氣）。故在窯 用煤量有所變動(dòng)時(shí)，輸送煤粉的空氣量也可保持穩(wěn)定不變 O這對(duì)噴煤管的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)是有利的。當(dāng)噴煤管噴射流動(dòng)動(dòng)量很大時(shí)，會(huì)引射下游區(qū)域的 高溫燃?xì)舛纬苫亓鳌＿@種回流一方面會(huì)提高上游火焰溫度 ,提高燃燒速度，從而使煤粉著

19、火穩(wěn)定，另一方面又可能沖 淡可燃混合物中氧氣含量，使燃燒速度降低，從而增長(zhǎng)了火 焰長(zhǎng)度。圖L4大路HC四通道燃燒器圖12揚(yáng)州新建燃燒器另外還有多種 形式的噴煤管，其目的 是加強(qiáng)風(fēng)煤混合、一、 二次的混合，減少一次 風(fēng)用量，加快燃燒速度 。目前我國(guó)一些水泥廠 采用無(wú)煙煤技術(shù)，其關(guān) 鍵是用好三通道或多通 道噴煤管。排灰口圖4旋流式噴嘴6、窯的發(fā)熱能力、燃燒帶的熱力強(qiáng)度(熱力強(qiáng)度也稱窯的熱負(fù)荷)(1)回轉(zhuǎn)窯的發(fā)熱能力：就是窯單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的熱量。為了滿足生產(chǎn)熟料所需的熱量，回轉(zhuǎn)窯必須具有一定的 發(fā)熱能力，其大小為：式中:Q窯的發(fā)熱能力，kj/h；m一窯的小時(shí)產(chǎn)量，kg/h；q熟料燒成熱耗，kj/kg

20、熟料;B一窯小時(shí)用煤量，kg/h；。為一煤的應(yīng)用基低熱值，kj/kg煤。(2)燃燒帶的容積熱力強(qiáng)度也稱容積熱負(fù)荷)：指燃燒帶內(nèi)單位時(shí)間、單位容積所發(fā)岀的熱量。顯然，提高窯的發(fā)熱能力，能為回轉(zhuǎn)窯增產(chǎn)創(chuàng)造條件 。但發(fā)熱能力受到燃燒空間的限制，因回轉(zhuǎn)窯燃燒帶的容 積熱力強(qiáng)度是有限的，過(guò)高會(huì)損壞窯的內(nèi)襯，會(huì)使熟料中 液相增多。多數(shù)工廠回轉(zhuǎn)窯燃燒帶的容積熱力強(qiáng)度控制在 1.21. 5X106 kj/m3h左右，個(gè)別的也有高達(dá)2. 1X106 kj/m3ho容積熱力強(qiáng)度的計(jì)算公式為:式中:Qv 窯內(nèi)物料的填充系數(shù)，一般為006015； 0 窯內(nèi)物料的填充系數(shù)，一般為0. 060. 15； Df 一燃燒帶的

21、直徑，m；Lf 燃燒帶的長(zhǎng)度，mo根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，燃燒帶的長(zhǎng)度可按下式計(jì)算:濕法長(zhǎng)窯:帶多筒冷卻機(jī)，Lf=4.9Df帶單筒冷卻機(jī)，Lf=4.26立波爾窯：Lf=3.2Df燒成帶長(zhǎng)度：燃燒帶只是燒成帶中溫度最高的部分，燒成帶長(zhǎng)度Ls 可按下式計(jì)算：L =（0.600.65） Lf（3）燃燒帶的表面積熱力強(qiáng)度（也稱表面積熱負(fù)荷）和截面積熱力強(qiáng)度（也稱截面積熱負(fù)荷）表面積熱力強(qiáng)度：燃燒帶單位表面積上所發(fā)出的熱量。截面積熱力強(qiáng)度：燃燒帶單位截面積上所發(fā)出的熱量。計(jì)算公式分別為：式中：燃燒帶表面積熱力強(qiáng)度，kj/m2h；燃燒帶截面積熱力強(qiáng)度，kj/m2ho 隨著窯徑增大，、Qa的數(shù)值增高。/ r rt

22、 -h-h r 11 rfiA Z A- -Fh CS）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的傳熱回轉(zhuǎn)窯是個(gè)高溫反應(yīng)器，因此回轉(zhuǎn)窯的傳熱問(wèn)題對(duì)于回轉(zhuǎn)窯 的產(chǎn)質(zhì)量至關(guān)重要。1、研究回轉(zhuǎn)窯內(nèi)傳熱的目的(1)對(duì)窯內(nèi)各帶傳熱機(jī)制進(jìn)行理論分析，從而理解窯的下列因素對(duì)傳熱過(guò)程的影響，達(dá)到提供調(diào)節(jié)控制窯內(nèi)各帶傳熱條件與措施的理論依據(jù)。結(jié)構(gòu)參數(shù):如窯的直徑、窯型及窯內(nèi)特殊構(gòu)件等;操作參數(shù)：如氣體與物料運(yùn)動(dòng)速度，氣體、物料及進(jìn)出口 溫度；窯的轉(zhuǎn)速；物料在窯內(nèi)的填充系數(shù)等；物性參數(shù)：如氣體、物料及襯料的導(dǎo)熱系數(shù)、黑度、熱容、 密度等；（2）對(duì)已投產(chǎn)運(yùn)行的窯（規(guī)格尺寸已知、生產(chǎn)條件相對(duì)固定 ）,可根據(jù)給定的操作情況通過(guò)傳熱計(jì)算，分別求得窯內(nèi)各

23、 帶相應(yīng)點(diǎn)處氣體、物料與窯襯的溫度，從而繪岀沿窯長(zhǎng)溫度 分布曲線，作為評(píng)價(jià)分析窯內(nèi)鍛燒工藝和熱工制度的依據(jù)。（3）在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)生料鍛燒過(guò)程中復(fù)雜的物理化學(xué)變化所需 的總熱量和窯內(nèi)各帶高溫氣體通過(guò)各種途徑傳給物料按單位 長(zhǎng)度計(jì)的傳熱總量，再結(jié)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)條件和燒成工藝要求而 確定回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格和尺寸。上述要求是對(duì)于化學(xué)反應(yīng)器傳熱計(jì)算的一般要求，但對(duì)于 水泥窯來(lái)說(shuō)，卻具有特殊的難度：/要對(duì)高溫下氣一固、固一固間穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)傳熱量精確計(jì) 算；/涉及到所有反應(yīng)的速度和完成度等高溫工業(yè)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)問(wèn) 題；雖涉及到各種反應(yīng)在給定條件下物性參數(shù)的確定問(wèn)題。這些問(wèn)題至今尚未解決，還有待理論和實(shí)踐兩方面的深入研究 與

24、探討。亠 占人 上 AE /kN僅從熱力學(xué)和傳熱學(xué)的觀點(diǎn)岀發(fā)討論?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)的傳熱源是燃料燃燒后的高溫?zé)煔?，受熱體是生料 和窯內(nèi)壁。是典型的氣一固傳熱，傳給生料的熱量供鍛燒過(guò)程中 干燥、預(yù)熱、分解和鍛燒，用以完成全部藝要求。(1)窯內(nèi)傳熱的綜合分析與傳熱方式高溫氣體中具有輻射傳熱能力的組成，主要是CO?和日2。 (汽)，但由于煙氣中夾帶著粉體物料，因此增大了氣體的輻 射率。同時(shí)因?yàn)楦G內(nèi)流動(dòng)氣體和湍流作用，產(chǎn)生了有效的對(duì)流傳熱。堆積生料之間以及窯回轉(zhuǎn)時(shí)物料周期性地與受熱升溫的窯 體內(nèi)壁相接觸而有輻射與傳導(dǎo)傳熱共存。總之，窯內(nèi)氣一固與固一固之間同時(shí)存在輻射、 對(duì)流、傳導(dǎo)三種傳熱方式。其間關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜

25、。再加上 回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)中，預(yù)熱器和冷卻機(jī)都與窯首尾相銜，在一 定程度上對(duì)窯內(nèi)氣固溫度分布也會(huì)產(chǎn)生一定影響。以及 回轉(zhuǎn)窯作為輸送設(shè)備，物料運(yùn)動(dòng)規(guī)律，粉塵飛揚(yáng)循環(huán)等 也對(duì)傳熱有影響，從而更增加計(jì)算難度和復(fù)雜性。LwQgwc（對(duì)流）Qshr（輻射）高溫氣Qswr、Qwsr體TgTw cQgscQgsrLwsTssTs（2）傳熱機(jī)制經(jīng)簡(jiǎn)化后，取回轉(zhuǎn)窯內(nèi)某一斷面Ini長(zhǎng)的范圍內(nèi)，綜合傳 熱機(jī)制關(guān)系如下圖所示：圖2-82a窯內(nèi)傳熱機(jī)制分析一傳熱流流圖圖2-82b 窯內(nèi)傳熱機(jī)制分析一傳熱框圖由于窯的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此窯內(nèi)襯板上某一點(diǎn)氏 在不同時(shí)間 內(nèi)依次分別和高溫氣體接觸（蓄積熱量）和被覆蓋在物料 內(nèi)（放出熱量）

26、，其本身溫度周期性地變化。其變化規(guī)律 如下圖所示。圖2-83窯內(nèi)轉(zhuǎn)一周襯料蓄熱放熱情況示意圖口在窯回轉(zhuǎn)過(guò)程中，物料由表面向內(nèi)部導(dǎo)熱 和襯料表面向堆于其上的物料內(nèi)部導(dǎo)熱都 是不穩(wěn)定導(dǎo)熱，即其傳導(dǎo)熱量隨時(shí)間而變 化。(3)傳熱計(jì)算基于上述分析，原則上可根據(jù)各自的傳熱方式進(jìn)行傳熱量 的計(jì)算，然后按圖17傳熱框圖所示的傳熱機(jī)制進(jìn)行綜合(串聯(lián) 、并聯(lián))計(jì)算。根據(jù)熱量傳遞的基本規(guī)律，將各類傳熱量Q (W/m)有統(tǒng)一 方程式表達(dá)。即以lm長(zhǎng)度的窯體作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。(W/m) (1)式中：21-2由物體1傳給物理2的總熱量，(W/m)；A物體1與物體2之間的傳熱面積，m2；h各種方式傳熱系數(shù)，(W/m? C)；

27、T-T2 一兩物體間的溫度差，Co由此可知傳熱量的計(jì)算，關(guān)鍵可集中在傳熱系數(shù)h的確定。氣體對(duì)物料表面的傳熱Q巡QgSF 氣體(g)以輻射方式（c）傳給物料表面（s）的熱量，W；以輻射方式（r）傳給物料表面（s）的熱量，W；QgSFl氣體（g）物料表面以輻射方式（r）傳給窯內(nèi)襯，再折射（rt）給 （s）的熱量，W。根據(jù)各自傳熱方式計(jì)算如下:式屮：對(duì)流換熱系數(shù):(W/m2 C ) (3)G氣體的質(zhì)量流量，kJ/ m2 h；cpg 一氣體定壓比熱，kj/kg C；一氣體粘度，kg/m H；兄g 氣體的導(dǎo)熱系數(shù)，W/m C；Ls 一在lm窯長(zhǎng)內(nèi)，氣體與物料的接觸面積，m2。一般 hpg 為1 1 (W/m2 - C)左右。(W/m)(4)式中：輻射系數(shù)：(W/m2 C ) (5)&g 氣體黑度；8S