回转窑结构及其工作原理.pptx

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1、回转窑齿圈回转窑齿圈第1页/共84页托托 轮轮第2页/共84页第3页/共84页轮轮 带带第4页/共84页回转窑轮带的润滑回转窑轮带的润滑第5页/共84页轮轮 带带 节节第6页/共84页第7页/共84页密密 封封 装装 置置第8页/共84页二、回转窑的工作原理二、回转窑的工作原理 物料回转窑内煅烧的过程是生料从窑的冷端喂入，由于窑有一定的倾斜度，且不断回转，因此使生料连续向热端移动。燃料自热端喷入，在空气助燃下燃烧放热并产生高温烟气，热气在风机的驱动下，自热端向次端流动，而物料和烟气在逆向运动的过程中进行热量交换，使生料烧成熟料。因此，研究回转窑的工作原理，主要是研究物料在窑内的运动，窑内气体的

2、流动，燃料燃烧和物料与气体间传热的现象和规律。第9页/共84页二、结构特点回转窑主要由窑筒体、传动装置、支撑装置、挡轮装置、窑头密封装置、窑尾密封装置、窑头罩等组成。第10页/共84页1、窑筒体部分窑筒体是回转窑的躯干，系由钢板卷制并焊接而成，窑筒体倾斜的安装在数对托轮上，在窑筒体底端装有高温耐磨损的窑口护板并组成套筒空间，并设有专用风机对窑口部分进行冷却。沿窑筒体长度方向上套有数个矩形轮带，它承受窑筒体、窑衬、物料等所有回转部分的重量，并将其重要传到支撑装置上，轮带下采用浮动垫板，可根据运转后的间隙调整或更换，以获得最佳间隙，垫板起到增加窑筒体刚度、避免由于轮带与窑筒体有圆周方向的相对滑动而

3、使窑筒体遭受磨损和降低轮带内外表面温差的作用。第11页/共84页2、大齿圈装置在靠近窑筒体尾部固定有大齿圈以传递扭矩，大齿圈通过切向弹簧板与窑筒体联接，这种使大齿圈悬挂在窑筒体上的联接结构能使齿圈与窑筒体间留有足够的散热空间，并能减少窑筒体弯曲变形等对啮合精度的影响，还能其一定的减震缓冲作用，有利于延长窑衬的寿命。第12页/共84页3、传动装置 传动型式传动系统采用单传动，由一台主传动电动机带动。主传动系统油主电动机、主减速机小齿轮等组成，同时采用了组合弹性联轴器来提高传动的平稳性。主电动机尾部带有测速发电机为显示窑速的仪表提供电源。为保证主电源中断时仍能盘窑操作，以防止窑筒体弯曲变形，也便于

4、检修时盘窑，设有辅助传动装置。它由电动机、减速机等组成。辅助电动机上配有制动器，防止窑在电动机停转后在物料、窑皮的偏重作用下产生反转。第13页/共84页3、传动装置 电动机除小型回转窑可选用Z2系列小型直流电动机外，其余均选用回转窑专用ZSN4直流电动机，该电动机是Z4系列电动机的基础上，根据水泥回转窑主传动的工况特点而制造的专用产品。减速器减速器一般均选用硬齿面减速器、它技术先进、体积小、重量轻。组合弹性联轴器小齿轮装置和主减速器之间采用组合弹性联轴器，它弹性好，能吸收一部分冲击，并能补偿较大的径向偏差和轴向伸缩。第14页/共84页4、支撑装置 支撑装置是回转窑的重要组成部分，它承受着窑筒体

5、的全部重量，并对窑筒体起定位作用，使其能安全平稳地进行运转，支撑装置为调心式滑动轴承结构，其结构紧凑、重量轻。并配置了润滑油的自动加热和温控装置及测温装置，运行可靠，适应性强。第15页/共84页 5、挡轮装置挡轮按其受力情况及作用原理，可分为机械挡轮及液压挡轮二种。机械挡轮成对地安装在大齿圈邻近轮带的两侧，起到限制窑筒体轴向窜动的作用。液压挡轮液压挡轮设置在靠近大齿圈邻近轮带的下侧。通过液压挡轮迫使轮带和窑筒体一起按一定的速度和行程沿窑中心线方向在托轮上往复移动，使轮带和托轮在全宽上能均匀磨损，以延长使用寿命。第16页/共84页6、窑头密封装置GP型窑头密封装置选用不锈钢片径向接触式的密封形式

6、，能自动补偿窑筒体运转时的偏摆和运转中沿轴向的往复窜动，密封性能好。第17页/共84页7、窑尾密封装置QD窑尾密封装置采用气缸压紧端面接触式，整个密封圈受力均匀且能消除由于安装和窑筒体挠度产生的不良影响。此外由电动干油泵将润滑脂注入摩擦圈接触面进行润滑，摩擦阻力及磨损小，密封可靠效果好。第18页/共84页8、窑头罩窑头罩为钢板焊接而成的罩形，通过两侧的支腿座落在窑头操作平台上，下部与冷却机的接口连接，窑头罩内砌筑耐火砖或浇灌耐热混凝土，窑头罩前外端面设有二扇悬挂移动式窑门，以便进入窑内检修及窑衬砌筑等工作。第19页/共84页FDBGCAES低端低端高端高端图图2-75 回转窑内物料充填与运动简

7、图回转窑内物料充填与运动简图填充角；窑倾斜角；物料休止角第20页/共84页 窑内的物料仅占据窑容积的一部分，物料颗粒在窑内的运动过程是比较复杂的。假设物料颗粒在窑壁上及料层内部没有滑动现象，当窑回转时，物料颗粒靠着摩擦力被窑带起，带到一定高度，即物料层表面与水平面形成的角度等于物料的自然休止角时，则物料颗粒在重力的作用下，沿着料层表面滑落下来。因为窑体以36%的倾斜度安装，所以物料颗粒不会落到原来的位置，而是向窑的低端移动了一个距离，落在一个新的点，在该新的点又重新被带到一定高度再落到靠低端的另一点，如此不断前进。第21页/共84页 因此，可以形象地设想各个颗粒运动所经过的路程，象一根圆形的弹

8、簧。实际上物料在回转窑内运动时，物料颗粒的运动是有周期性变化的，物料颗粒或埋在料层里与窑一起向上运动，或到料层表面上降落下来，但是只有在物料颗粒降落的过程中，才能沿着窑长方向移动。第22页/共84页2 2、物料在窑内的运动速度、物料在窑内的运动速度（1 1）一般速度公式）一般速度公式 回转窑内物料运动的情况比较复杂，影响因素很多，因此要想用简单的公式来准确计算物料在窑内各带的运动速度是比较复杂的和困难的。在对回转窑内物料运动的规律进行分析和模拟试验后，得出很多计算回转窑内物料运动的速度的公式其中最为常用的一般公式为：第23页/共84页式中：物料在窑内运动的速度，m/s；L窑的长度，m；物料在窑

9、内停留的时间：n窑的转速，rpm；物料的休止角，度；窑的倾斜度（角），称为斜度；窑的衬砖内径，m。第24页/共84页关于公式的讨论关于公式的讨论物料运动速度与窑的倾斜角，窑的衬砖内径和转速n成正比，与物料休止角的平方根成反比。当窑径一定时，与n的积成正比。若使物料的运动成反比，即窑的倾斜角愈大，速度保持一定，则n与窑的速度应愈低。实际生产中，已为定值，则与n、即改变窑速，窑内物料的运动速度随之变化。成正比，如窑内有结圈或人工砌筑的挡料圈时，物料的运动速度要降低。窑内的热交换装置（如链条、热交换器）也会影响物料的运动速度。第25页/共84页（2 2）物料在窑内各带的运动速度）物料在窑内各带的运动

10、速度 煅烧过程中，窑内各带发生的物理化学变化对物料颗粒的形状、粒度、松散度及密度均有影响，因此各带物料的运动速度是不同的。为了了解窑内各带物料的运动速度，可将放射性同位素掺入生料中进行测定，如某厂曾在150米的湿法长窑上，通过实际测定和计算而得的物料运动的平均速度为：窑内各带 冷却带 烧成带放热反应带 分解带 预热带 干燥带 链条带 喂料中空部分 速度（m/h）28.4 18.4 41.0 46.0 34.5 27.0 28.8 29.3 第26页/共84页由上述测定结果得到，各带物料的运动速度相差很大。从干燥带向热端，物料的运动速度不断增加，分解带物料的运动速度最快，之后又不断降低。（3 3

11、）影响窑内物料运动的因素）影响窑内物料运动的因素 窑内物料运动速度与其物理性质、窑径和窑内热交换装置等有关。u物料的粒度愈小，运动速度愈小，如粉料的运动速度高于料球运动速度。u干燥带的运动速度与链条的悬挂方式、悬挂密度有关。u预热带的物料运动速度与窑内热交换装置有关。u分解带，由于碳酸盐分解放出的二氧化碳气体使物料呈流态化，因此物料运动速度最快，在分解带，碳酸盐分解需要吸收大量的热，但是物料流速又快，所以窑的分解带比较长。第27页/共84页u窑内料层厚度不同，物料被带起的高度也不同，料层厚，带起高，在窑回转一周时，物料被带起的次数少，即翻动的次数少，受热的均匀性就差；但料层过薄，窑的产量降低，

12、因此必须选择合适的料层厚度，通常窑内物料的填充系数为615%。当窑内物料流量稳定时，移动速度快的地带，其填充系数小。因此在实际生产上，为了稳定窑的热工制度，必须稳定窑速，若因煅烧不良而降低窑速时，需相应地减少喂料量，以保持窑内物料的填充系数不变。因此，一般回转窑的传动电机和喂料机的电机是同步的，以便于控制。第28页/共84页（二）回转窑内气体的流动（二）回转窑内气体的流动1 1、回转窑内气体的流动过程、回转窑内气体的流动过程 为了使回转窑内燃料燃烧完全，必须不断地从窑头送入大量的助燃空气，而燃料燃烧后产生的烟气和生料分解出来的气体，在向窑的冷端流动的过程中，将热量传给与之相对运动的物为以后，从

13、窑尾排出。窑内气体在沿长度方向流动的过程中，气体的温度、流量和组成都在变化，因此流速和阻力是不同的。通常有窑尾负压表示窑的流体阻力，在窑操作正常时，窑尾负压应在不大的范围内波动，如窑内有结圈，则窑尾负压会显著升高。在生产在当排风机抽风能力相同时，根据窑尾负压可以判断窑的工作情况。第29页/共84页2 2、窑内气流速度的大小对窑内传热的影响、窑内气流速度的大小对窑内传热的影响p影响换热系数：因而影响传热速率、窑的产量和热耗；p影响窑内飞灰生成量：即影响料耗。当流速过大时，传热系数增大，但气体与物料的接触时间减少，总传热量有时反而会减少，表现为废气温度升高、热耗增大、飞灰增多、料耗加大，不经济。相

14、反，当流速低时，传热效率降低，产量会显著下降，也不合适。第30页/共84页 窑内气流速度，各带不同，一般以窑尾风速来表达，如直径为3米的湿法窑，以5（米/秒）左右为宜。干法窑的窑尾风速相应大一些，一般约10（米/秒）左右。窑尾风速增大，回转窑的飞灰量增多，一般，窑内的飞灰量与窑尾风速的2.54次方成正比。第31页/共84页（三）回转窑内燃料的燃烧（三）回转窑内燃料的燃烧（三）回转窑内燃料的燃烧（三）回转窑内燃料的燃烧（关于燃料的燃烧过程已在硅酸盐工业热工基础中燃烧学部分讨论，要课程不再重复）在回转窑的烧成带，物料进行的主要物理化学反应是吸收生成，这是微吸热反应。为了使生成的反应完全，必须使物料

15、在14001450的高温下停留一定的时间。第32页/共84页回回转转窑窑喂喂煤煤系系统统第33页/共84页第34页/共84页1 1、燃料在回转窑内燃烧应满足的要求、燃料在回转窑内燃烧应满足的要求l燃料燃烧的火焰温度要达到16001800；（保持高温）l火焰要有适当的长度；（保持物料高温时间）l处于适当的位置。（适合的形成的反应）为了使生成的反应完全，使生料烧成熟料并获得较高的产量，燃料在转窑内的燃烧必须满足一定的要求：第35页/共84页2 2、回转窑对入窑煤粉和助燃空气的要求、回转窑对入窑煤粉和助燃空气的要求（1 1）对入窑煤粉的质量要求）对入窑煤粉的质量要求u低热值：u挥发份：=1830%u

16、灰分：2530%u水分：12%u细度：15%（0.08mm方孔筛筛余）第36页/共84页 这些要求都是为了保证烧成带温度和热力强度以及火焰的稳定性而提出的，当采取有效措施（如提高助燃空气温度等）改善燃烧条件时，对煤质的要求也可适当放宽。另外，现国内有不少企业已成功采用无烟煤作为回转窑生产燃料，这是一项目前在水泥行业的新技术，对提高水泥企业经济效益效果显著。第37页/共84页（2 2）对入窑助燃空气的要求）对入窑助燃空气的要求煤粉自喷煤管以较高气速（4080m/s）送入窑内。通过喷煤管输送煤粉的空气，习惯上称为一次风一次风。从安全角度考虑，一般一次风不预热。因此其用量不宜过多，因窑型和燃烧器的不

17、同，其量约占总燃烧空气量的1030%，大量的二次风由冷却机提供，故已被预热到6001000，它既能回收熟料中的热量，又可促进燃烧反应完全并提高实际燃烧温度。为了确保窑内燃料燃烧完全和燃烧安全，一、二次风用量的总和应略高于理论空气需要量，控制过剩空气系数为1.051.10为宜。第38页/共84页3 3、回转窑内的燃烧带与烧成带、回转窑内的燃烧带与烧成带火焰覆盖的区域，称为燃烧带。火焰中部区域温度高，达16001800，此时熟料被加热到13001450，其中有相当量（约2530%）的组分熔融成液相，粘附在窑内耐火材料的表面上形成一定厚度的粘稠状物料，即俗称的主窑皮主窑皮。窑内这一区域称为烧成带。通

18、常烧成带的长度用主窑皮的长度来判定。由此可见，烧成带是燃烧带中高温部分。平整的窑皮、合适的厚度和长度，是窑内煅烧制度正常稳定的标志。窑皮的形成还可以保护窑内耐火衬料，延长回转窑的运转周期。第39页/共84页4 4、窑内火焰长度与火焰温度分布（火焰形状）、窑内火焰长度与火焰温度分布（火焰形状）对烧成的影响对烧成的影响（1 1）火焰长度）火焰长度火焰长度及火焰长度对烧成的影响：火焰长度及火焰长度对烧成的影响：火焰的长度一般是指从喷煤管口到火焰终止断面的距离，燃烧条件的变化则火焰长度会有很大的变化。火焰长度对烧成工艺影响很大，当发热量一定时，如火焰过长，烧成带的温度就会降低，物料过早出现液相，易引起

19、结圈，此外还会造成不完全燃烧，废气温度会提高，煤耗加大等。相反，火焰过短，高温部分过于集中，容易烧垮窑皮及衬料，不利于窑的长期安全运转。因此，火火焰长度应根据窑的实际操作条件，加以调整与控制。第40页/共84页影响窑内火焰长度的因素影响窑内火焰长度的因素：有很多。主要有：燃烧速度和窑内气体的流速。燃烧速度燃烧速度：粉煤的细度、煤粉与空气混合情况、一、二次风的温度等因素有关。煤粉粉愈细，或在喷煤管内加装风翅，以加还煤与空气的混合，或提高一、二次空气的温度，均能提高燃烧速度，而使火焰短。风煤的混合速度和均匀程度也是影响燃烧速度的关键。第41页/共84页气体流速：气体流速：主要指一次风 一次空气主要

20、供挥发分燃烧，因此一次风量主要决定于煤粉中挥发的含量。挥发分多的煤粉，如一次风量少燃烧速度就减慢，会使火焰拉长。回转窑的直径愈大，一次风速愈高，直么2.54.0米的回转窑，一次风速为5070米/秒。一次风速增加，一方面能增加煤粉单位时间的有效射程，另一方面又使煤粉的燃烧速度加快，燃烧时间缩短，因此在实际操作中，一次风速增加后，火焰变长或变短，应视两者的影响程度而定。第42页/共84页（2 2）火焰温度分布（火焰形状）火焰温度分布（火焰形状）窑内火焰温度分布，通常是两头低、中间高。热端较低温度区就是窑内的冷却带。煤粉从喷管喷出后，须经过干燥预热至700800才着火燃烧，回转窑中所看到的黑火头就是

21、煤粉从喷出后至着火燃烧前气流所移动的距离。黑火头长则使回转窑的传热面积减小，对产量、质量不利，黑火头过短则冷却带短，熟料离窑的温度提高，增加冷却机的负荷。第43页/共84页影响黑火头长度的因素有：影响黑火头长度的因素有：煤粉的组成与细度、一次空气的温度和流速、二次风量与风温等。煤粉愈细，煤粉中挥发分的含量越高，提高一次风温，增加一次空气的比例，都会使黑火头缩短。在窑的操作中，应形成适合烧成需要的好火焰，即高温部分较长，黑火头较短，火焰平稳。第44页/共84页燃燃 烧烧 器器第45页/共84页5 5、煤粉燃烧器（喷嘴）、煤粉燃烧器（喷嘴）喷煤管喷煤管 煤粉在窑内的燃烧情况与喷煤管的结构尺寸和参数

22、选择有很大关系。喷嘴的形状和出口尺寸主要影响煤粉和一次风的混合程度和喷出速度。（1 1）传统喷嘴）传统喷嘴传统喷嘴的形状传统喷嘴的形状如图所示为常用的几种传统喷嘴。第46页/共84页缩口型：有一节16的缩口（也称拔哨），其作用是使煤粉和空气接触机会增加，混合较好，从而使火焰集中，适用于烟煤。直管型：风煤直线喷出，不利于风煤混合，不利于煤粉充分燃烧。第47页/共84页目前大多数窑上的喷煤管装成活动的，在操作时可以根据窑内煅烧情况前后移动，以改变喷嘴在窑体中位置。拔哨型：在缩口外再加一节平头，能延长火焰，且使火焰平衡。风翅型：为加速风煤的混合，在喷煤管内加装风翅，翅片与管壁中心线呈730，角度大，

23、火焰短，但流股发生旋转，会扫伤窑皮。第48页/共84页喷嘴的直径喷嘴的直径这种传统简单喷嘴直径可以用下式计算：式中：d喷嘴直径，mm；一次风用量，v喷嘴内风速，m/s。在常规情况下，一次空气量约占总空气用量1520%。第49页/共84页式中：燃烧1kg煤所需实际空气量，N单位熟料煤耗，kg煤/kg熟料；G每小时熟料产量kg/h；P一次空气占总空气用量的百分率。因此第50页/共84页例：例：在下述条件下，计算喷煤管的直径d。G=300吨/日=12500kg/h；=0.2 kg煤/kg熟料；【解】v=60m/s=1.08N=1000=153（mm）此为喷嘴有效内径的估算值。P=20%=7.8 N煤

24、；第51页/共84页（2 2）新型燃烧器（三通道、多通道喷煤管）新型燃烧器（三通道、多通道喷煤管）随着窑外分解技术的发展，窑的单机产量增大以及为了适应煤质的变化，近年来各国水泥设备制造公司对于喷煤管的结构作了大量的开发与研究工作，取得了卓有成效的成就。主要是开发的多通道喷煤管。新型喷煤管很多，共同的特点是喷出的空气分成多股，即内风、外风和煤风，各有不同的风速和方向，从而形成多个通道。最常用的是三通道喷煤管。第52页/共84页这种喷煤管，内、外两个通道为净风道，分别称内风和外风。内风通道的出口端装有旋流叶片，所以又称为旋流风。中间通道为输送煤粉的通道，称为煤风。三股风在出口处汇合形成了同轴旋转的

25、复杂射流。操作时通过改变内、外风速和风量的比例，可以灵活调节火焰形状和燃烧强度，以满足窑内煅烧熟料温度分布的要求。第53页/共84页 当旋风强度大，火焰变得粗而短，高温带会相对更集中。反之，火焰会被拉长。煤风采用浓相低速喷射，通常在保证不发生回火的条件下取接近输送粉料的速度2030m/s。由于粉粒体的存在强化了射流中的湍流强度，因而改善了煤粉与一、二次风的微观混合。内外净风出口风速可高达75150m/s。煤风浓度允许有较大波动（经验为3.58.0kg煤粉/m3空气）。故在窑用煤量有所变动时，输送煤粉的空气量也可保持稳定不变。这对喷煤管的空气动力学设计是有利的。第54页/共84页 当喷煤管喷射流

26、动动量很大时，会引射下游区域的高温燃气而形成回流。这种回流一方面会提高上游火焰温度，提高燃烧速度，从而使煤粉着火稳定，另一方面又可能冲淡可燃混合物中氧气含量，使燃烧速度降低，从而增长了火焰长度。另外还有多种形式的喷煤管，其目的是加强风煤混合、一、二次的混合，减少一次风用量，加快燃烧速度。目前我国一些水泥厂采用无烟煤技术，其关键是用好三通道或多通道喷煤管。第55页/共84页第56页/共84页6 6、窑的发热能力、燃烧带的热力强度（热力强、窑的发热能力、燃烧带的热力强度（热力强度也称窑的热负荷）度也称窑的热负荷）（1 1）回转窑的发热能力：）回转窑的发热能力：就是窑单位时间内发出的热量。为了满足生

27、产熟料所需的热量，回转窑必须具有一定的发热能力，其大小为：式中：Q窑的发热能力，kJ/h；m窑的小时产量，kg/h；q熟料烧成热耗，kJ/kg熟料；B窑小时用煤量，kg/h；煤的应用基低热值，kJ/kg煤。第57页/共84页（2 2）燃烧带的容积热力强度（也称容积热负荷）：）燃烧带的容积热力强度（也称容积热负荷）：指燃烧带内单位时间、单位容积所发出的热量。显然，提高窑的发热能力，能为回转窑增产创造条件。但发热能力受到燃烧空间的限制，因回转窑燃烧带的容积热力强度是有限的，过高会损坏窑的内衬，会使熟料中液相增多。多数工厂回转窑燃烧带的容积热力强度控制在1.21.5106 kJ/m3h左右，个别的也

28、有高达2.1106 kJ/m3h。第58页/共84页容积热力强度的计算公式为：式中：窑内物料的填充系数，一般为0.060.15；窑内物料的填充系数，一般为0.060.15；燃烧带的直径，m；燃烧带的长度，m。第59页/共84页燃烧带长度：燃烧带长度：根据实际生产情况，燃烧带的长度可按下式计算：湿法长窑：带多筒冷却机，带单筒冷却机，=4.9=4.2立波尔窑：=3.2烧成带长度：烧成带长度：燃烧带只是烧成带中温度最高的部分，烧成带长度可按下式计算：=（0.600.65）第60页/共84页（3 3）燃烧带的表面积热力强度（也称表面积热负荷）燃烧带的表面积热力强度（也称表面积热负荷）和截面积热力强度（

29、也称截面积热负荷）和截面积热力强度（也称截面积热负荷）表面积热力强度：燃烧带单位表面积上所发出的热量。截面积热力强度：燃烧带单位截面积上所发出的热量。计算公式分别为：式中：燃烧带表面积热力强度，kJ/m2h；燃烧带截面积热力强度，kJ/m2h。随着窑径增大，、的数值增高。第61页/共84页（五）回转窑内的传热（五）回转窑内的传热（五）回转窑内的传热（五）回转窑内的传热 回转窑是个高温反应器，因此回转窑的传热问题对于回转窑的产质量至关重要。1 1、研究回转窑内传热的目的、研究回转窑内传热的目的（1 1）对窑内各带传热机制进行理论分析，从而理解窑的下列因）对窑内各带传热机制进行理论分析，从而理解窑

30、的下列因素对传热过程的影响，达到提供调节控制窑内各带传热条件与措素对传热过程的影响，达到提供调节控制窑内各带传热条件与措施的理论依据。施的理论依据。n 结构参数：如窑的直径、窑型及窑内特殊构件等；n操作参数：如气体与物料运动速度，气体、物料及进出口温度；窑的转速；物料在窑内的填充系数等；n物性参数：如气体、物料及衬料的导热系数、黑度、热容、密度等；第62页/共84页（2）对已投产运行的窑（规格尺寸已知、生产条件相对固定），可根据给定的操作情况通过传热计算，分别求得窑内各带相应点处气体、物料与窑衬的温度，从而绘出沿窑长温度分布曲线，作为评价分析窑内煅烧工艺和热工制度的依据。（3）在设计时根据生料

31、煅烧过程中复杂的物理化学变化所需的总热量和窑内各带高温气体通过各种途径传给物料按单位长度计的传热总量，再结合设计生产条件和烧成工艺要求而确定回转窑的规格和尺寸。第63页/共84页2 2 2 2、研究的难度、研究的难度、研究的难度、研究的难度 上述要求是对于化学反应器传热计算的一般要求，但对于水泥窑来说，却具有特殊的难度：要对高温下气固、固固间稳态和非稳态传热量精确计算；涉及到所有反应的速度和完成度等高温工业反应动力学问题；涉及到各种反应在给定条件下物性参数的确定问题。这些问题至今尚未解决，还有待理论和实践两方面的深入研究与探讨。第64页/共84页3 3 3 3、回转窑内的传热机制、回转窑内的传

32、热机制、回转窑内的传热机制、回转窑内的传热机制仅从热力学和传热学的观点出发讨论。回转窑内的传热源是燃料燃烧后的高温烟气，受热体是生料和窑内壁。是典型的气固传热，传给生料的热量供煅烧过程中干燥、预热、分解和煅烧，用以完成全部艺要求。（1 1）窑内传热的综合分析与传热方式）窑内传热的综合分析与传热方式高温气体中具有辐射传热能力的组成，主要是和（汽），但由于烟气中夹带着粉体物料，因此增大了气体的辐辐射射率。同时因为窑内流动气体和湍流作用，产生了有效的对流对流传热。堆积生料之间以及窑回转时物料周期性地与受热升温的窑体内壁相接触而有辐射与传导传导传热共存。第65页/共84页 总之，窑内气固与固固之间同时

33、存在辐射、对流、传导三种传热方式。其间关系错综复杂。再加上回转窑系统中，预热器和冷却机都与窑首尾相衔，在一定程度上对窑内气固温度分布也会产生一定影响。以及回转窑作为输送设备，物料运动规律，粉尘飞扬循环等也对传热有影响，从而更增加计算难度和复杂性。第66页/共84页（2 2）传热机制）传热机制 经简化后，取回转窑内某一断面1m长的范围内，综合传热机制关系如下图所示：图2-82a 窑内传热机制分析传热流流图第67页/共84页图2-82b 窑内传热机制分析传热框图第68页/共84页讨论：讨论：p由于窑的回转运动，因此窑内衬板上某一点B，在不同时间内依次分别和高温气体接触（蓄积热量）和被覆盖在物料内（

34、放出热量），其本身温度周期性地变化。其变化规律如下图所示。图2-83 窑内转一周衬料蓄热放热情况示意图第69页/共84页p在窑回转过程中，物料由表面向内部导热和衬料表面向堆于其上的物料内部导热都是不稳定导热，即其传导热量随时间而变化。第70页/共84页（3 3）传热计算）传热计算 基于上述分析，原则上可根据各自的传热方式进行传热量的计算，然后按图17传热框图所示的传热机制进行综合（串联、并联）计算。根据热量传递的基本规律，将各类传热量Q（W/m）有统一方程式表达。即以1m长度的窑体作为计算标准。（W/m）（1）式中：由物体1传给物理2的总热量，（W/m）；A物体1与物体2之间的传热面积，m2；

35、h各种方式传热系数，（W/m2）；两物体间的温度差，。由此可知传热量的计算，关键可集中在传热系数h的确定。第71页/共84页气体对物料表面的传热气体对物料表面的传热、气体（g）以辐射方式（c）传给物料表面（s）的热量，W；气体（g）以辐射方式（r）传给物料表面（s）的热量，W；气体（g）以辐射方式（r）传给窑内衬，再折射（rt）给根据各自传热方式计算如下：（W/m）（2）物料表面（s）的热量，W。第72页/共84页式中：对流换热系数：（W/m2）（3）G气体的质量流量，kJ/m2h；气体定压比热，kJ/kg；气体粘度，kg/mH；气体的导热系数，W/m；在1m窑长内，气体与物料的接触面积，m2

36、。一般为1.1（W/m2）左右。第73页/共84页 （W/m）（4）式中：辐射系数：（W/m2）（5）气体黑度；物体黑度。第74页/共84页（W/m）（6）式中：考虑折射的辐射系数（W/m2）（7）考虑折射后气体的相当黑度。（8）第75页/共84页气体传给窑壁衬料的热量气体传给窑壁衬料的热量、（W/m）（9）式中：对流换热系数（W/m）（10）式中：辐射换热系数（W/m2）（11）窑内衬料黑度。第76页/共84页窑内衬料以辐射方式通过气层传给物料表面之热量窑内衬料以辐射方式通过气层传给物料表面之热量（W/m）（12）式中修正后辐射传热系数（W/m2）（13）第77页/共84页窑内衬料传给物料的

37、不稳定导热窑内衬料传给物料的不稳定导热（W/m）（14）考虑到对物料粉粒内部不稳定导热的复杂性，实际计算时推荐用以下经验式：（W/m2）（15）第78页/共84页式中系数：（16）（17）、衬料与物料的导热系数，W/m2；、衬料与物料的比热，kJ/kg；、衬料与物料密度，kg/m3；在通过单位长度窑体时，特定物料与衬料的接触时间，s；N窑回转次数，次/s。在窑回转时，衬料与物料接触后温度不断降低对非稳态导热产生影响的校正系数；第79页/共84页物料表面向内部的非稳态导热物料表面向内部的非稳态导热（W/m）（18）式中：（W/m2）（19）原料在表面上停留时间，s。第80页/共84页衬料通过窑壁

38、向大气散热量衬料通过窑壁向大气散热量、窑内衬料向窑外壳传导传热量；窑外壳向大气对流散热量；窑外壳向大气辐射散热量。（W/m）（20）（W/m）（21）（W/m）（22）第81页/共84页窑筒体表面散热总量：=+（W/m）（23）在稳定运转情况下：=（W/m）（24）第82页/共84页 因此上述计算方法更重要的现实意义在于掌握分析和处理复杂传热问题的方法以及了解影响传热速率的诸因素。综上分析，不难发现，在真正进行计算时，尚存在许多困难，有辉、等和一些修正。通常还需要通过实验或参考有关资料选定。主要是有许多数据难于确定。如窑内内衬的温度火焰时气体的黑度以及生料的有效导热系数等诸多与温度有关的物理性常数以及与运行有关的参数如系数第83页/共84页感谢您的观看。第84页/共84页