水泥行業(yè)回轉(zhuǎn)窯的詳細(xì)結(jié)構(gòu)及工作原理

1、一、回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)一、回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)海螺水泥廠海螺水泥廠回轉(zhuǎn)窯齒圈回轉(zhuǎn)窯齒圈托托 輪輪擋擋 輪輪窯筒體軸向位移窯筒體軸向位移窯筒體窯筒體輪帶輪帶擋輪擋輪圖圖2-72 2-72 輪帶與擋輪輪帶與擋輪輪輪 帶帶回轉(zhuǎn)窯輪帶的潤(rùn)滑回轉(zhuǎn)窯輪帶的潤(rùn)滑輪輪 帶帶 節(jié)節(jié)窯筒體窯筒體活動(dòng)迷宮環(huán)活動(dòng)迷宮環(huán)固定迷宮環(huán)固定迷宮環(huán)圖圖2-73 2-73 迷宮式密封裝置示意圖迷宮式密封裝置示意圖 迷宮式密封裝置迷宮式密封裝置是利用空氣多次通過(guò)曲折通道增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。大流動(dòng)阻力而防止漏風(fēng)的。水泥回轉(zhuǎn)窯窯尾密封裝置水泥回轉(zhuǎn)窯窯尾密封裝置窯窯 尾尾 密密 封封窯尾密封及冷風(fēng)套窯尾密封及冷風(fēng)套彈

2、簧彈簧摩擦板摩擦板筒體筒體接觸式密封裝置接觸式密封裝置二、回轉(zhuǎn)窯的工作原理二、回轉(zhuǎn)窯的工作原理 物料回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒的過(guò)程是生料從窯的冷端喂入，由于窯有一定的傾斜度，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)（一）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料的運(yùn)動(dòng)1 1、物料在窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程、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

3、煅燒成熟料。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。FDBGCAES低端低端高端高端圖圖2-75 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料充填與運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料充填與運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖填充角；填充角；窯傾斜角；窯傾斜角； 物料休止角物料休止角 窯內(nèi)的物料僅占據(jù)窯容積的一部分，物料顆粒在窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是比較復(fù)雜的。 假設(shè)物料顆粒在窯壁上及料層內(nèi)部沒(méi)有滑動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)窯回轉(zhuǎn)時(shí)，物料顆粒靠著摩擦力被窯帶起，帶到一定高度，即物料層表面與水平

4、面形成的角度等于物料的自然休止角時(shí)，則物料顆粒在重力的作用下，沿著料層表面滑落下來(lái)。 因?yàn)楦G體以36%的傾斜度安裝，所以物料顆粒不會(huì)落到原來(lái)的位置，而是向窯的低端移動(dòng)了一個(gè)距離，落在一個(gè)新的點(diǎn)，在該新的點(diǎn)又重新被帶到一定高度再落到靠低端的另一點(diǎn)，如此不斷前進(jìn)。 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 2、物料在窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度、物料在窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度（1 1）一般速度公式）一般速度公式 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)

5、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：min)/( ,77. 1)/( ,77. 16060mnDsmnDLviimm式中：mv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：min,77. 1nDLimn窯的轉(zhuǎn)速，rpm；物料的休止角，度；sintg窯的傾斜度（角），稱為斜度；iD窯的襯磚內(nèi)徑，m。關(guān)于公式的討論關(guān)于公式的討論mviD物料運(yùn)動(dòng)速度與窯的傾斜角，窯的襯磚內(nèi)徑和轉(zhuǎn)速n成

6、正比，與物料休止角的平方根成反比。mv當(dāng)窯徑一定時(shí)，與n的積成正比。若使物料的運(yùn)動(dòng)成反比，即窯的傾斜角愈大，速度保持一定，則n與窯的速度應(yīng)愈低。iDmv實(shí)際生產(chǎn)中，已為定值，則與n、即改變窯速，窯內(nèi)物料的運(yùn)動(dòng)速度隨之變化。成正比， 如窯內(nèi)有結(jié)圈或人工砌筑的擋料圈時(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 2）物料在窯內(nèi)各帶的運(yùn)動(dòng)速度）物料在窯內(nèi)各帶的運(yùn)動(dòng)速度 煅燒過(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)饺肷现羞M(jìn)行測(cè)定，如某

7、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mv為：窯內(nèi)各帶 冷卻帶 燒成帶放熱反應(yīng)帶 分解帶 預(yù)熱帶 干燥帶 鏈條帶 喂料中空部分 速度mv（m/h） 28.4 18.4 41.0 46.0 34.5 27.0 28.8 29.3 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 3）影響窯內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)的因素）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)。u 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。u 干燥帶的運(yùn)動(dòng)速度與鏈條

8、的懸掛方式、懸掛密度有關(guān)。u 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)。u 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)。u 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；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，若因煅燒不良而降低窯速時(shí)，需相應(yīng)地減少

9、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。（二）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體的流動(dòng)（二）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體的流動(dòng)1 1、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體的流動(dòng)過(guò)程、回轉(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)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)

10、排風(fēng)機(jī)抽風(fēng)能力相同時(shí)，根據(jù)窯尾負(fù)壓可以判斷窯的工作情況。2 2、窯內(nèi)氣流速度的大小對(duì)窯內(nèi)傳熱的影響、窯內(nèi)氣流速度的大小對(duì)窯內(nèi)傳熱的影響p影響換熱系數(shù)：因而影響傳熱速率、窯的產(chǎn)量和熱耗；p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，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

11、，一般，窯內(nèi)的飛灰量與窯尾風(fēng)速的2.54次方成正比。（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)）SC2CaOf SC3SC3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)是吸收生成，這是微吸熱反應(yīng)。為了使生成的反應(yīng)完全，必須使物料在14001450的高溫下停留一定的時(shí)間?；剞D(zhuǎn)窯喂煤系統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯喂煤系統(tǒng)1 1、燃料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒應(yīng)滿足的要求、燃料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒應(yīng)滿足的要求l燃料燃燒的火焰溫度要達(dá)到16001800；（保持高溫）l火焰要有適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度；（保持物料高溫時(shí)間）l處于適當(dāng)?shù)奈恢谩＃ㄟm合SC3的形成的反應(yīng)）為了使生成SC3的反應(yīng)完全，使生料燒成熟料并獲得較高的產(chǎn)量

12、，燃料在轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃燒必須滿足一定的要求：2 2、回轉(zhuǎn)窯對(duì)入窯煤粉和助燃空氣的要求、回轉(zhuǎn)窯對(duì)入窯煤粉和助燃空氣的要求（1 1）對(duì)入窯煤粉的質(zhì)量要求）對(duì)入窯煤粉的質(zhì)量要求u低熱值：kgkJQgDW/20600u揮發(fā)份：gv=1830%u灰分：gA2530%u水分：yW12%u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 2）對(duì)入窯助

13、燃空氣的要求）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)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諝饬康?030%，大量的二次風(fēng)由冷卻機(jī)提供，故已被預(yù)熱到6001000，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)?？諝庀禂?shù)為1.051.10為宜。3 3、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃燒帶與燒成帶、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。 火焰中部區(qū)域溫度高，達(dá)160

14、01800，此時(shí)熟料被加熱到13001450，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)煅燒制度正常穩(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 4、窯內(nèi)火焰長(zhǎng)度與火焰溫度分布（火焰形狀）、窯內(nèi)火焰長(zhǎng)度與火焰溫度分布（火焰形狀）對(duì)燒成的影響對(duì)燒成的影響（1 1）火焰長(zhǎng)度）火焰長(zhǎng)度火焰長(zhǎng)度及火焰長(zhǎng)度對(duì)燒成的影響：火焰長(zhǎng)度及火焰長(zhǎng)度對(duì)燒成的影響： 火焰的長(zhǎng)度一

15、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)有很大的變化。 火焰長(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。燃燒速度燃燒速度：粉煤的細(xì)度、煤粉與空氣混合情況、一、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

16、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速度的關(guān)鍵。氣體流速：氣體流速：主要指一次風(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定。（2 2）火焰溫度分布（火焰形狀）火焰溫度分布（火焰形狀）窯內(nèi)火焰溫度分布，通常是

17、兩頭低、中間高。熱端較低溫度區(qū)就是窯內(nèi)的冷卻帶。 煤粉從噴管噴出后，須經(jīng)過(guò)干燥預(yù)熱至700800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：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)。燃燃 燒燒 器器5 5、煤粉燃燒器（

18、噴嘴）、煤粉燃燒器（噴嘴）噴煤管噴煤管 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 1）傳統(tǒng)噴嘴）傳統(tǒng)噴嘴傳統(tǒng)噴嘴的形狀傳統(tǒng)噴嘴的形狀如圖所示為常用的幾種傳統(tǒng)噴嘴。直管型拔哨型縮口型風(fēng)翅型縮口型：有一節(jié)16的縮口（也稱拔哨），其作用是使煤粉和空氣接觸機(jī)會(huì)增加，混合較好，從而使火焰集中，適用于煙煤。直管型：風(fēng)煤直線噴出，不利于風(fēng)煤混合，不利于煤粉充分燃燒。直管型拔哨型縮口型風(fēng)翅型直管型拔哨型縮口型風(fēng)翅型目前大多數(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)煅燒情況前后移動(dòng)，以改變噴嘴在窯體中位置。拔哨型：在縮口外

19、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。直管型拔哨型縮口型風(fēng)翅型直管型拔哨型縮口型風(fēng)翅型噴嘴的直徑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：vVd130. 11000式中：d噴嘴直徑，mm；1Vsm /3一次風(fēng)用量，v噴嘴內(nèi)風(fēng)速，m/s。在常規(guī)情況下，一次空氣量約占總空氣用量1520%。10036001GPVVa式中：aVkgm /3燃燒1kg煤所需實(shí)際空氣量，N單位熟料煤耗，kg煤/kg熟料；G每小時(shí)熟料產(chǎn)量kg/h；P一次空氣占總空氣用量的百分率。因此例：例：在下述條件下

20、，計(jì)算噴煤管的直徑d。 G=300噸/日=12500kg/h；=0.2 kg煤/kg熟料；【解】v=60m/s10036001GPVVa1003600201250020. 08 . 7sm /3=1.08NvVd130. 110006008. 130. 1=1000=153（mm）此為噴嘴有效內(nèi)徑的估算值。P=20%aVkgm /3=7.8 N煤；（2 2）新型燃燒器（三通道、多通道噴煤管）新型燃燒器（三通道、多通道噴煤管） 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

21、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，以滿足窯內(nèi)煅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2030m/s。由于粉粒

22、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)出口風(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3.58.0kg煤粉/m3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。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。 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

23、無(wú)煙煤技術(shù)，其關(guān)鍵是用好三通道或多通道噴煤管。6 6、窯的發(fā)熱能力、燃燒帶的熱力強(qiáng)度（熱力強(qiáng)、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）度也稱窯的熱負(fù)荷）（1 1）回轉(zhuǎn)窯的發(fā)熱能力：）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：yDWBQmqQ式中：Q窯的發(fā)熱能力，kJ/h；m窯的小時(shí)產(chǎn)量，kg/h；q熟料燒成熱耗，kJ/kg熟料；B窯小時(shí)用煤量，kg/h；yDWQ煤的應(yīng)用基低熱值，kJ/kg煤。（2 2）燃燒帶的容積熱力強(qiáng)度（也稱容積熱負(fù)荷）：）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、

24、單位容積所發(fā)出的熱量。 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1.21.5106 kJ/m3h左右，個(gè)別的也有高達(dá)2.1106 kJ/m3h。容積熱力強(qiáng)度的計(jì)算公式為：142ffvLDQq式中：vq窯內(nèi)物料的填充系數(shù)，一般為0.060.15；窯內(nèi)物料的填充系數(shù)，一般為0.060.15；fD燃燒帶的直徑，m；fL燃燒帶的長(zhǎng)度，m。燃燒帶長(zhǎng)度：燃燒帶長(zhǎng)度：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)， 帶單筒冷卻機(jī)，

25、fLfD=4.9fLfD=4.2立波爾窯： fLfD=3.2燒成帶長(zhǎng)度：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sL可按下式計(jì)算：sLfL=（0.600.65）（3 3）燃燒帶的表面積熱力強(qiáng)度（也稱表面積熱負(fù)荷）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）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：ffFLDQq24fADQq式中： Fq燃燒帶表面積熱力強(qiáng)度，kJ/m2h； Aq燃燒帶截面積熱力強(qiáng)度，kJ/m2h。FqAq隨著窯徑增大，、的數(shù)

26、值增高。 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 1、研究回轉(zhuǎn)窯內(nèi)傳熱的目的、研究回轉(zhuǎn)窯內(nèi)傳熱的目的（1 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）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)。施的理論依據(jù)。n 結(jié)構(gòu)參數(shù)：如窯的直徑、窯型及窯內(nèi)特殊構(gòu)件等；n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；n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

27、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)各帶相應(yīng)點(diǎn)處氣體、物料與窯襯的溫度，從而繪出沿窯長(zhǎng)溫度分布曲線，作為評(píng)價(jià)分析窯內(nèi)煅燒工藝和熱工制度的依據(jù)。（3）在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)生料煅燒過(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)高溫下氣固、固固間穩(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； 涉及到各種反應(yīng)在給定條件下物

28、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探討。僅從熱力學(xué)和傳熱學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)討論。 回轉(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。是典型的氣固傳熱，傳給生料的熱量供煅燒過(guò)程中干燥、預(yù)熱、分解和煅燒，用以完成全部藝要求。（1 1）窯內(nèi)傳熱的綜合分析與傳熱方式）窯內(nèi)傳熱的綜合分析與傳熱方式2COOH2高溫氣體中具有輻射傳熱能力的組成，主要是和（汽），但由于煙氣中夾帶著粉體物料，因此增大了氣體的輻輻射射率。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)傳導(dǎo)傳熱共存

29、。 總之，窯內(nèi)氣固與固固之間同時(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。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。（2 2）傳熱機(jī)制）傳熱機(jī)制 經(jīng)簡(jiǎn)化后，取回轉(zhuǎn)窯內(nèi)某一斷面1m長(zhǎng)的范圍內(nèi)，綜合傳熱機(jī)制關(guān)系如下圖所示：高溫氣體TgQgwcQgwrQwsrLsTsTssQgsrQgscTwLwQssd（不穩(wěn)定導(dǎo)熱）Qshc（對(duì)流）Qshr（輻射）Qshc（導(dǎo)熱）TshB點(diǎn)A點(diǎn)Lws窯體轉(zhuǎn)動(dòng)方向圖2-82a 窯內(nèi)傳熱機(jī)制分析傳熱流流圖高溫

30、氣體Tg筒體內(nèi)壁Tw筒體外壁Tsh原料表面Tssr原料內(nèi)部Ts大氣TaQgwc（對(duì)流）Qgwr（輻射）QgscQgsr（氣體輻射）QwsrQwshdQshc（對(duì)流）Qshr（輻射）（不穩(wěn)定導(dǎo)熱）（不穩(wěn)定導(dǎo)熱）圖2-82b 窯內(nèi)傳熱機(jī)制分析傳熱框圖討論：討論：p 由于窯的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此窯內(nèi)襯板上某一點(diǎn)B，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），其本身溫度周期性地變化。其變化規(guī)律如下圖所示。窯周展開(kāi)（窯周長(zhǎng)）BBATw1Tw2（平均溫度）溫度蓄熱放熱圖2-83 窯內(nèi)轉(zhuǎn)一周襯料蓄熱放熱情況示意圖p 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

31、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 3）傳熱計(jì)算）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1m長(zhǎng)度的窯體作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。mTTAhmTAhQ/2121（W/m）（1）式中：21Q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/m2）；21TT 兩物體間的溫度差，。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。gscQgsrQsrtQ氣體對(duì)物料表面的傳熱氣體對(duì)物

32、料表面的傳熱、gscQ氣體（g）以輻射方式（c）傳給物料表面（s）的熱量，W；gsrQ氣體（g）以輻射方式（r）傳給物料表面（s）的熱量，W；gsrtQ氣體（g）以輻射方式（r）傳給窯內(nèi)襯，再折射（rt）給根據(jù)各自傳熱方式計(jì)算如下：ssggscsgscTThLQ（W/m） （2） 物料表面（s）的熱量，W。式中：對(duì)流換熱系數(shù)：4 . 08 . 00027. 0ggpgggiggsccGDh（W/m2）（3） G氣體的質(zhì)量流量，kJ/ m2h；pgc氣體定壓比熱，kJ/kg；g氣體粘度，kg/mH；g氣體的導(dǎo)熱系數(shù)，W/m；sL在1m窯長(zhǎng)內(nèi)，氣體與物料的接觸面積，m2。一般gsch為1.1（W/m2）左右。ssggsrsgsrTThLQ （W/m） （4）式中：輻射系數(shù)：sgssgssgsggsrTTTTh11110566. 0822（W/m2） （5） g氣體黑度；s物體黑度。ssggsrtsgsrtTThLQ（W/m） （6） 式中：考慮折射的輻射系數(shù)sgssgssgsggsrtTTTTh11110566. 0*822*（W/m2）（7） *g考慮折射后氣體的相當(dāng)黑度。wgsgwSgggLLLL11* （8）gwcQgwrQ氣體傳給窯壁襯料的熱量氣體傳給窯壁襯料的熱量、