回转窑设计方案手册.docx

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1、回转窑的设计一、窑型和长径比1.窑型所谓窑型是指筒体各段直径的改变。按筒体形态有以下几种窑型：(1)直筒型：制造安装便利，物料在窑内移动速度较匀称一样，操作限制较易驾驭，同时窑体砌造及维护较便利；(2)热端扩大型：加大单位时间内燃烧的燃料量及传热量，在原窑直径偏小的状况下，扩大热端将相应提高产量，适用于烧成温度富的物料；(3)冷端扩大型：便于安装热交换器，增大枯燥受热面，加速料浆水分蒸发，降低热耗及细尘飞损，适用于处理蒸发量大、烘干困难的物料；(4)两端扩大型(哑铃型)：中间的填充系数提高，使物料流淌的时机削减，还可以节约局部钢材；还有单独扩大烧成带或分解带的“大肚窑”，这种窑型易挂窑皮，在枯

2、燥带及烧成带实力足够时，可以显著提高产量。但这种窑型操作不便。总之，不管扩大哪一带，必需保持预烧实力和烧结实力趋于平衡。只有在生产窑上，经过生产实践和充分调查探讨(包括必要的热工测定和计算)，发觉某一带确为热工上的薄弱环节，在这种特定条件下将该带扩大，才会得出较明显的效果。目前国内外开展趋势仍以直筒型窑为主，而且尺寸向大型方面开展。其他有色金属工业用回转窑(复原、挥发、硫化精矿焙烧、氯化焙烧、离析、烧结转化等)多采纳较短的直筒窑。2.长径比要得长径比有两种表示方法：一是筒体长度L与筒体公称直径D之比；另一是筒体长度L与窑的平均有效直径D均之比。L/D便于计算，L/D均反映要的热工特点更加准确，

3、为了区分起见，称L/D均为有效长径比。窑的长径比是依据窑的用途、喂料方式及加热方法来确定的。依据我国生产实践的不完全统计，各类窑的长径比示于表1中。长径比太大,窑尾废气温度低，蒸发预热实力降低，对枯燥不利；长径比太小，那么窑尾温度高，热效率低。同类窑的长径比与窑的规格有关，小窑取下限，大窑取上限。表1各类窑的长径比窑的名称公称长径比有效长径比氧化铝熟料窑(喷入法)20-2522-27氧化铝焙烧窑20-2321.5-24碳素煨烧窑13.5-1917-24干法和半干法水泥窑11-15湿法水泥窑30-42单筒冷却机812铅锌挥发窑14-1716.7-183铜离析窑15-16氯化焙烧窑1217.7二、

4、回转窑的生产率回转窑生产是一个综合热工过程，其生产率受多方面因素影响。分析其内在规律性,可以建立以下几个方面的数量关系。1 .均2料Xy料吨/小时式中：G单位生产率，吨/小时；D均窑的平均有效内径，米；物料在窑内的平均填充系数，一般为0.040.12O各类窑的填充系数见表2。Y料一物料堆比重，吨/米；某些物料的堆比重见表3；料一物料轴向移动速度，米/小时；其值取决于窑运转状况，可按式(12)、式(13)及式(14)计算或测定。表2各类窑的平均填充系数窑名称平均填充系数铜离析窑0.06-0.08铅锌挥发窑0.04-0.08氧化焙烧窑0.04-0.07氯化焙烧窑0.04-0.07氧化铝熟料窑0.0

5、6-0.08氧化铝焙烧窑0.06-0.08表3某些物料的堆比重物料名称堆比重锌浸出渣1.6-1.65锌浸出残渣与50%焦粉混合料1.21.3铅鼓风炉水碎渣与50%焦粉混合料1.4-1.5氯化铜矿1.16锌沸腾焙烧细尘1.80硫化锲精矿1.6-1.8硫化锲焙砂1.22.0氧化铝和干氢氧化铝1.0碱石灰铝土矿干生料1.2碱石灰铝土矿熟料1.3-1.42 .按物料反响时间有些工艺过程要求物料有肯定的高温持续时间，以完成物理化学反响。假设通过试验或生产实践得知物料必需在窑内停留的时间，那么：G=0.785LD均2料吨/小时式中：L窑长(或某带长度)，米；T物料在窑内(或某带)停留时间，小时；其他符号同

6、前。3 .按正常排烟实力为了限制窑灰带出的循环量，往往选择一个相宜的窑尾排气速度范围。G=2826xD均干2xtx(l-干)V0(l+伏尾)吨/小时(3)式中：VO每吨产品的窑气量，标米3/吨；I尾烟气离窑温度，;气体体积膨胀系数,=1/273；t窑尾排气速度，m/s,一般38ms；干一枯燥带物料填充系数；D均干一枯燥带平均有效内径，米。4 .按供热实力G=KXBXQ低xq料吨/小时（4）式中：B燃料消耗量，公斤/小时或标米3/小时；Q低一燃料低发热量，千卡/公斤或千卡/标米3；K系数，对铝厂用窑预热二次空气时，K=LIM.15；不预热时，K=LO；窑的热效率，一般为5565%;q料每吨产品必

7、需消耗的有效热，千卡/吨。q料=IG干料+A）（q吸+Cxt高+600w100-w）xl03千卡/吨式中：G干料每公斤产品理论消耗干生料量（不包括水分），公斤/公斤；A每公斤产品不行返回的飞尘损失，公斤/公斤q吸一每公斤产品吸热反响吸热量（除去放热反响放热量），千卡/公斤；CXt高将物料加热到最高温度（烧成带）所需物理热，千卡/公斤；W一湿生料中所含水分，%O5 .按窑内传热实力：GNQq料或G=Qiq料i千卡/小时（5）式中：Q窑内各带对物料的总给热量，千卡/小时；Qi窑内某一工作带中对物料的传热量，千卡/小时；q料物料必需在窑内汲取的总有效热量，千卡/吨；q料H物料在某一工作带内必需汲取的

8、有效热量，千卡/吨。所谓有效热量指的是不考虑非生产性消耗和热损失的热量。回转窑内传热过程比拟困难，各工作带内传热方式也不尽一样。在枯燥带，气体温度较低，传热以对流为主。另外，窑壁及热交换装置对物料也有传导作用，因传导的计算较繁杂，而辐射的份量又不大，为简化计算，往往将两种热交换综合在对流给热系数之中，用一个经验公式表示：Q干=干XF干t干式中：a干一枯燥带给热系数，千卡/米2.小时.C,依据热交换装置类型不同，有各种经验公式，如在挂链条状况下：（式中30为窑全断面的平均流速，Nm/S）；F干一枯燥带中总传热面积（窑的内衬外表+热交换装置总外表），m2；At干一枯燥带两端炉气与物料温度差的对数平

9、均值，七。图1回转窑内传示意图图2回转窑内壁示意图其他带内，对物料袒露外表的传热可近似按火焰炉内传热公式计算；对与窑衬接破的物料外表，窑衬外表将通过辐射与传导向物料传热，但随着窑衬温度上升及物料颗粒变粗（由粉料变成小球进而烧结成块），其间传导作用将越来越小，传热量按下式计算：Qi=tF弦XC壁料（T壁/100）4-（T料/100）4xF弧式中：a综合给热系政，等于a对+a辐，千卡/米2.小时.C；a对-炉气对物料的对流给热系数，千卡/米2.小时.；a辐炉气及窑壁对物料的辐射给热系数，千卡/米2.小时.C。a辐二C气料壁KTl100）4-（T2100）4t气T料式中：C气料壁=4.88e料（F壁

10、/F弦+1-气）/料+气（I-料）1-气/气+F壁/F弦千米/小时式中：料，气物料及炉气的黑度；F壁/F弦=D-L弧/L弦t该带内炉气与物料的平均温度差，C,取始末两端温差的对数平均值：t=t,-t71n(t,t,f)其中：八tw始端及末端的气与料的温度差，C；当At与At之值相差不大（不超过一倍）时，可用算术平均值，即：t=l2（tr+tw）C式（7）中其次项系考虑窑衬遮挡外表与接触物料弧形外表间的辐射（视为两平行外表组成的封闭体系），式中有关参数确定如下：C壁料=4.88（l三+lM-l）千卡/米2.小时.K4式中：壁窑壁黑度；另外T壁为窑衬遮挡外表在该带内的平均温度，K；考虑到与物料接触

11、过程中的温度降低，此值可近似取以下平均值：T壁=1/2（T料+P壁）其中未遮挡的窑壁外表温度T壁可近似按火焰炉内炉墙外表温度公式确定：J三科1100IiooJ式中符号意义及单位同前。附F弦、F弧、F壁的计算：计算出各带的填充系数:=4G（D2均xs料XY料）（a）计算物料填充的弓形面积：f料=R2（b）计算物料填充中心角:因f料=0.5R2（180-sin）联解（b）、（c）两式得：2=l80-sin参考弓形几何尺寸表，由f填;R2之值可查出对应的值，其中间值可按试算靠近法求出。求弦长及弧长：L弦=D均XSine/2米；L弧=360x兀XD均米；L壁=xD均x（l-0360）米求面积：F弦=L

12、弦XL带m2；F弧=L弧XL带m2；F壁=L壁XL带m2；式中L带为各相应带的窑长，米。以上五个方面确立的生产率关系式是确定窑体尺寸、运转参数及操作条件的理论依据。热工设计的任务就是综合五个方面的关系，合理确定各参数，使上述各式反映出的生产实力到达平衡（即设计的生产实力水平）。生产中必定由于某一参数的波动或突破，引起原来平衡的破坏，再经过操作中对有关参数的调整，使到达新的水平上的平衡（实际生产实力）。6 .按经验公式在计算窑的实际生产实力时，往往用一些详细化了的简化公式。在详细条件一样时，这些简化公式能简明、精确地反映生产率与其中12个参数的关系。（1）回转窑产能与筒体尺寸之间关系：G=KXD

13、I.5均XL吨/小时式中：D均一窑的平均有效内径，米；L窑的有效长度，米；K经验系数，受多方面因素的影响。依据我国生产实践的统计，各类窑的数据列于表4中。表4经验系数K窑类K值铅锌挥发窑铜矿离析窑氧化铝焙烧窑0.07-0.08（有热交换器时氧化铝熟料窑0.055-0.065（无热交换器时0.071-0.074（有热交换器时0.09-0.10（热端扩大时）湿法水泥长窑干法水泥窑（2）按单位面积产能计算：G=GFF1OOO吨/日式中：F窑的有效内外表积，m2；GF窑的单位内外表积产能，公斤/米2.小时。依据我国生产实践统计：铅锌挥发窑：GF=23-30公斤/米2.小时；氧化铝熟料窑GF=4148公

14、斤/米2.小时；氧化铝焙烧窑：GF=3340公斤/米2.小时；单筒冷却机：GF=I20公斤/米2.小时。（3）按单位容积产能计算：G=GVxV吨/日式中：V窑的工作容积，米3；Gv窑的单位容积产量，吨/日.米3。依据我国生产实践的不完全统计，GV的数值举荐如下：氧化铝熟料窑：Gv=1.31.5吨/日.米3；氧化铝焙烧窑：Gv=1.4-1.6吨/日米3；铅锌挥发窑：Gv=1.0-1.2吨/日.米3。应当指出，按经验公式计算，虽然简洁也较精确，但它是统计某一时期的某些厂详细窑的产量得出来的，随着窑型及运转状况的改变和生产技术水平的提高，式中的经验数据就会有某种程度的差异0三运转参数的确定1 .转速（n）的确定回转窑转速对窑内物料活性外表、物料停留时间、物料轴向移动速度、物料的混合程度以及窑的填充系数等都有亲密关系。窑的转动起到翻动物料的作用，在肯定条件下，提高转速可以强化物料与气流间的热交换。近来趋向“放平快转，国内某氧化铝熟料窑的转速到达4.5转/分。但转速太大，那么物料在窑内停留时间短，反响不完全，产品质量不能保证，设备修理困难；转速大小，会降低窑的生产率。依据我国生产实践，各类回转窑的常用转速n（转/分）举荐如下