第三節(jié)_回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)及其工作原理幻燈片.ppt

1、第三節(jié) 回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)及其工作原理,一、回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu),海螺水泥廠,回轉(zhuǎn)窯筒體,回轉(zhuǎn)窯齒圈,托輪,為使托輪磨損均勻： 窯體每班上下移動 13次，每次移動 幅度約50mm 上下移動可通過： 托輪的傾斜 液壓擋輪完成。,止動擋輪,筒體,托 輪,1、液壓擋輪是圍繞縱向軸運動的滾輪安裝在窯尾輪帶靠近窯頭側(cè)的平面上。 2、作用：及時指出窯體在托輪上的運轉(zhuǎn)位置是不否合理，并限制或控制窯體軸向竄動。,擋 輪,圖2-72 輪帶與擋輪,輪 帶,回轉(zhuǎn)窯輪帶的潤滑,輪 帶 節(jié),目的：保證窯的旋轉(zhuǎn)和調(diào)節(jié)窯的轉(zhuǎn)數(shù),小齒輪,大齒輪,聯(lián)軸器,主減速機,主電機,附屬減速機,附屬電機,聯(lián)軸器,附屬減速機、電機,當(dāng)窯出現(xiàn)故障或檢修時，

2、為保證窯筒體溫度均勻，避免筒體變形需緩慢旋轉(zhuǎn)窯（0.10.2轉(zhuǎn)/分種），需設(shè)置附屬電機和減速機。,回轉(zhuǎn)窯是在負(fù)壓下操作的，在筒體與窯頭罩、煙室連接的地方都存在縫隙，為防止漏風(fēng)，必須設(shè)有密封裝置，否則會漏風(fēng)和漏料。,缺點是氣動裝置系統(tǒng)復(fù)雜，而且需要安裝專用的小 型空壓機，單獨供氣，造價較高，維護工作量大。,彈簧杠桿式,主要由煙室上的固 定環(huán)和一周若干塊隨 窯回轉(zhuǎn)的活動扇形板 來實現(xiàn).,間隙可以調(diào)到小 至0.5mm,優(yōu)點:運動件比較輕巧 靈活，便于調(diào)整，密 封效果不錯。 缺點：零件必須加工精確，安裝調(diào)整仔細(xì)。,薄片式密封,密封要求具有足夠大的摩擦表面，密封性好，同時對窯的彎曲偏擺等具有很大的適應(yīng)性

3、。此外零件加工、更換和找正都較方便,1mm厚,燒成帶的軸流風(fēng)機：利于窯皮的形成，保護筒體,傳感器,筒體溫度傳感器； 用來測定窯傳動力矩的電流表或功率表； 窯縱向高位或地位的傳感器，用于控制液壓擋輪。,窯頭強電控制站,窯頭罩,二、回轉(zhuǎn)窯的工作原理,物料回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒的過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。燃料自熱端噴入，在空氣助燃下燃燒放熱并產(chǎn)生高溫?zé)煔猓瑹釟庠陲L(fēng)機的驅(qū)動下，自熱端向次端流動，而物料和煙氣在逆向運動的過程中進行熱量交換，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)的運動，窯內(nèi)氣體的流動，燃料燃燒和物料與氣體間傳熱的

4、現(xiàn)象和規(guī)律。,（一）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料的運動,1、物料在窯內(nèi)的運動過程,生料從窯的冷端喂入，在向熱端運動的過程中煅燒成熟料。,物料在窯內(nèi)的運動情況直接影響到物料層溫度的均勻性；,物料的運動動速度影響到物料在窯內(nèi)的停留時間（即物料的受熱時間）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)物料的運動情況。,圖2-75 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料充填與運動簡圖,填充角；窯傾斜角； 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)的運動過程是比較復(fù)雜的。,假設(shè)物料顆粒在窯壁上及料層內(nèi)部沒有滑動現(xiàn)象，當(dāng)窯回轉(zhuǎn)時，物料顆?？恐Σ亮Ρ桓G帶起，帶到一

5、定高度，即物料層表面與水平面形成的角度等于物料的自然休止角時，則物料顆粒在重力的作用下，沿著料層表面滑落下來。,因為窯體以36%的傾斜度安裝，所以物料顆粒不會落到原來的位置，而是向窯的低端移動了一個距離，落在一個新的點，在該新的點又重新被帶到一定高度再落到靠低端的另一點，如此不斷前進。,因此，可以形象地設(shè)想各個顆粒運動所經(jīng)過的路程，象一根圓形的彈簧。,實際上物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)運動時，物料顆粒的運動是有周期性變化的，物料顆粒或埋在料層里與窯一起向上運動，或到料層表面上降落下來，但是只有在物料顆粒降落的過程中，才能沿著窯長方向移動。,2、物料在窯內(nèi)的運動速度,（1）一般速度公式,回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料運動的情況

6、比較復(fù)雜，影響因素很多，因此要想用簡單的公式來準(zhǔn)確計算物料在窯內(nèi)各帶的運動速度是比較復(fù)雜的和困難的。,在對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料運動的規(guī)律進行分析和模擬試驗后，得出很多計算回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料運動的速度的公式其中最為常用的一般公式為：,式中：,物料在窯內(nèi)運動的速度，m/s；,L窯的長度，m；,物料在窯內(nèi)停留的時間：,n窯的轉(zhuǎn)速，rpm；,物料的休止角，度；,窯的傾斜度（角），,，稱為斜度；,窯的襯磚內(nèi)徑，m。,關(guān)于公式的討論,（2）物料在窯內(nèi)各帶的運動速度,煅燒過程中，窯內(nèi)各帶發(fā)生的物理化學(xué)變化對物料顆粒的形狀、粒度、松散度及密度均有影響，因此各帶物料的運動速度是不同的。,窯內(nèi) 各帶,冷卻帶,燒成帶,放熱反 應(yīng)

7、帶,分解帶,預(yù)熱帶,干燥帶,鏈條帶,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,由上述測定結(jié)果得到，各帶物料的運動速度相差很大。從干燥帶向熱端，物料的運動速度不斷增加，分解帶物料的運動速度最快，之后又不斷降低。,（3）影響窯內(nèi)物料運動的因素,窯內(nèi)物料運動速度與其物理性質(zhì)、窯徑和窯內(nèi)熱交換裝置等有關(guān)。,物料的粒度愈小，運動速度愈小，如粉料的運動速度高于料球運動速度。,干燥帶的運動速度與鏈條的懸掛方式、懸掛密度有關(guān)。,預(yù)熱帶的物料運動速度與窯內(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，因此物料運動

8、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。,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，物料被帶起的次數(shù)少，即翻動的次數(shù)少，受熱的均勻性就差；但料層過薄，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，移動速度快的地帶，其填充系數(shù)小。,因此在實際生產(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，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)窯的傳動電機和喂料機的電機是同步的，以便于控制。,（二）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體的流動,1、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體

9、的流動過程,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的氣體，在向窯的冷端流動的過程中，將熱量傳給與之相對運動的物為以后，從窯尾排出。,窯內(nèi)氣體在沿長度方向流動的過程中，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，窯尾負(fù)壓應(yīng)在不大的范圍內(nèi)波動，如窯內(nèi)有結(jié)圈，則窯尾負(fù)壓會顯著升高。在生產(chǎn)在當(dāng)排風(fēng)機抽風(fēng)能力相同時，根據(jù)窯尾負(fù)壓可以判斷窯的工作情況。,2、窯內(nèi)氣流速度的大小對窯內(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)流速過大

10、時，傳熱系數(shù)增大，但氣體與物料的接觸時間減少，總傳熱量有時反而會減少，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。,相反，當(dāng)流速低時，傳熱效率降低，產(chǎn)量會顯著下降，也不合適。,窯內(nèi)氣流速度，各帶不同，一般以窯尾風(fēng)速來表達(dá)，如干法窯的窯尾風(fēng)速，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2.54次方成正比。,（三）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃料的燃燒,回轉(zhuǎn)窯喂煤系統(tǒng),1、燃料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒應(yīng)滿足的要求,燃料燃燒的火焰溫度要達(dá)到16001800；（保持高溫）,火焰要有適當(dāng)?shù)拈L度；（保持物料高溫時間）,2、回轉(zhuǎn)窯對入窯煤粉和助燃空氣的要求,（1）對入窯煤粉

11、的質(zhì)量要求,低熱值：,揮發(fā)份：,=1830%,灰分：,2530%,水分：,12%,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，對煤質(zhì)的要求也可適當(dāng)放寬。,另外，現(xiàn)國內(nèi)有不少企業(yè)已成功采用無煙煤作為回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)燃料，這是一項目前在水泥行業(yè)的新技術(shù)，對提高水泥企業(yè)經(jīng)濟效益效果顯著。,（2）對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。因此其用量不宜過多，因窯型和燃燒器的不同，其量約

12、占總?cè)紵諝饬康?030%，大量的二次風(fēng)由冷卻機提供，故已被預(yù)熱到6001000，它既能回收熟料中的熱量，又可促進燃燒反應(yīng)完全并提高實際燃燒溫度。,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?？諝庀禂?shù)為1.051.10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。,火焰中部區(qū)域溫度高，達(dá)16001800，此時熟料被加熱到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。,窯內(nèi)這一區(qū)域稱為燒成帶。通常燒成帶的長度用主窯皮的長度來判定。,由此可見，燒成帶

13、是燃燒帶中高溫部分。,平整的窯皮、合適的厚度和長度，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窯內(nèi)耐火襯料，延長回轉(zhuǎn)窯的運轉(zhuǎn)周期。,4、窯內(nèi)火焰長度與火焰溫度分布（火焰形狀）對燒成的影響,（1）火焰長度,火焰長度及火焰長度對燒成的影響：,火焰的長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度會有很大的變化。,火焰長度對燒成工藝影響很大，當(dāng)發(fā)熱量一定時，如火焰過長，燒成帶的溫度就會降低，物料過早出現(xiàn)液相，易引起結(jié)圈，此外還會造成不完全燃燒，廢氣溫度會提高，煤耗加大等。,相反，火焰過短，高溫部分過于集中，容易燒垮窯皮及襯料，不利于窯的長期安全運轉(zhuǎn)。,因此，火火焰長度應(yīng)根

14、據(jù)窯的實際操作條件，加以調(diào)整與控制。,影響窯內(nèi)火焰長度的因素：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、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：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，會使火焰拉長。,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

15、能增加煤粉單位時間的有效射程，另一方面又使煤粉的燃燒速度加快，燃燒時間縮短，因此在實際操作中，一次風(fēng)速增加后，火焰變長或變短，應(yīng)視兩者的影響程度而定。,（2）火焰溫度分布（火焰形狀）,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。,煤粉從噴管噴出后，須經(jīng)過干燥預(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的距離。黑火頭長則使回轉(zhuǎn)窯的傳熱面積減小，對產(chǎn)量、質(zhì)量不利，黑火頭過短則冷卻帶短，熟料離窯的溫度提高，增加冷卻機的負(fù)荷。,影響黑火頭長度的因素有：,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

16、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，黑火頭較短，火焰平穩(wěn)。,燃 燒 器,（5）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，窯的單機產(chǎn)量增大以及為了適應(yīng)煤質(zhì)的變化，近年來各國水泥設(shè)備制造公司對于噴煤管的結(jié)構(gòu)作了大量的開發(fā)與研究工作，取得了卓有成效的成就。主要是開發(fā)的多通道噴煤管。,新型噴煤管很多，共同的特點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，從而形成多個通道。最常用的是三通道噴煤管。,這種噴煤管，內(nèi)、外兩個通道為凈風(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

17、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。操作時通過改變內(nèi)、外風(fēng)速和風(fēng)量的比例，可以靈活調(diào)節(jié)火焰形狀和燃燒強度，以滿足窯內(nèi)煅燒熟料溫度分布的要求。,當(dāng)旋風(fēng)強度大，火焰變得粗而短，高溫帶會相對更集中。反之，火焰會被拉長。,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。由于粉粒體的存在強化了射流中的湍流強度，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（經(jīng)驗為3.58.0kg煤粉/m3空氣）。故在窯用煤量有所變動時，輸送煤粉的空氣

18、量也可保持穩(wěn)定不變。這對噴煤管的空氣動力學(xué)設(shè)計是有利的。,當(dāng)噴煤管噴射流動動量很大時，會引射下游區(qū)域的高溫燃?xì)舛纬苫亓?。這種回流一方面會提高上游火焰溫度，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，從而增長了火焰長度。,另外還有多種形式的噴煤管，其目的是加強風(fēng)煤混合、一、二次的混合，減少一次風(fēng)用量，加快燃燒速度。目前我國一些水泥廠采用無煙煤技術(shù)，其關(guān)鍵是用好三通道或多通道噴煤管。,6、窯的發(fā)熱能力、燃燒帶的熱力強度（熱力強度也稱窯的熱負(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

19、能力，其大小為：,式中：,Q窯的發(fā)熱能力，kJ/h；,m窯的小時產(chǎn)量，kg/h；,q熟料燒成熱耗，kJ/kg熟料；,B窯小時用煤量，kg/h；,煤的應(yīng)用基低熱值，kJ/kg煤。,（2）燃燒帶的容積熱力強度（也稱容積熱負(fù)荷）：,指燃燒帶內(nèi)單位時間、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度是有限的，過高會損壞窯的內(nèi)襯，會使熟料中液相增多。多數(shù)工廠回轉(zhuǎn)窯燃燒帶的容積熱力強度控制在1.21.5106 kJ/m3h左右，個別的也有高達(dá)2.1106 kJ/m3h。,容積熱力強度的計算公式為：,式中：,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；,燃燒帶的直徑，m；,燃燒帶的長度，m。,燃燒帶長度：,根據(jù)實際生產(chǎn)情況，燃燒帶的長度可按下式計算：,濕法長窯：,帶多筒冷卻機