建筑材料热工设备1水泥窑第3节回转窑结构及其工作原理(2).ppt

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： 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： =（0.60～0.65） （3）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（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。 （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、研究回转窑内传热的目的 （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。 结构参数：如窑的直径、窑型及窑内特殊构件等； 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； 物性参数：如气体、物料及衬料的导热系数、黑度、热容、密度等； （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。 2、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。 3、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）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热共存。 总之，窑内气—固与固—固之间同时存在辐射、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。 （2）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： 窑内传热机制分析—传热流流图 窑内传热机制分析—传热框图 讨论： 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（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。 窑内转一周衬料蓄热放热情况示意图 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。 （3）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； 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。 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。 式中：对流换热系数： （W/m2·℃）…（3） G—气体的质量流量，kJ/ m2·h； —气体定压比热，kJ/kg·℃； —气体粘度