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1、 回 轉(zhuǎn) 窯 熱 工 設(shè) 計 一、窯型和長徑比 1. 窯 型 所謂窯型是指筒體各段直徑的變化。按筒體形狀有以下幾種窯型： (1) 直筒型：制造安裝方便，物料在窯內(nèi)移動速度較均勻一致，操作控制較易掌握，同時窯體砌造及維護較方便； (2) 熱端擴大型：加大單位時間內(nèi)燃燒的燃料量及傳熱量，在原窯直徑偏小的情況下，擴大熱端將相應(yīng)提高產(chǎn)量， 適用于燒成溫度高的物料； (3) 冷端擴大型：便于安裝熱交換器，增大干燥受熱面，加速料漿水分蒸發(fā)，降低熱耗及細塵飛損，適用于處理 蒸發(fā)量大、烘干困難的物料； (4) 兩端擴大型(啞鈴型)：中間的填充系數(shù)提高，使物料流動的機會減少，還可以節(jié)

2、約部分鋼材； 還有單獨擴大燒成帶或分解帶的“大肚窯” ，這種窯型易掛窯皮，在干燥帶及燒成帶能力足夠時，可以顯著 提高產(chǎn)量。但這種窯型操作不便。 總之，不論擴大哪一帶，必須保持預(yù)燒能力和燒結(jié)能力趨于平衡。只有在生產(chǎn)窯上，經(jīng)過生產(chǎn)實踐和充分 調(diào)查研究(包括必要的熱工測定和計算)，發(fā)現(xiàn)某一帶確為熱工上的薄弱環(huán)節(jié)，在這種特定條件下將該帶擴大， 才會得出較明顯的效果。 目前國內(nèi)外發(fā)展趨勢仍以直筒型窯為主，而且尺寸向大型方面發(fā)展。 其他有色金屬工業(yè)用回轉(zhuǎn)窯(還原、揮發(fā)、硫化精礦焙燒、氯化焙燒、離析、燒結(jié)轉(zhuǎn)化等)多采用較短的直 筒窯。 2. 長徑比 窯的長徑比有兩種表示方法：一是筒體長度

3、L與筒體公稱直徑D之比；另一是筒體長度L與窯的平均有效直徑D均之比。L/D便于計算，L/D均反映要的熱工特點更加確切，為了區(qū)別起見，稱 L/D均為有效長徑比。 窯的長徑比是根據(jù)窯的用途、喂料方式及加熱方法來確定的。 根據(jù)我國生產(chǎn)實踐的不 完全統(tǒng)計，各類窯的長徑比示于表1中。長徑比太大，窯尾廢氣溫度低，蒸發(fā)預(yù)熱能力降低，對干燥不利；長徑比太小，則窯尾溫度高，熱效率低。 同類窯的長徑比與窯的規(guī)格有關(guān)，小窯取下限，大窯取上限。 表 1 各類窯的長徑比 窯的名稱 公稱長徑比 有效長徑比 氧化鋁熟料窯 (噴入法) 20~25 22~27 氧化鋁焙燒窯 20~23

4、21.5~24 碳素煅燒窯 13.5~19 17~24 干法和半干法水泥窯 11~15 —— 濕法水泥窯 30~42 —— 單筒冷卻機 8~12 —— 鉛鋅揮發(fā)窯 14~17 16.7~18.3 銅離析窯 —— 15~16 氯化焙燒窯 —— 12~17.7 二、回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)率 回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)是一個綜合熱工過程，其生產(chǎn)率受多方面因素影響。分析其內(nèi)在規(guī)律性，可以建立以下幾個方面的數(shù)量關(guān)系。 1. 按窯內(nèi)物料流通能力： G=0.785D均2ψω料γ料 噸/小時 (1) 式中： G—— 單位生產(chǎn)率，噸

5、/小時；D均—— 窯的平均有效內(nèi)徑，米； ψ—— 物料在窯內(nèi)的平均填充系數(shù)，一般為 0.04~0.12 。各類窯的填充系數(shù)見表2。 γ料—— 物料堆比重，噸/米；某些物料的堆比重見表3； 　　 ω 料—— 物料軸向移動速度，米/小時；其值取決于窯運轉(zhuǎn)情況，可按式(12)、式(13)及式(14)計算或測定。 表 2 各類窯的平均填充系數(shù) 窯名稱 平均填充系數(shù) ψ 銅離析窯 0.06~0.08 鉛鋅揮發(fā)窯 0.04~0.08 氧化焙燒窯 0.04~0.07 氯化焙燒窯 0.04~0.07 氧化鋁熟料窯 0.06~0.08

6、氧化鋁焙燒窯 0.06~0.08 表 3 某些物料的堆比重 物料名稱 堆比重 鋅浸出渣 1.6~1.65 鋅浸出殘渣與 50% 焦粉混合料 1.2~1.3 鉛鼓風爐水碎渣與 50% 焦粉混合料 1.4~1.5 氯化銅礦 1.16 鋅沸騰焙燒細塵 1.80 硫化鎳精礦 1.6~1.8 硫化鎳焙砂 1.2~2.0 氧化鋁和干氫氧化鋁 1.0 堿石灰鋁土礦干生料 1.2 堿石灰鋁土礦熟料 1.3~1.4 2. 按物料反應(yīng)時間

7、 有些工藝過程要求物料有一定的高溫持續(xù)時間，以完成物理化學反應(yīng)。若通過實驗或生產(chǎn)實踐得知 物料必須在窯內(nèi)停留的時間，則 ：G=0.785L/τD均2ψγ料噸 /小時 (2) 式中：L—— 窯長 ( 或某帶長度 ) ，米；τ —— 物料在窯內(nèi)（或某帶）停留時間，小時；其他符號同前。 3. 按正常排煙能力 為了控制窯灰?guī)С龅难h(huán)量，往往選擇一個適宜的窯尾排氣速度范圍。 G=2826D均干2ωt(1-ψ干)/V0(1+βt尾)噸/小時 (3) 式中： V0 —— 每噸產(chǎn)品的窯氣量，標米3/噸； t尾 —— 煙氣離窯溫度，℃； β——氣體體積膨脹系數(shù) , β=1/273； ω

8、t ——窯尾排氣速度，m/s ，一般3~8m/s ； ψ干 ——干燥帶物料填充系數(shù)； D均干 ——干燥帶平均有效內(nèi)徑， 米。 4. 按供熱能力 G=KBQ低η/q料 噸/小時 (4) 式中： B—— 燃料消耗量，公斤/小時或標米3/小時； Q低 ——燃料低發(fā)熱量，千卡/公斤或千卡/ 標米3； K——系數(shù)，對鋁廠用窯預(yù)熱二次空氣時，K=1.1~1.15 ；不預(yù)熱時， K＝1.0 ； η ——窯的熱效率，一般為55~65%； q料 —— 每噸產(chǎn)品必須消耗的有效熱，千卡/ 噸。 q料=（G干料+A)(q吸+Ct高+600w/100-w)103千卡/噸 式中：G干料—

9、—每公斤產(chǎn)品理論消耗干生料量 (不包括水分) ，公斤/公斤； A——每公斤產(chǎn)品不可返回的飛塵損失，公斤/公斤 q 吸 ——每公斤產(chǎn)品吸熱反應(yīng)吸熱量 (除去放熱反應(yīng)放熱量），千卡/公斤； C t高——將物料加熱到最高溫度(燒成帶) 所需物理熱，千卡/公斤； W——濕生料中所含水分，% 。 5. 按窯內(nèi)傳熱能力 ：G=∑Qq料或G=Qi[q料]i 千卡/小時(5) 式中：∑Q—— 窯內(nèi)各帶對物料的總給熱量，千卡/小時； Qi —— 窯內(nèi)某一工作帶中對物料的傳熱量，千卡/小時； q料 —— 物料必須在窯內(nèi)吸收的總有效熱量，千卡/噸； [q料]i —— 物料在某一工作帶內(nèi)必須

10、吸收的有效熱量，千卡/噸。 所謂有效熱量指的是不考慮非生產(chǎn)性消耗和熱損失的熱量。 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)傳熱過程比較復(fù)雜，各工作帶內(nèi)傳熱方式也不盡相同。在干燥帶，氣體溫度較低， 傳 熱以 對流為主。另外，窯壁及熱交換裝置對物料也有傳導作用，因傳導的計算較繁雜，而輻射的份量又不大， 為簡化計算，往往將兩種熱交換綜合在對流給熱系數(shù)之中，用一個經(jīng)驗公式表示： Q干=α干F干Δt干 式中： α干 —— 干燥帶給熱系數(shù)，千卡/米2 . 小時 . ℃，根據(jù)熱交換裝置類型不同，有各種經(jīng)驗公式， 如在掛鏈條情況下：( 式中 ω0 為窯全斷面的平均流速， Nm/S)； F干 —— 干燥帶中總傳熱面積（窯的內(nèi)襯

11、表面 + 熱交換裝置總表面）， m2 ； Δt干 —— 干燥帶兩端爐氣與物料溫度差的對數(shù)平均值，℃。 圖 1 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)傳示意圖 圖 2 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)壁示意圖 其他帶內(nèi)，對物料裸露表面的傳熱可近似按火焰爐內(nèi)傳熱公式計算；對與窯襯接砝的物料表面， 窯襯表面將通過輻射與傳導向物料傳熱，但隨著窯襯溫度升高及物料顆粒變粗（由粉料變成小球進 而燒結(jié)成塊），其間傳導作用將越來越小，傳熱量按下式計算： Qi = αΣ ΔtF弦 C壁料 [(T壁/100)4-(T料/100)4] F弧 式中：αΣ—— 綜合給熱系政，等于α對 + α輻 ，千卡/米2 . 小時 . ℃；α對 —— 爐氣

12、對物料的對流給熱系數(shù)，千卡 / 米2 . 小時 . ℃； α輻—— 爐氣及窯壁對物料的輻射給熱系數(shù)，千卡/米 2 . 小時 . ℃。 α輻=C氣料壁[(T1/100)4-(T2/100)4]/t氣-t料 式中： C氣料壁=4.88ε料(F壁/F弦+1-ε氣)/[ε料+ε氣(1-ε料)]1-ε氣/ε氣+F壁/F弦 千米/小時 式中： ε料 ，ε氣 —— 物料及爐氣的黑度； F壁/F弦=πD-L弧/L弦 Δt—— 該帶內(nèi)爐氣與物料的平均溫度差，℃，取始末兩端溫差的對數(shù)平均值： Δt=Δt′-Δt ″/ln(Δt′ /Δt″) ℃ 其中： Δt′、Δt ″—— 始端及末端的氣

13、與料的溫度差，℃； 當Δt ′與Δt〃之值相差不大(不超過一倍 ) 時，可用算術(shù)平均值，即： Δt=1/2(Δt′+Δt″) ℃ 式 (7) 中第二項系考慮窯襯遮蔽表面與接觸物料弧形表面間的輻射 ( 視為兩平行表面組成的封閉體系 ) ， 式中有關(guān)參數(shù)確定如下： C壁料=4.88（1/ ε壁+1/ε料-1）千卡/米2. 小時 .K4 式中： ε壁——窯壁黑度； 另外 T壁為窯襯遮蔽表面在該帶內(nèi)的平均溫度，K ；考慮到與物料接觸過程中的溫度降低，此值可近似取 以下平均值： T壁=1/2（T料+T′壁） 其中未遮蔽的窯壁表面溫度 T壁可近似按火焰爐內(nèi)爐墻表面溫度公式確定：

14、 式中符號意義及單位同前。 [附] F弦、 F弧、 F壁的計算： ①計算出各帶的填充系數(shù)ψ：ψ＝4G(πD2均ω料γ料)(a) ②計算物料填充的弓形面積 ：f料 = ψπR2 (b) ③計算物料填充中心角θ：因 f料 =0.5 R2 (π180θ-sinθ) 聯(lián)解 (b)、(c) 兩式得：2πψ=π180θ-sinθ 參考弓形幾何尺寸表，由f填R2 之值可查出對應(yīng)的 θ 值，其中間值可按試算逼近法求出。 ④求弦長及弧長：L弦＝D均sinθ/2米 ； L?。溅?60πD均米；L壁＝πD均(1-θ360)米 ⑤求面積：F弦＝L弦L帶m2；F弧＝L弧L帶m2；F壁＝L壁L帶m

15、2； 式中 L帶為各相應(yīng)帶的窯長，米。 以上五個方面確立的生產(chǎn)率關(guān)系式是確定窯體尺寸、運轉(zhuǎn)參數(shù)及操作條件的理論依據(jù)。熱工設(shè)計的任務(wù) 就是綜合五個方面的關(guān)系，合理確定各參數(shù)，使上述各式反映出的生產(chǎn)能力達到平衡 (即設(shè)計的生產(chǎn)能力 水平) 。生產(chǎn)中必然由于某一參數(shù)的波動或突破，引起原來平衡的破壞，再經(jīng)過操作中對有關(guān)參數(shù)的調(diào)整， 使達到新的水平上的平衡 (實際生產(chǎn)能力) 。 6.按經(jīng)驗公式 在計算窯的實際生產(chǎn)能力時，往往用一些具體化了的簡化公式。在具體條件相同時，這些簡化公式能簡 明、準確地反映生產(chǎn)率與其中 1~2 個參數(shù)的關(guān)系。 (1) 回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)能與筒體尺寸之間關(guān)系：G=KD

16、1.5均L　噸/小時 式中： D均—— 窯的平均有效內(nèi)徑，米；L—— 窯的有效長度，米； K—— 經(jīng)驗系數(shù)，受多方面因素的影響。根據(jù)我國生產(chǎn)實踐的統(tǒng)計，各類窯的數(shù)據(jù)列于表4中。 表 4 經(jīng)驗系數(shù) K 窯類 K值 鉛鋅揮發(fā)窯 0.05~0.07 銅礦離析窯 0.05~0.07 氧化鋁焙燒窯 0.07~0.08( 有熱交換器時 氧化鋁熟料窯 0.055~0.065( 無熱交換器時 0.071~0.074( 有熱交換器時 0.09~0.10( 熱端擴大時 ) 濕法水泥長窯 0.028~0.032 干法水泥窯 0.048~0.05

17、6 (2) 按單位面積產(chǎn)能計算：G=GFF1000噸/日 式中：F—— 窯的有效內(nèi)表面積， m2； GF——窯的單位內(nèi)表面積產(chǎn)能，公斤/米2.小時。 根據(jù)我國生產(chǎn)實踐統(tǒng)計：鉛鋅揮發(fā)窯： GF=23~30 公斤/米2. 小時； 氧化鋁熟料窯 GF=41~48 公斤/米2 .小時 ； 氧化鋁焙燒窯： GF=33~40 公斤/米2.小時；單筒冷卻機： GF=120公斤/米2.小時。 (3) 按單位容積產(chǎn)能計算 ：G=GVV噸/日 式中：V—— 窯的工作容積，米3； Gv—— 窯的單位容積產(chǎn)量，噸/日.米3。 根據(jù)

18、我國生產(chǎn)實踐的不完全統(tǒng)計， Gv的數(shù)值推薦如下： 氧化鋁熟料窯： Gv=1.3~1.5 噸/日.米3；氧化鋁焙燒窯： Gv=1.4~1.6 噸/日.米3； 鉛鋅揮發(fā)窯： Gv=1.0~1.2 噸/日 . 米3。 應(yīng)該指出，按經(jīng)驗公式計算，雖然簡單也較準確，但它是統(tǒng)計某一時期的某些廠具體窯的產(chǎn)量得出來 的，隨著窯型及運轉(zhuǎn)情況的變化和生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，式中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)就會有某種程度的差別。 三運轉(zhuǎn)參數(shù)的確定 1. 轉(zhuǎn)速 (n) 的確定 回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速對窯內(nèi)物料活性表面、物料停留時間、物料軸向移動速度、物料的混合程度以及窯的填充 系數(shù)等都有密切關(guān)系。窯的轉(zhuǎn)動起到翻動物料的作用，在一

19、定條件下，提高轉(zhuǎn)速可以強化物料與氣流間的 熱交換。近來趨向“放平快轉(zhuǎn)”，國內(nèi)某氧化鋁熟料窯的轉(zhuǎn)速達到 4.5 轉(zhuǎn)/分。但轉(zhuǎn)速太大，則物料在窯內(nèi)停 留時間短，反應(yīng)不完全，產(chǎn)品質(zhì)量不能保證，設(shè)備維修困難；轉(zhuǎn)速大小，會降低窯的生產(chǎn)率。根據(jù)我國 生產(chǎn)實踐，各類回轉(zhuǎn)窯的常用轉(zhuǎn)速 n( 轉(zhuǎn)/分 ) 推薦如下，供選用時參考。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表 5 回轉(zhuǎn)窯常用轉(zhuǎn)速 n 窯類 常用轉(zhuǎn)速 n 值 鉛鋅揮發(fā)窯 0.0667~0.75 離析窯 0.8~1.2 黃鐵礦燒渣球團焙燒窯 0.5~1.3 氧化焙燒窯 2~4.5 氧化鋁熟料

20、窯 1.83~3 氧化鋁焙燒窯 1.71~2.74 碳素窯 1.1~2.1 水泥窯 0.5~1.84 2. 斜度 (i) 的確定 回轉(zhuǎn)窯的斜度i一般指窯軸線升高與窯長的比值，習慣上取窯傾角β的正弦 sinβ ，一般范圍為2~5% 。斜度過高會影響窯體在托輪上的穩(wěn)定性。 對于物料流動性強的窯，如氧化鋁焙燒窯，斜度不宜過大，取 2~2.5% ；水泥及氧化鋁熟 料窯通常采用3~4% ；鉛鋅揮發(fā)窯多采用 5% ；氧化及氯化焙燒窯多用 2~3% 。 斜度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系密切，選擇時應(yīng)滿足下列關(guān)系式： ni =Gsinα(1.48D3均ψγ料) 式中：G—— 單

21、位生產(chǎn)率，噸/小時； D均—— 窯的平均有效內(nèi)徑，米； n—— 窯的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分； i—— 窯的斜度，% ； ψ——物料在窯內(nèi)的填充系數(shù)；γ料——物料在窯內(nèi)的堆比重，噸/米3( 見表 4) ；α ——窯內(nèi)物料的自然堆角(安息角)，度。某些物料在窯內(nèi)的自然堆角 (安息角) 如下： 有色重金屬燒結(jié)窯：α=50~60；有色重 金屬焙燒 窯：α =32~40鉛鋅揮發(fā)窯：α= 50~60； 氧化鋁熟料窯： α＝35~45 ； 氧化鋁焙燒窯：α=30~33； 貧鐵礦磁化焙燒窯：α＝36~40 。 3. 物料在窯內(nèi)軸向移動速度四料和停留時間 τ 窯內(nèi)物料軸向移動速度 ω料與很多因素，

22、特別是與物料的狀態(tài)有關(guān)。雖然對窯內(nèi)物料移動速度 ω料做過各種研究，得出了不少的經(jīng)驗公式，但各個公式不是普遍適用的，有其局限性。下面推薦幾個常用的公式。 (1)ω料=5.78D均βn 式中：D均——窯的平均有效內(nèi)徑，米； β——窯的傾斜角，度； m——窯的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分。 (2) ω料=3.24D均 ni(24+α) 式中：i——窯的斜度，% ；α——物料在窯內(nèi)的自然堆角 (安息角) ，度； (3) ω料=2.32D均 nisinαsin3θ/2(θ-sinθ)米 / 小時 式中：θ——窯內(nèi)物料填充中心角，見圖 2 ，度；式中其它符號同前。 在窯內(nèi)各種熱交換裝置影響區(qū)，粗略計

23、算時，可在ω料公式中乘入校正系數(shù)K1，其近似數(shù)值如下： 揚料抄板 K1=0.829~0.808 ；格子式熱交換器K1=0.61~0.99 ； 花環(huán)掛鏈 K1=0.659~0.067 ；單頭垂掛鏈 K1=0.594~0.84 。 在擋料圈或隔板影響范圍內(nèi)還要乘以系數(shù) ：K2＝2H(Hh+h)0.5 式中： H——出口擋料圈作用范圍外的料層高度，米，即弓形鼓面的矢高； h——出口擋料圈高度，米。出口擋料圈的作用范圍為 100h/i 米，其中i為窯的斜度，% 。 當已知窯體長度L及物料軸向移動速度 ω料的情況下，停留時間 τ 可按下式求出： τ=Lω料小時或(分) 重有色冶金回轉(zhuǎn)窯物

24、料在窯內(nèi)停留時間介于1~2小時。 4. 物料在窯內(nèi)填充系數(shù)ψ 某一截面上的填充率ψ等于物料層的截面與整個截面面積之比。某一段窯長的平均填充率等于該段窯長內(nèi)裝填物料占有體積與該段窯的有效容積之比。 ψ =f料(π4D2均)或ψ =4Gm (πD2均ω料γ料) 式中： f料 ——i 物料層所占弓形面積，米2；Gm—— 物料流通量，噸/小時。在窯的出口處及冷卻機內(nèi)，Gm 等于窯產(chǎn)量，在窯的入口處，Gm 等于原料最；噴入法的氧化鋁熟料窯應(yīng)按干生料量近似估算， Gm＝1.4G (G為窯的小時產(chǎn)能，噸/小時) ；氧化鋁焙燒窯的濕氧氧化鋁量Gm(1.7~1.87)G( 當水分為 10~18%

25、 時) ；在窯的中部， Gm可取窯出、入口平均值；D均—— 窯的某處、某段或全窯長的平均有效內(nèi)徑，米。其他符號意義同前。 填充率是筒體及傳動功率計算的依據(jù)之一，它對傳動功率的影響甚大，需通過生產(chǎn)實踐和必要的測定摸清各項操作條件對填充率的影響，從而確定填充率的準確值。 四、回轉(zhuǎn)窯筒體尺寸的計算 1. 窯體直徑計算 (1) 從控制窯灰循環(huán)量的觀點，選定窯尾排煙速度ωt，由公式 (3) 得： D=188[V0(1+βt尾)ωt(1-ψ干)0.5米式中： ωt—— 窯尾在實際溫度下的排氣速度，米/秒，一般 3~ 8 米/秒，對細料多取 2.5~ 5 米/秒。近來有些氧化鋁廠，為了強化窯的

26、干燥能力，有意加大窯灰循環(huán)量，在這種情況下應(yīng)適當提高流速，多取 6~ 8 米 / 秒。 (2) 按物料流通能力，即由公式 (1) 及 (4) ，可得 ： D=0.82{[Gsinα(θ-sinθ)][niψωtγsin3θ/2]}1/3米式中符號同前。 由于影響物料流通能力的因素較多，求出的直徑有一定誤差，故式 (8) 僅能作為驗算參考。 上面公式?jīng)Q定的直徑D均為有效內(nèi)徑，加上窯襯厚度，即得筒體直徑為：D筒=D+2δ 米 。 式中： δ—— 窯襯厚度，一般為 0.15~ 0.25 米 。 2. 窯體長度計算 對一般高溫燒結(jié)及焙燒窯，都按物料進行的物理—化學變化將窯分成若干

27、工作帶。首先分別確定各帶長度，然后可得全窯長度，再從結(jié)構(gòu)、單位生產(chǎn)率及物料停留時間等參數(shù)進行驗算校正。 (1) 干燥帶： L干＝G干料G(W/100-W)10000.785D2干ΔW 米 式中： G干料—— 每公斤產(chǎn)品的理論干生料消耗量，公斤/公斤；C—— 窯小時產(chǎn)量，噸/小時； Ｗ—— 生料含水員， % ； ΔW—— 干燥帶干燥強度，公斤水/米3. 小時，隨該帶內(nèi)熱交換裝置的型式及窯尾氣體溫度與流速的不同而異，一般在 65~190 之間　對于直筒型或冷端擴大型氧化鋁熟料窯，料漿水分 40% ，窯尾氣體溫度 200~ 500 ℃ 時， 220~260 公斤水 / 米3. 小時。但實

28、際上出干燥帶的球料還含有水分 10% 。另外，這里包括了部分料漿在立煙道與旋風器之間蒸發(fā)的水分量。故干燥帶的實際干燥強度要比上述數(shù)值小。 干燥帶長度雖然可用上式計算，但對于氧化鋁熟料窯 ( 噴入法 ) 一般認為干燥帶長度就是窯尾刮料器的長度。 (2) 預(yù)熱帶及分解帶 ① 根據(jù)分段熱平衡確定各帶物料所需熱景 [q 料]i 千卡 / 噸； ② 根據(jù)分段熱平衡確定各帶界面物料及窯氣溫度； ③ 由公式 (5) 及 (7) ，可得：Li＝G{[q 料]i[αΣL弦+C壁料[(T壁/100)4-(T料/100)4]}L弧 米 。 式中符號及單位同前。 (3) 燒結(jié)帶 若燒結(jié)帶物料

29、吸熱較大時，也必須按式 (11) 計算長度。但對一般 過程，物料在該帶吸熱不多，主要是完成物料中的物理化學變 化及晶形轉(zhuǎn)變，故主要應(yīng)保證物料在這一帶的停留時間。按公式 (14), (13) 或 (14) 計算出該帶物料的軸線移動速度（ω料 ，米 / 秒），式中物料堆角α相應(yīng)取燒結(jié)帶數(shù)值。 根據(jù)實驗或工廠生產(chǎn)經(jīng)驗，確定物料必須在燒結(jié)帶停留的時間τ燒結(jié) (小時) 后，則 L燒結(jié)＝ω料τ燒結(jié) 米 。 (4) 冷卻帶 高濕產(chǎn)品離開燒結(jié)帶后應(yīng)將自身的熱量傳給噴入窯內(nèi)的燃料與空氣，使后者加熱到著火溫度，故這一帶的長度取決于： ①燃燒器伸入窯內(nèi)的長度； ②混合物噴出的流速；③空氣預(yù)熱的溫度。

30、 一般燒結(jié)及焙燒窯中：L冷卻=5~8米 [附] ：按燒結(jié)燒帶概念計算燒結(jié)帶及冷卻帶長度的方法 ①燒結(jié)帶長與冷卻帶長度之和稱為燃燒段長：L燃=L燒結(jié)+L冷卻 ②根據(jù)經(jīng)驗，燃燒段長度有如下公式： 對濕法燒結(jié)窯：L燃=(4~5)D米 對干法加料燒結(jié)窯：L燃=(3~4)D米 ③根據(jù)物料必須在燒結(jié)帶及冷卻帶停留的時間，分別確定燒結(jié)帶及冷卻帶長度。 以[ω料]燃代表燃燒段內(nèi)物料軸線運動速度，其值等于： [ω料]燃=L燃(τ燒+τ冷)米/小時 L燒結(jié)= [ω料]燃 τ燒 米 ；L冷卻=[ω料]燃τ冷米 這一方法的優(yōu)點在于能確保物料在燒結(jié)及冷卻帶的停留時間，但的經(jīng)驗公式有一定局

31、限性，僅可作前一種 方法的補充。 (5) 窯總長的驗算 根據(jù)前幾項的計算，可得窯總長：L=L干+L預(yù)+L分解+L燒結(jié)+L冷卻 另 外還可參考綜合性經(jīng)驗指標——單位面積產(chǎn)能C ，驗算窯長 ：L=318GGFG均 式中符號及單位參看式 (9) 。 3. 窯體尺寸的經(jīng)驗計算法 (1) 確定窯的生產(chǎn)率： 根據(jù)設(shè)計的生產(chǎn)規(guī)模，通過冶金計算確定窯的生產(chǎn)率G，噸/小時或噸/日。 (2) 選定同類生產(chǎn)窯的單位容積產(chǎn)量Gv ，噸/米3.日，或單位面積產(chǎn)量 Gf ，公斤/米2.小時。參考公式(10)或公式(9) 。 (3) 算出窯的總?cè)莘e或總面積(V/F） V=G/Gvm3F=1

32、000G/GFm3； (4) 選定窯的直徑D，或選定窯尾煙氣流速ω尾，用公式(17) 求D尾 。 (5) 求窯長并驗算長徑比 L/D L=F/πD 當 L與D求出后，再求長徑比L/D ，與表 (1) 比較，然后確定直徑和長度尺寸。 五、窯內(nèi)熱交換器 在一些濕法喂料的窯中，水蒸發(fā)所需的熱量占很大比重，這部分熱量的交換集中在干燥帶和預(yù)熱帶，致使回轉(zhuǎn)窯的預(yù)燒能力小于燒成能力。為了增強干燥和預(yù)熱帶的預(yù)燒能力，提高窯的產(chǎn)能，目前在氧化鋁 熟料窯及焙燒窯、氧化銅離析窯及水泥窯上均安裝有熱交換器。 1. 熱交換器的型式 ：主要有蜂窩式(3)和格板式(4)。蜂窩式格數(shù)多，常用于熱交換

33、 在干燥、預(yù)熱帶起主要作用的氧化鋁焙燒窯上。格數(shù)少的格式常用于氧化鋁熟料窯及水泥窯上。 熱交換器截面內(nèi)的格數(shù)，對于 Φ2.5~ 4 米 氧化鋁焙燒窯，可為 30~55 格，同心圓筒 2~3 個，用 6~ 8 毫米 厚鋼板制成，每排長 1.5 米 ，排與排問留 膨脹間隙。格子板式一般為 6~l 0 格，用1 6~ 20毫 米 厚鋼板或較薄鋼板，以筋板加強剛性，每排長 0.8~ 1米 。 2. 熱交換器面積與位置 根據(jù)我國生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，對于氧化鋁焙燒窯可按：F器 ：F窯 =1~1.2來確定；對于氧化鋁熟料窯可按F器 ：F窯 =0.16~0.23 來確定。 式中符號：F器 —— 熱交

34、換器的傳熱面積，米2( 按鋼板雙面計) ； F窯 —— 窯的內(nèi)表面積，米2 。 我國氧化鋁焙燒窯及氧化鋁熟料窯的熱交換器傳熱面積列于下表，供選用時參考。 關(guān)于熱交器的位置，氧化鋁焙燒窯的熱交換器緊接推料螺旋，熱交換器長 10~18 米 ，以熱端氣流溫度不超過 750~ 800 ℃ 為宜。氧化鋁熟料窯的熱交換器則在刮料器之前， 距窯尾約 12~ 13 米 ，熱交換器本身長 9~1 1 米 ，其中格子板長 5~ 7 米 ，格子板前設(shè)揚料板，其長 3~ 4 米。 3. 材 料 對熱交換器材料的主要要求是耐熱，在高溫下抗氧化，此外還應(yīng)耐磨損，在高溫下具有足夠的強度與剛度。靠熱端應(yīng)采用鉻錳氮鋼或耐熱鋁鐵。為了節(jié)省耐熱鋼材，一般只在靠熱端的幾節(jié)用耐熱鋼或耐熱鋁鐵制造，其余各節(jié)用普通鋼材制造