发布时间 : 星期一 文章回转窑设计方案手册更新完毕开始阅读f511b75ca22d7375a417866fb84ae45c3b35c2cb
联解 (b)、(c) 两式得：2π×ψ=π÷180θ-sinθ 参考弓形几何尺寸表，由f填÷R2 之值可查出对应的 θ 值，其中间值可按试算逼近法求出。 ④求弦长及弧长：L弦＝D均×sinθ/2 米 ； L弧＝θ÷360×π×D均 米；L壁＝π×D均 ×(1-θ÷360) 米
⑤求面积：F弦＝L弦×L带 m2；F弧＝L弧×L带 m2；F壁＝L壁×L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能力达到平衡 (即设计的生产能力水平) 。生产中必然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，使达到新的水平上的平衡 (实际生产能力) 。 6.按经验公式
在计算窑的实际生产能力时，往往用一些具体化了的简化公式。在具体条件相同时，这些简化公式能简明、准确地反映生产率与其中 1~2 个参数的关系。 (1) 回转窑产能与筒体尺寸之间关系：G=K×D1.5均×L 吨/小时
式中： D均—— 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。根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 0.05~0.07 铅锌挥发窑 0.05~0.07 铜矿离析窑 氧化铝焙烧窑 0.07~0.08( 有热交换器时 0.055~0.065( 无热交换器时 氧化铝熟料窑 0.071~0.074( 有热交换器时 0.09~0.10( 热端扩大时 ) 0.028~0.032 湿法水泥长窑 0.048~0.056 干法水泥窑
(2) 按单位面积产能计算：G=GF×F÷1000 吨/日 式中：F—— 窑的有效内表面积， m2；
GF——窑的单位内表面积产能，公斤/米2.小时。
根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=41~48 公斤/米2 .小时 ；
氧化铝焙烧窑： GF=33~40 公斤/米2.小时；单筒冷却机： GF=120公斤/米2.小时。 (3) 按单位容积产能计算 ：G=GV×V 吨/日
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式中：V—— 窑的工作容积，米； Gv—— 窑的单位容积产量，吨/日. 米3。 根据我国生产实践的不完全统计， Gv的数值推荐如下：
氧化铝熟料窑： Gv=1.3~1.5 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。
应该指出，按经验公式计算，虽然简单也较准确，但它是统计某一时期的某些厂具体窑的产量得出来的，随着窑型及运转情况的变化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别。
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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表面、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密切关系。窑的转动起到翻动物料的作用，在一定条件下，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达到 4.5 转/分。但转速太大，则物料在窑内停留时间短，反应不完全，产品质量不能保证，设备维修困难；转速大小，会降低窑的生产率。根据我国生产实践，各类回转窑的常用转速 n( 转/分 ) 推荐如下，供选用时参考。
表 5 回转窑常用转速 n
窑 类 铅锌挥发窑 离析窑 黄铁矿烧渣球团焙烧窑 氧化焙烧窑 氧化铝熟料窑 氧化铝焙烧窑 碳素窑 水泥窑 常用转速 n 值 0.0667~0.75 0.8~1.2 0.5~1.3 2~4.5 1.83~3 1.71~2.74 1.1~2.1 0.5~1.84
2. 斜度 (i) 的确定
回转窑的斜度i一般指窑轴线升高与窑长的比值，习惯上取窑倾角β的正弦 sinβ ，一般范围为2~5% 。斜度过高会影响窑体在托轮上的稳定性。
对于物料流动性强的窑，如氧化铝焙烧窑，斜度不宜过大，取 2~2.5% ；水泥及氧化铝熟 料窑通常采用3~4% ；铅锌挥发窑多采用 5% ；氧化及氯化焙烧窑多用 2~3% 。 斜度与转速的关系密切，选择时应满足下列关系式： n×i =G×sinα÷(1.48×D3均×ψ×γ料) 式中：G—— 单位生产率，吨/小时；D均—— 窑的平均有效内径，米； n—— 窑的转速，转/分；i—— 窑的斜度，% ； ψ——物料在窑内的填充系数；γ料——物料在窑内的堆比重，吨/米3( 见表 4) ；α——窑内物料的自然堆角(安息角)，度。 某些物料在窑内的自然堆角 (安息角) 如下：
有色重金属烧结窑：α=50~60°；有色重 金属焙烧 窑：α =32~40°铅锌挥发窑：α= 50~60°； 氧化铝熟料窑： α＝35~45 °； 氧化铝焙烧窑：α=30~33°； 贫铁矿磁化焙烧窑：α＝36~40 °。
3. 物料在窑内轴向移动速度四料和停留时间 τ
窑内物料轴向移动速度 ω料与很多因素，特别是与物料的状态有关。虽然对窑内物料移动速度 ω料做过
各种研究，得出了不少的经验公式，但各个公式不是普遍适用的，有其局限性。下面推荐几个常用的公式。
(1) ω料=5.78D均×β×n
式中：D均——窑的平均有效内径，米； β——窑的倾斜角，度； m——窑的转速，转/分。 (2) ω料=3.24×D均× n×i÷(24+α)
式中：i——窑的斜度，% ；α——物料在窑内的自然堆角 (安息角) ，度；
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(3) ω料=2.32×D均× n×i÷sinα×sin3θ/2÷(θ-sinθ) 米 / 小时
式中：θ——窑内物料填充中心角，见图 2 ，度；式中其它符号同前。
在窑内各种热交换装置影响区，粗略计算时，可在ω料公式中乘入校正系数K1，其近似数值如下：扬料抄板 K1=0.829~0.808 ；格子式热交换器 K1=0.61~0.99 ； 花环挂链 K1=0.659~0.067 ；单头垂挂链 K1=0.594~0.84 。在挡料圈或隔板影响范围内还要乘以系数 ：K2＝2H÷ (Hh+h)0.5 式中：
H——出口挡料圈作用范围外的料层高度，米，即弓形鼓面的矢高；
h——出口挡料圈高度，米。出口挡料圈的作用范围为 100h/i 米，其中i为窑的斜度，% 。 当已知窑体长度L及物料轴向移动速度 ω料的情况下，停留时间 τ 可按下式求出： τ=L÷ω料 小时或(分)
重有色冶金回转窑物料在窑内停留时间介于1~2小时。 4. 物料在窑内填充系数ψ
某一截面上的填充率ψ等于物料层的截面与整个截面面积之比。某一段窑长的平均填充率等于该段窑长内装填物料占有体积与该段窑的有效容积之比。 ψ =f料÷(π÷4×D2均)或ψ =4Gm ÷(πD2均×ω料×γ料)
式中： f料 ——i 物料层所占弓形面积，米2；Gm—— 物料流通量，吨/小时。在窑的出口处及冷却机内，Gm 等于窑产量，在窑的入口处，Gm 等于原料最；喷入法的氧化铝熟料窑应按干生料量近似估算， Gm＝1.4G (G为窑的小时产能，吨/小时) ；氧化铝焙烧窑的湿氧氧化铝量Gm(1.7~1.87)G( 当水分为 10~18% 时) ；在窑的中部， Gm可取窑出、入口平均值；D均—— 窑的某处、某段或全窑长的平均有效内径，米。其他符号意义同前。 填充率是筒体及传动功率计算的依据之一，它对传动功率的影响甚大，需通过生产实践和必要的测定摸清各项操作条件对填充率的影响，从而确定填充率的准确值。 四、回转窑筒体尺寸的计算 1. 窑体直径计算
(1) 从控制窑灰循环量的观点，选定窑尾排烟速度ωt，由公式 (3) 得：
D=188×[V0×(1+βt尾)÷ωt×(1-ψ干)0.5 米
式中： ωt—— 窑尾在实际温度下的排气速度，米/秒，一般 3~ 8 米/秒，对细料多取 2.5~ 5 米/秒。近来有些氧化铝厂，为了强化窑的干燥能力，有意加大窑灰循环量，在这种情况下应适当提高流速，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×{[G×sinα×(θ-sinθ)]÷[n×i×ψ×ωt×γ料×sin3θ/2]}1/3 米 式中符号同前。
由于影响物料流通能力的因素较多，求出的直径有一定误差，故式 (8) 仅能作为验算参考。 上面公式决定的直径D均为有效内径，加上窑衬厚度，即得筒体直径为：
D筒=D+2δ 米 。 式中： δ—— 窑衬厚度，一般为 0.15~ 0.25 米 。 2. 窑体长度计算
对一般高温烧结及焙烧窑，都按物料进行的物理—化学变化将窑分成若干工作带。首先分别确定各带长度，然后可得全窑长度，再从结构、单位生产率及物料停留时间等参数进行验算校正。
(1) 干燥带： L干＝G干料×G×(W/100-W)×1000÷0.785D2干×ΔW 米
式中： G干料—— 每公斤产品的理论干生料消耗量，公斤/公斤；C—— 窑小时产量，吨/小时；
Ｗ—— 生料含水员， % ；
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ΔW—— 干燥带干燥强度，公斤水/米3. 小时，随该带内热交换装置的型式及窑尾气体温度与流速的不同而异，一般在 65~190 之间 对于直筒型或冷端扩大型氧化铝熟料窑，料浆水分 40% ±，窑尾气体温度 200~ 500 ℃ 时， 220~260 公斤水 / 米3. 小时。但实际上出干燥带的球料还含有水分 10% ±。另外，这里包括了部分料浆在立烟道与旋风器之间蒸发的水分量。故干燥带的实际干燥强度要比上述数值小。 干燥带长度虽然可用上式计算，但对于氧化铝熟料窑 ( 喷入法 ) 一般认为干燥带长度就是窑尾刮料器的长度。 (2) 预热带及分解带
① 根据分段热平衡确定各带物料所需热景 [q 料]i 千卡 / 吨； ② 根据分段热平衡确定各带界面物料及窑气温度； ③ 由公式 (5) 及 (7) ，可得：Li＝G×{[q 料]i÷[αΣ×L弦+C壁料[(T壁/100)4-(T料/100)4]}L弧 米 。 式中符号及单位同前。 (3) 烧结带
若烧结带物料吸热较大时，也必须按式 (11) 计算长度。但对一般 过程，物料在该带吸热不多，主要是完成物料中的物理化学变 化及晶形转变，故主要应保证物料在这一带的停留时间。按公式 (14), (13) 或 (14) 计算出该带物料的轴线移动速度（ω料 ，米 / 秒），式中物料堆角α相应取烧结带数值。
根据实验或工厂生产经验，确定物料必须在烧结带停留的时间τ烧结 (小时) 后，则 L烧结＝ω料×τ烧结 米 。 (4) 冷却带
高湿产品离开烧结带后应将自身的热量传给喷入窑内的燃料与空气，使后者加热到着火温度，故这一带的长度取决于：
①燃烧器伸入窑内的长度； ②混合物喷出的流速；③空气预热的温度。 一般烧结及焙烧窑中：L冷却=5~8米
[附] ：按烧结烧带概念计算烧结带及冷却带长度的方法
①烧结带长与冷却带长度之和称为燃烧段长：L燃=L烧结+L冷却 ②根据经验，燃烧段长度有如下公式： 对湿法烧结窑：L燃=(4~5)D米 对干法加料烧结窑：L燃=(3~4)D米
③根据物料必须在烧结带及冷却带停留的时间，分别确定烧结带及冷却带长度。
以[ω料]燃代表燃烧段内物料轴线运动速度，其值等于： [ω料]燃=L燃÷(τ烧+τ冷) 米/小时
L烧结= [ω料]燃 ×τ烧 米 ；L冷却=[ω料]燃×τ冷 米
这一方法的优点在于能确保物料在烧结及冷却带的停留时间，但的经验公式有一定局限性，仅可作前一种方法的补充。
(5) 窑总长的验算 根据前几项的计算，可得窑总长：L=L干+L预+L分解+L烧结+L冷却 另外还可参考综合性经验指标——单位面积产能C ，验算窑长 ：L=318×G÷GF×G均式中符号及单位参看式 (9) 。
3. 窑体尺寸的经验计算法 (1) 确定窑的生产率：
根据设计的生产规模，通过冶金计算确定窑的生产率G，吨/小时或吨/日。
(2) 选定同类生产窑的单位容积产量Gv ，吨/米3.日，或单位面积产量 Gf ，公斤/米2.小时。参考公式(10)或公式(9) 。
(3) 算出窑的总容积或总面积(V/F）
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