第七节第七节回转窑系统的设计估算回转窑系统的设计估算回转窑系统的设计估算的主要内容，是依据原料和燃料情况，生产的水泥品种和质量，鞋厂的自然条件和生产规模等来确官窑的类型和规格，或对已建成的窑进行产值标定，以及估算单位产品的燃料消耗量，回转窑系统的重要配套设备，如冷却机、预热器、分解炉、煤磨、收尘器、喂料装置及通风设备等也要在窑的产值和燃料消耗量确定后进行设计估算。一、回转窑筒体规格与产值的关系影响回转窑产值的诱因好多，如窑的类型和规格、冷却机、预热器和分解炉等设备的配套情况，原燃料成份和质量、熟料的品种、操作水平，运转率等。并且，就窑本身来说，决定其产值的直接诱因是窑的尺寸规格，即其半径和宽度，而其他诱因相对来说是客观可变的，只能随条件不同而使窑的生产能力在一定范围内波动。窑产值与其规格的函数关系，目前还不能通过理论推论来求得，可行的方式是通过对大量的实际生产数据进行统计剖析加热功率的计算公式，构建一些实用的相关关系。即经验公式。本课程介绍常用的几个估算式：1、日本水泥商会推荐的公式：G——窑的小时产值，t/h；D——窑烧成带筒体管径，m；L——窑有效宽度，m；K——系数，因窑型而异，见P108表2-28。yVb物理好资源网(原物理ok网)

DL对这个公式，可以从理论上略加剖析，即窑的烧成能力主要与气加上半径大的窑使二氧化碳幅射率提升，促使了传热，也减小了产值加热功率的计算公式，，而系数K是按照实际值所作的修正。固传质有关，而传质量又大体与窑内表面积成比列，即2、日本池田提出的估算SP窑生产能力的公式：88——回转窑烧成带衬砖管径，m；为了反映窑厚度的影响，该式还附送要求窑长L与管径的关系应符合下式：L=23-203、北京建材院提出的估算NSP窑的生产能力公式：762G——熟料小时产值，t/h；K——系数，K=0.114～0.119。1986年，北京化工大学汇总了世界上54个国家，从1951年到1984年投运的617台各漂浮预热器和分解窑的生产数据或设计资料，借助微机进行产值回归剖析，得到了旋风预热器窑、立筒预热器窑和预分解窑三组产值估算公式。参见P109表2-29。4、南京化工大学推荐公式5、我国水泥工业设计院，依据国外窑的生产资料统计，推荐的干法窑生产能力估算公式：（因干法窑不在发展之列，略）。二、回转窑筒体规格的确定对于新设计窑或旧窑整修时，必须合理地确官窑的尺寸规格（半径、长度或长径比）。窑的类型和尺寸规格不同，则窑的单位产值指标也不尽相同，目前，确青瓷规格时，通常是按照选定合理的单位熟料产值指标估算窑规格。yVb物理好资源网(原物理ok网)

1、单位体积产值：4、单位熟料产值指标与窑径的关系：依据国外外大量已投运的统计资资，估算各窑的单位产值指标，再完善与窑外径之间的关系，可以作成以上三项指标与窑半径的关系。之后依照图可推论得到各项指标与窑规格的相关关系。参见P111表2-30，9个公式。6、窑的长径比与窑径的关系：漂浮预热器窑：立筒预热器窑04162预分解窑：07923三、回转窑产值的标定回转窑的产值是确定鞋厂生产规模、原料、燃料消耗定额，和全厂设备选型设计的根据，是水泥厂工艺设计的重要指标。1、产量标定的意义正如上面所阐述的，不仅窑的类型和规格外，影响回转窑产值的诱因好多，非常是近些年来，随着生料预均化系统的建立，漂浮预热器窑与窑外分解窑技术的发展，计算机控制过程的广泛应用，和科学管理的强化，使窑的单位产值指标有所提升，因而对设计中已确定的回转窑，必须进行产值的标定。2、产量标定的要求产值的标定应在确保优质、低消耗，常年安全运转的情况下，窑所能达到的合理产值，假如对窑的产值标定过高或过低，均会使整个系统不配套、生产操作出现不平衡。标定偏低，在设计估算其他附机设备时，可能出现选型小，在投运后会出现限制窑生产能力的发挥。yVb物理好资源网(原物理ok网)

标定偏低，附机选型可能出现偏大，而窑实际产值达不到，导致设备能力的浪费。同时给窑生产达标带来困难。3、标定的方式（1）依据公式估算：可以按照同类型窑的理论与经验公式估算，如前所述估算窑产值的公式好多，标定时，应进行多个公式的估算，通常以各公式估算的平均值确定为标定产值。（2）依据同类型同尺寸窑产值标定可依据国外外已投运的同类型同尺寸窑的实际产值进行标定，最好是综合多家厂生产数据，通常也采用平均值。同时应结合国外生产条件和生产厂实际情况进行综合考3、计算公式与实际产值综合标定在进行产值标定时，还可采用公式估算与实际生产产值相结合的办法进行标定，通常也取平均值。四、回转窑系统热耗与热平衡估算（一）窑的热耗、发热能力和热负荷（1）回转窑烧成系统热耗剖析1、热平衡估算的目的进行热平衡估算的主要目的：是对新建窑确定燃料消耗量，估算单位熟料热耗；对生产窑剖析系统热工技术性能，为优质、高产、低耗及节能技改提供科学的根据。2、单位熟料热耗窑的单位熟料热耗是指窑系统生产单位熟料产值的实际烧因为熟料在焙烧过程中，损失了大量的热量，如废水带走的热焓，窑体向外界散失的热量等，为此，窑的实际热耗比理论热耗高得多。yVb物理好资源网(原物理ok网)

单位熟料热耗的实际热耗，由下式估算：——窑系统小时总耗实物燃料量，kJ/h熟料；G——熟料小时产值，t/h；——燃料应用基高位热值，kJ/kg熟料。标准产率：一般为了易于比较，取热值为/kg的煤为标准煤，可换算成标准产率则单位熟料燃料量3、影响单位熟料热耗的诱因熟料烧成过程所消耗的实际热量与焙烧全过程有关，除涉及到原、燃料性质和回转窑（包括分解炉）外，还与废水回收（如预热器、锅炉、烘干）和熟料显热回收（如冷却机）等有关。因而常常需从总的焙烧系统加以考察。窑型与窑尺寸：不同类型窑，热耗指标差别很大，同一种窑型，因为尺寸规格、熟料品种、保温情况操作参数控制不同，热耗也有不同。熟料品种与质量：熟料品种涉及到熟料的矿物组成，矿物组成不同其理论热耗不同；要求的熟料的品质不同，其热耗也有差异。窑的单位产值：窑的单位产值直接影响到单位热耗，在耗煤量相同时，单位产值高，单位热耗增加。窑肺热工制度：一、二次风量与风温，窑尾排风情况等都直接影响到单位热耗。其实，影响回转窑单位热耗的诱因好多，西班牙学者对本田2000t熟料的带二次燃烧的漂浮预热器窑进行研究，得到如下物理关系式：——熟料热耗，kJ/kg熟料；Ｍ——熟为日产值，t/日；Ｋ——二次燃烧燃料（指在窑尾上升烟道加入的燃料）ＡＭ——生料的铝氧率；ＳＭ——生料硅酸率；ＬＳＴ——生料石灰标准。yVb物理好资源网(原物理ok网)

比列，％；从以上公式可以看出，熟料产值对热耗影响最大，其次是硅酸率，随供给二次燃烧的燃料比列降低，单位热耗也降低。以上公式阐明了某一ＳＰ窑熟料热耗和影响诱因之间的关系，但公式不适宜其他ＳＰ窑，其他ＳＰ窑的单位热耗也可根据熟料产值，生料成份及供给二次燃料的比列估算，但估算公式必须依照各厂具体生产数据重新回归得到。4、关于回转窑熟料热耗的综合讨论如上所述影响熟料热耗的诱因好多，但从总体剖析来看，烧成热耗中影响最大的是热损失。如窑系统排出废水带走热、熟料带走热、窑体表面散热等。废水带走热出窑废水带走热，对回转窑单位热耗的影响很明显，其热损失量主要由废水量和废水气温决定。中空湿法窑，虽然长径比大，但因为窑内物料堆积与气体间传热疗效差，排出废水气温很高，常常高达600～700以上，若不回收，热耗肯定很高。干法长窑，虽排气气温不高（200～240），但因料浆中大量水份在窑内蒸发，耗热本身相当高，同时排量高。新型SP和NSP窑，因为废水经几级预热后，将大量热传给生料，使排气最终气温达到320～380，某些系统甚至降到240，因此能大大降发烧成热耗。但应强调的是，单位熟料排气量，除与燃料特点，热耗水平及燃烧控制条件（短缺空气系数）有关外，还与透风情有很大关系，因而常常是评价设备及操作水平的一个指标。yVb物理好资源网(原物理ok网)

在生产中应控制好排气量和排气体温，更主要的是强化废水热的回收。熟料带走显热主要与熟料离窑气温有关。回收熟料显热的主要举措是加强冷却，提升冷却机的热效率。窑体散热主要与窑皮及窑衬材料的隔热性能有关。可采用隔热材料减少热损失。（2）回转窑的发热能力及热负荷（前已讨论，略）（二）热平衡估算基准、范围及原始数据（1）热平衡估算基准1、物料基准：通常以1kg熟料为基准；2、温度基准：通常以0为基准。（2）热平衡范围热平衡的范围必须按照回转窑系统的设计或热工测定的目的、要求来确定。在回转窑系统热平衡估算时，其平衡范围，可以回转窑、回转窑加窑尾预热分解系统、或再加冷却机和煤磨作为平衡范围，范围选得大，则进出口物料、气体气温较低，数据易没定或取得，但常常须要的数据较多，估算也繁杂。因而通常选回转窑加窑尾预热分解系统作为平衡范围。（3）原始数据按照确定的估算基准和平衡范围，取得必要的原始数据，这是一项十分重要的工作。估算结果是否符合实际情况，主要取决于所选用的数据是否合理。对新设计窑或改建窑来说，主要是依据同类型窑的生产资料，结合鞋厂具体情况、合理地确定各类参数；对于生产空来说，主要通过热工测定取得实际生产中各类参数。yVb物理好资源网(原物理ok网)

若以窑加窑尾预热系统为平衡范围，通常要取得如下原始数据：生料：生料药量、化学组成、水分、入窑气温；燃料：燃料成份、工业剖析和入窑气温；风：一、二次风的比列和湿度、空气短缺系数、漏风系数、废气量与气温；料损：飞灰量、飞灰气温和烧失量；收尘效率；热损失：窑体散热、熟料带走热；熟料产生热：可依照熟料产生过程中的各项物理热效应求得，也可用经验公式估算或直接选取。（三）物料平衡窑型：以漂浮预热器窑为例。基准：1kg熟料；气温0；平衡范围：窑+预热器系统。按照确定的平衡范围，勾画物料平衡图如下。（参见教材，物料平衡图）物料平衡估算：（1）收入项目1、燃料消耗量（kg/kg熟料）设计新窑或技术整修时，是未知量，通过热平衡多项式2、入预热器物料量干生料理论消耗量：——燃料应用基酸值浓度，%；a——燃料酸值掺入熟料中的量，%；——生料的烧失量，%。求得，已生产的窑，通过热工测定得到。yhfhFh——入窑回灰量，kg/kg熟料；fh——出预热器飞灰量，kg/kg熟料；Fh——收尘器、增湿塔综合收尘效率，%。考虑飞损后干生料实际消耗量：fhFhgsLgs——考虑飞后干生料实际消耗量，kg/kg熟料；fhyVb物理好资源网(原物理ok网)