92回转窑系统的设计计算

12.6回转窑系统的设计计算2回转窑系统的设计窑的类型和尺寸产量标定单位产品的燃料消耗主要配套设备：冷却机预热器分解炉煤磨收尘器喂料装置通风设备32.6.1回转窑筒体尺寸与产量的关系影响窑产量的主观因素：窑的规格尺寸-直径、长度客观因素：其它回转窑日产量M（t/d）回转窑直径D（m）回转窑产量与直径的关系窑有效容积Vi/m3回转窑产量与有效容积的关系45产量、直径常用计算公式日本水泥协会推荐公式，1974G=KD1.5LG-窑的小时产量，t/hD-窑烧成带筒体内径，mL-窑有效长度，mK-系数，因窑型而异，见P108表2-28窑的生产能力主要与气固传热能力有关6水泥工业设计院，湿法窑生产能力响系数窑的长径比和斜度的影窑型系数，，一般为有关的系数，与操作条件和物料性能数和热交换类型有关的系与窑内热交换装置类型表面积之比积与整台窑鹅蛋有效内窑内热交换装置传热面窑尾废气温度，），浆入窑应当计入料浆中入窑料浆水分（窑灰成回转窑长度，湿法窑生产能力，22aV0.230.821105.1210/DDDD12.112.90.70,0.6bt%m/)752(),570370)(65100)(1(018.0KKKWLhtGtWbLDKKKGi7产量、直径常用计算公式日本池田，计算SP窑生产能力，1973G=1.425Di2.88G-熟料小时产量，t/hDi-回转窑烧成带衬砖内径，m为反映窑长影响，该式附带要求窑长与内径Di的关系应符合：L=23Di-208北京建材院，NSP窑生产能力：G=KD2.5L0.762G-熟料小时产量，t/hK-系数，0.114～0.119产量、直径常用计算公式南京化工学院新型干法窑产量计算经验公式1986年，南京化工学院汇总了世界上54个国家、从1951年到1984年投产的617台各类悬浮预热器窑和预分解窑的生产数据或设计资料，利用微机进行产量回归分析，得到表2-29所示的悬浮预热窑、立筒预热器窑和预分解窑三组产量计算公式。鉴于在同一规格下，立筒预热器窑产量一般稍低于旋风预热器窑的产量这一事实，因此专门建立了一组立筒预热器窑产量公式。南京化工学院，新型干法窑产量计算经验公式p109n-统计样本数，r-相关系数1011其中：G-窑的台时产量，t/hL-窑的长度，mD，Di-分别表示窑筒体内径、窑筒体衬砖内径，mVi-窑的有效容积，m3Di—D-2δ；δ窑衬砖厚度按经验值计算：D≤4m，δ=0.15m；4﹤D≤5m，δ=0.18m；5﹤D≤6m，δ=0.2m；D＞6m，δ=0.23m1984年前统计数据，对规模较大的窑结果偏低2.6.2回转窑筒体尺寸的确定窑的规格尺寸直径，长度或长径比窑的类型、规格不同则窑的单位产量指标也不同确定尺寸时，一般根据选取合理的单位熟料产量指标计算窑的尺寸)962(),h/(4)952(),h/kg(,1000)942(),/(42422232mtDGmmLDGmmtLDGmiAiFiv单位截面积产量：单位表面积产量：日单位容积产量：单位熟料产量指标1213回转窑筒体尺寸的确定2-100回转窑mv与Di关系2-101回转窑mA与Di关系Di/mmAt/m2·hmvt/m3·d回转窑筒体尺寸的确定2-102回转窑mF与Di关系MFkg/m2·hDi/m1415由统计分析结果、单位产量指标定义与窑尺寸的关系，可推导结果如下表16窑的长径比L/Di的关系悬浮预热窑：立筒预热窑：NSP窑：按单位产量指标确定窑产量，由定义可推以下关系：Di=0.096mF/mv，m（2-109）L=24mA/mv，m（2-110）L/Di=250mA/mF（2-111）108)-(215.36D=L/D107)-(217.72D=L/D106)-(221.09D=L/D0.07923ii0.04162-ii-0.002203ii水泥回转窑规格确定步骤根据设计任务，按窑单机要求产量G，查图2-98或表2-29中计算公式（2-82）,（2-86）,（2-90）计算估计新窑的直径Di参照图（2-100），（2-101），（2-102）选取合理的单位产量指标mF，mv，mA，或根据国内外同类型窑的生产数据计算mF，mv，mA据公式（2-109），（2-110），（2-111）计算Di，L和L/Di，确定窑的尺寸1718窑型筒体型式:直筒型、热端扩大型、冷端扩大型、哑铃型延长物料在窑内的停留时间增加窑的有效容积降低窑内截面风速提高窑发热能力和熟料产量，降低料耗和热耗解决回转窑内烧成能力与预烧能力的矛盾19直径扩大型窑的缺点扩大处形成不规则通道，破坏了物料在窑内运动的均衡性，不利于窑的操作大直径到小直径的过渡段，易出现物料堆积现象，并且产生扬尘窑内耐火砖易损坏，筒体制造和维修困难[例]试确定一生产能力为日产2000t熟料的预分解回转窑筒体的尺寸[解]据要求生产能力，查图2-98（p107）得：回转窑筒体内径D＝3.8m；则回转窑衬砖内径：Di＝D－2δ＝3.8－2×0.15＝3.5m；再由图2-100、图2-101、图2-102查得：Mv＝2.4～3.5，取平均值2.95t/m3·日；MF＝86～132，取平均值109kg/m2·hMA＝6.1～8.6，取平均值7.4t/m2·h20再由公式(2-109),(2-110),(2-111):Di=0.096mF/mv=0.096×109/2.95=3.55mL=24mA/mv=24×7.4/2.95=60.2mL/Di=250mA/mF=250×7.4/109=17考虑衬砖厚度则筒体内径D＝Di+2δ＝3.55+2×0.15＝3.85m；考虑窑体数据应取整，确定回转窑筒体内径为3.9m,长度为60m21222.6.3回转窑产量的标定回转窑产量是确定工厂生产规模，原、燃料消耗定额，全厂设备选型的依据，是水泥厂设计重要指标产量的标定:确保优质、低消耗、长期安全运转的前提下，窑所能达到的合理产量232.6.3回转窑产量的标定产量标定的意义:除了窑的类型和尺寸外，影响回转窑产量的因素很多，特别是随着生料预均化系统的逐步完善，悬浮预热与窑外分解技术的不断发展，电子计算机过程控制的广泛应用，科学管理的加强，使窑的单位产量指标有所提高，因此对设计中已确定的回转窑，必须进行产量的标定。242.6.3回转窑产量的标定产量标定的要求:标定过低，在设计计算其他附属设备时，可能出现选型小，投产后出现限制窑生产能力的发挥。标定过高，附机选型偏大，而窑实际产量达不到，造成设备能力浪费，同时给窑生产达标带来困难252.6.3回转窑产量的标定产量的标定方法：据经验公式计算据工厂具体条件及我国生产水平综合考虑计算公式与实际产量结合2.6.3回转窑产量的标定据经验公式计算可根据同类型窑的理论与经验公式计算，标定时多个公式计算，以平均值为标定产量据同类型同规格窑产量标定根据国内外已投产的同类型同规格窑的实际产量标定，综合多家生产数据取平均值；同时结合国内生产条件、生产实际情况综合考虑26说明为检验表2-29建立的公式在标定产量中的精确度，用不同公式对12种大小不同规格的三类窑的产量进行标定，结果表明，对1984年前投产的窑都较接近于实际窑产量的平均值。综合标定结果，发现三类窑的计算公式中，窑产量G与Di，L之间的相关关系，即G＝f(Di，L)更接近实际窑的平均产量值，其相关系数比其他公式的相关系数要高些，故计算产量时，使用G＝f(Di，L)较合理和可靠。通常实际能力比计算能力高出至少10%2.6.4回转窑系统热耗与热平衡计算窑的单位热耗：窑系统生产单位熟料产量的实际烧成熟耗由于熟料煅烧时损失了大量热量，如废气、熟料带走的热焓，窑体向外界散失的热量，湿法生产中蒸发料浆水分的耗热量等，因此窑的实际热耗比理论热耗高很多。282.6.4回转窑系统热耗与热平衡计算窑的热平衡计算：主要目的，对新窑确定燃料消耗量，计算单位熟料热耗，对生产窑分析窑系统热工技术性能，为优质、高产、低耗及节能技改提供科学的依据。29302.6.4回转窑系统热耗与热平衡计算I.窑的热耗、发热能力和热负荷①回转窑烧成热耗及分析熟料燃料应用基低位热值，熟料小时产量，熟料料量窑系统小时总耗实用燃熟料料量单位熟料烧成实用总燃熟料单位熟料实际烧成热耗kgkJQht-GhkJMkgkJmkgkJGQMQmQQyDWrryDWryDWrrRrR///,/,)/(),1000/(31通常为了比较，取热值为29270kJ/kg煤为标准煤，则单位熟料耗燃料量mr可转换为标准煤耗mbr:)/(,2927029270熟料kgkJQmQmyDWrrRbr2000t/日，带二次燃烧的SP窑熟料热耗,QrR匈牙利学者QrR=4589.7－0.71M+1.6K＋2.6AM＋150.9SM－1.5SLTQrR-熟料热耗，kJ/kg熟料M-熟料日产量，t/日K-二次燃烧燃料（窑尾上升烟道加入燃料量）比例，%AM-生料铝氧率：0.9～1.7SM-生料硅酸率：1.7~2.7LST-生料石灰标准3233②回转窑的发热能力及热负荷回转窑的发热能力：窑单位时间发出的热量yryyryQ,(/).........(2115)Q,/h,//yrDWryDWMQkJhkJMkJhQkJkg窑的发热能力窑系统小时耗燃料量燃料应用基低位热值，34②回转窑的发热能力及热负荷提高窑的产量→必须提高窑的发热能力窑的发热能力受到燃烧空间的限制，因为燃烧带热负荷是有限的，过高会损坏窑的内衬，降低窑的运转率，影响熟料煅烧质量窑的热负荷/窑的热力强度:有一定限度，实际生产中，应选择最佳的热负荷，才能保证窑的长期安全运转35回转窑的热负荷三种表示方法:燃烧带容积热负荷，衬砖表面积热负荷、断面积热负荷①燃烧带容积热负荷:燃烧带单位容积、单位时间所发出的热量②燃烧带衬砖表面热负荷:燃烧带单位表面积、单位时间内所承受热量③燃烧带断面热负荷:燃烧带单位截面积、单位时间内所承受的热量36A.燃烧带容积热负荷燃烧带火焰的长度，窑皮长度。15.006.0mm/,q)1(4Qq3v2yrv般窑内物料填充系数，一燃烧带长度，燃烧带有效内径，燃烧带容积热负荷sisiLDhmkJLD①烧成带致密坚固的窑皮代表②燃烧带直径的倍数37B.燃烧带衬砖表面热负荷hmkJLDsi2yrF/,QqC.燃烧带断面热负荷hmkJDi22yrA/,4Qq与窑长无关，最简单，可比较不同型式窑，国际应用多38II.热平衡计算基准、范围及原始数据1．热平衡计算基准物料基准：以1kg熟料为基准；温度基准：以0℃为基准；2．热平衡范围据回转窑系统设计或热工测定的目的要求确定①回转窑②窑+预热分解系统③窑+预热分解系统+冷却机393．原始数据生料用量、化学组成、水分、入窑温度燃料成分、工业分析和入窑温度一、二次空气的比例、温度，空气过剩系数、漏风系数，废气量与废气温度飞灰量、飞灰温度及烧失量收尘器收尘效率窑体散热损失，熟料带走热熟料形成热：可根据熟料物理化学热效应求得或选定物料平衡SP漏入空气Vlok燃料mr一次空气二次空气Vyk熟料1kg界面飞损量mff废气+飞灰Vf+mfh入预热器生料：ms+myh入窑回灰ms+myh实际生料：ms窑+预热系统40收入：燃料消耗量入预热器物料量入窑系统空气量支出：熟料量；废气量；出预热器飞灰量41物料平衡收入项目①燃料消耗量mr（kg/kg熟料）②入预热器物料量：（kg/kg熟料）考虑飞损后生料实际消耗量ms+入窑回灰量myha干生料理论消耗量mgsL（kg/kg熟料）b入窑回灰量myh和飞损量mFh（kg/kg熟料）c考虑飞损后干生料实际消耗量mgs（kg/kg熟料）d考虑飞损后生料实际消耗量ms42物料平衡收入项目③入窑系统空气量a燃料燃烧理论空气量b入窑实际干空气量c漏入空气