如何計算物料在回轉窯內的停留時間

作者：紅星機器 發表于： 2012-03-24 09:59:47更新于： 2019-09-25 13:58:09

楊帥軍老師 紅星技術工程師

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回(hui)轉(zhuan)窯(yao)的燒(shao)成(cheng)工藝(yi)對(dui)物(wu)料在(zai)回(hui)轉(zhuan)窯(yao)內(nei)的作用有以(yi)下要(yao)求：

（1）物料同(tong)熱氣流(liu)接(jie)觸時的面積較大，增強熱交換和煅燒(shao)效果；

（2）物料在(zai)窯中的停留時間要充足，完(wan)全達到物理、化(hua)學反應效(xiao)果。

通過對回轉窯的(de)使(shi)用經驗及理論分(fen)析，得(de)出以下結(jie)論：物(wu)料隨著(zhu)填(tian)充系(xi)數的(de)增大(da)而混合強(qiang)度降(jiang)低了。所以在實際(ji)的(de)生產中，對于水泥(ni)回轉窯的(de)填(tian)充系(xi)數有著(zhu)嚴格的(de)要求。

根(gen)據水泥(ni)工藝和熱工條(tiao)件(jian)來確定物料在筒體內(nei)所停留的(de)時間(jian)長短(duan)。比(bi)如(ru)在濕法(fa)回轉窯中，物料在筒體內(nei)停留時間(jian)控制在二(er)小時左右。

需要特別注意的是：粉狀物料與熱氣流接觸的時間，只是物料在筒體內停留總時間的一部分。其余的時間是該物料被掩埋在物料層下面，此段時間內不參與煅燒過程的進行。

另外筒(tong)體(ti)(ti)的長度(du)、直徑、筒(tong)體(ti)(ti)對(dui)水平面(mian)的傾角(jiao)、轉(zhuan)速(su)、物(wu)料的自然休止(zhi)角(jiao)以及氣流(liu)速(su)度(du)等因素也對(dui)物(wu)料在圓筒(tong)內所(suo)停留的時間有所(suo)影響。我們可按下法來估算，如(ru)圖2-1所(suo)示(shi)，當筒(tong)體(ti)(ti)旋轉(zhuan)時，某一物(wu)料顆(ke)(ke)(ke)粒，由Ａ點(dian)升高(gao)到(dao)(dao)Ｂ點(dian)。升舉的高(gao)度(du)決定(ding)于角(jiao)θ，而角(jiao)θ由物(wu)料與筒(tong)壁(bi)間的摩(mo)擦(ca)系數和該物(wu)料顆(ke)(ke)(ke)粒對(dui)筒(tong)壁(bi)的正壓力來確定(ding)。當筒(tong)體(ti)(ti)回轉(zhuan)的角(jiao)度(du)很(hen)小時，對(dui)粉料來說(shuo)，角(jiao)θ實(shi)際上(shang)就是物(wu)料的自然休止(zhi)角(jiao)。顆(ke)(ke)(ke)粒被升到(dao)(dao)Ｂ點(dian)后，物(wu)料在重力作(zuo)用下，沿著物(wu)料的傾斜表面(mian)滾落下來，又(you)由于筒(tong)體(ti)(ti)的傾角(jiao)α滑落到(dao)(dao)A’點(dian)，再被升高(gao)到(dao)(dao)B’點(dian)，隨后滾落到(dao)(dao)A”點(dian)，如(ru)此周而復始，直到(dao)(dao)從筒(tong)體(ti)(ti)低端滾出。

如將空間(jian)(jian)角β展(zhan)開為平面角，可(ke)認(ren)為等于α。如果(guo)物(wu)料顆粒由于重(zhong)力作用滾落下來的時(shi)間(jian)(jian)忽略不(bu)計，那么(me)，物(wu)料顆粒將沿(yan)著(zhu)導(dao)角為α的螺旋(xuan)線(xian)運動。

如圖(tu)2-2、3所(suo)示，筒體轉(zhuan)一圈時(shi)，物料顆粒(li)沿筒體的(de)軸向位移(yi)為：

ｄＬ＝πＤｔｇα（2－１）

從圖中看出(chu)，筒體轉(zhuan)Ｎ圈時，物料顆(ke)粒沿筒體的軸向位移：

Ｌ＝ｎπＤｔｇα （2－２）

 如果筒體的長度為Ｌ，則物(wu)料顆粒從進筒體到出筒體低端(duan)的總轉(zhuan)數為：

ｎ＝Ｌ／πＤｔｇα（2－３）

物(wu)料(liao)顆粒在(zai)筒體內的停留(liu)時(shi)間：

ｔ＝Ｌ／πＤｎｔｇα （分）（2－４）

式中(zhong)ｎ——筒體轉(zhuan)(zhuan)速，轉(zhuan)(zhuan)／分；

Ｌ——筒體長(chang)度(du)，米；

Ｄ——筒體內直徑，米；

α——筒體與水平(ping)面的傾角，度。

物料顆(ke)粒沿筒(tong)體軸(zhou)向移動速度(du)為：

W＝pＤｎｔｇa（米／分） （2－５）

物(wu)料(liao)顆(ke)粒在筒體內停留時間及移動(dong)(dong)速(su)度的(de)(de)式(shi)(shi)（2－4）和式(shi)(shi)（2-5），由于(yu)推算準(zhun)確性(xing)不(bu)高。因為在公(gong)(gong)式(shi)(shi)推導時，作(zuo)了一系列假定。如(ru)僅研究一個顆(ke)粒的(de)(de)運(yun)動(dong)(dong)，而不(bu)是全部物(wu)料(liao)；沒有考慮(lv)物(wu)料(liao)的(de)(de)性(xing)質等。在理(li)論上雖(sui)不(bu)完善，但提供(gong)了一個基本函數關(guan)系。為了便于(yu)實際運(yun)用，人(ren)們(men)用無物(wu)理(li)、化學變(bian)化的(de)(de)顆(ke)粒均勻的(de)(de)物(wu)料(liao)進行實驗，對上述公(gong)(gong)式(shi)(shi)加以修(xiu)正，得出下(xia)式(shi)(shi)：

式(shi)中a——筒體(ti)對水平面的(de)傾角，度；

q——自(zi)然休止角，水(shui)泥熟料取q＝３５°

其它符號意義見式（2-4）。

由(you)式（2-6）可見(jian)，物料(liao)停留(liu)時間與筒體有(you)效長徑比成(cheng)正比；與筒體斜度和轉速成(cheng)反比。物料(liao)實(shi)際需(xu)要的停留(liu)時間，由(you)化(hua)工(gong)工(gong)藝(yi)計(ji)算來決定。

為(wei)(wei)便(bian)于計算，回(hui)(hui)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)窯(yao)斜度(du)習慣上用窯(yao)軸線對水平面(mian)的(de)(de)(de)(de)傾斜角a的(de)(de)(de)(de)正弦來表示(shi)．即ｉ＝ｓｉｎa。水泥(ni)回(hui)(hui)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)窯(yao)斜度(du)一(yi)般為(wei)(wei)０．０３５～０．０４。窯(yao)的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)動能起翻動物料(liao)的(de)(de)(de)(de)作用。因此提(ti)高(gao)(gao)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)可(ke)以強(qiang)化物料(liao)與(yu)氣流(liu)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)傳熱。但轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)過快，一(yi)方面(mian)使(shi)廢氣中的(de)(de)(de)(de)粉塵飛揚，生(sheng)(sheng)料(liao)損失會增加，另一(yi)方面(mian)，縮短生(sheng)(sheng)料(liao)在窯(yao)中的(de)(de)(de)(de)停(ting)留時間(jian)，因而(er)減少生(sheng)(sheng)料(liao)的(de)(de)(de)(de)物理(li)、化學反(fan)應時間(jian)，從而(er)降低熟料(liao)質量。因此，一(yi)般水泥(ni)回(hui)(hui)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)窯(yao)常用轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)為(wei)(wei)０．５～１．２轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)／分。為(wei)(wei)強(qiang)化煅燒(shao)留有余地，最高(gao)(gao)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)可(ke)設計為(wei)(wei)１．３５轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)／分。對于窯(yao)外(wai)分解的(de)(de)(de)(de)回(hui)(hui)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)窯(yao)，最高(gao)(gao)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)達３－６轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)／分。