如何計(jì)算物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的停留時(shí)間

作者：紅星機(jī)器 發(fā)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(shù)工程師

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回轉(zhuǎn)窯的燒成工藝對(duì)物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的作用有以下要求：

（1）物料同熱氣流接觸時(shí)的面積較大，增強(qiáng)熱交換和煅燒效果；

（2）物料在窯中的停留時(shí)間要充足，完全達(dá)到物理、化學(xué)反應(yīng)效果。

通過(guò)對(duì)回轉(zhuǎn)窯的使用經(jīng)驗(yàn)及理論分析，得出以下結(jié)論：物料隨著填充系數(shù)的增大而混合強(qiáng)度降低了。所以在實(shí)際的生產(chǎn)中，對(duì)于水泥回轉(zhuǎn)窯的填充系數(shù)有著嚴(yán)格的要求。

根據(jù)水泥工藝和熱工條件來(lái)確定物料在筒體內(nèi)所停留的時(shí)間長(zhǎng)短。比如在濕法回轉(zhuǎn)窯中，物料在筒體內(nèi)停留時(shí)間控制在二小時(shí)左右。

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

另外筒體的長(zhǎng)度、直徑、筒體對(duì)水平面的傾角、轉(zhuǎn)速、物料的自然休止角以及氣流速度等因素也對(duì)物料在圓筒內(nèi)所停留的時(shí)間有所影響。我們可按下法來(lái)估算，如圖2-1所示，當(dāng)筒體旋轉(zhuǎn)時(shí)，某一物料顆粒，由Ａ點(diǎn)升高到Ｂ點(diǎn)。升舉的高度決定于角θ，而角θ由物料與筒壁間的摩擦系數(shù)和該物料顆粒對(duì)筒壁的正壓力來(lái)確定。當(dāng)筒體回轉(zhuǎn)的角度很小時(shí)，對(duì)粉料來(lái)說(shuō)，角θ實(shí)際上就是物料的自然休止角。顆粒被升到Ｂ點(diǎn)后，物料在重力作用下，沿著物料的傾斜表面滾落下來(lái)，又由于筒體的傾角α滑落到A’點(diǎn)，再被升高到B’點(diǎn)，隨后滾落到A”點(diǎn)，如此周而復(fù)始，直到從筒體低端滾出。

如將空間角β展開(kāi)為平面角，可認(rèn)為等于α。如果物料顆粒由于重力作用滾落下來(lái)的時(shí)間忽略不計(jì)，那么，物料顆粒將沿著導(dǎo)角為α的螺旋線運(yùn)動(dòng)。

如圖2-2、3所示，筒體轉(zhuǎn)一圈時(shí)，物料顆粒沿筒體的軸向位移為：

ｄＬ＝πＤｔｇα（2－１）

從圖中看出，筒體轉(zhuǎn)Ｎ圈時(shí)，物料顆粒沿筒體的軸向位移：

Ｌ＝ｎπＤｔｇα （2－２）

如果筒體的長(zhǎng)度為Ｌ，則物料顆粒從進(jìn)筒體到出筒體低端的總轉(zhuǎn)數(shù)為：

ｎ＝Ｌ／πＤｔｇα（2－３）

物料顆粒在筒體內(nèi)的停留時(shí)間：

ｔ＝Ｌ／πＤｎｔｇα （分）（2－４）

式中ｎ——筒體轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)／分；

Ｌ——筒體長(zhǎng)度，米；

Ｄ——筒體內(nèi)直徑，米；

α——筒體與水平面的傾角，度。

物料顆粒沿筒體軸向移動(dòng)速度為：

W＝pＤｎｔｇa（米／分） （2－５）

物料顆粒在筒體內(nèi)停留時(shí)間及移動(dòng)速度的式（2－4）和式（2-5），由于推算準(zhǔn)確性不高。因?yàn)樵诠酵茖?dǎo)時(shí)，作了一系列假定。如僅研究一個(gè)顆粒的運(yùn)動(dòng)，而不是全部物料；沒(méi)有考慮物料的性質(zhì)等。在理論上雖不完善，但提供了一個(gè)基本函數(shù)關(guān)系。為了便于實(shí)際運(yùn)用，人們用無(wú)物理、化學(xué)變化的顆粒均勻的物料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)上述公式加以修正，得出下式：

式中a——筒體對(duì)水平面的傾角，度；

q——自然休止角，水泥熟料取q＝３５°

其它符號(hào)意義見(jiàn)式（2-4）。

由式（2-6）可見(jiàn)，物料停留時(shí)間與筒體有效長(zhǎng)徑比成正比；與筒體斜度和轉(zhuǎn)速成反比。物料實(shí)際需要的停留時(shí)間，由化工工藝計(jì)算來(lái)決定。

為便于計(jì)算，回轉(zhuǎn)窯斜度習(xí)慣上用窯軸線對(duì)水平面的傾斜角a的正弦來(lái)表示．即ｉ＝ｓｉｎa。水泥回轉(zhuǎn)窯斜度一般為０．０３５～０．０４。窯的轉(zhuǎn)動(dòng)能起翻動(dòng)物料的作用。因此提高轉(zhuǎn)速可以強(qiáng)化物料與氣流之間的傳熱。但轉(zhuǎn)速過(guò)快，一方面使廢氣中的粉塵飛揚(yáng)，生料損失會(huì)增加，另一方面，縮短生料在窯中的停留時(shí)間，因而減少生料的物理、化學(xué)反應(yīng)時(shí)間，從而降低熟料質(zhì)量。因此，一般水泥回轉(zhuǎn)窯常用轉(zhuǎn)速為０．５～１．２轉(zhuǎn)／分。為強(qiáng)化煅燒留有余地，最高轉(zhuǎn)速可設(shè)計(jì)為１．３５轉(zhuǎn)／分。對(duì)于窯外分解的回轉(zhuǎn)窯，最高轉(zhuǎn)速達(dá)３－６轉(zhuǎn)／分。