回转窑结构及其工作原理课件.ppt

1、12.4.1 回转窑的结构2.4.1.1 主体部分主体部分:窑体，圆筒体窑体，圆筒体 不同厚度的不同厚度的A3钢板卷制钢板卷制焊接成长筒体焊接成长筒体窑的规格：窑的规格： 直径直径 (内径内径)：27m，长度，长度L：30230m窑体钢板厚度：窑体钢板厚度： 通过计算确定，通常采用通过计算确定，通常采用18、20、25、28、32mm 应力集中的段带应力集中的段带(如轮带处如轮带处)钢板厚度可用到钢板厚度可用到4075mm放置：放置：窑体倾斜，冷高热低，斜度窑体倾斜，冷高热低，斜度:35，便于物，便于物料输送。料输送。23轮带、托轮、挡轮轮带、托轮、挡轮轮带轮带托轮：窑筒体借助轮带支撑在成对的

2、托轮上，托托轮：窑筒体借助轮带支撑在成对的托轮上，托轮固定在混凝土基础的架子上轮固定在混凝土基础的架子上 29对对挡轮：挡轮：限制限制并检验窑体在加热、运转时的并检验窑体在加热、运转时的纵向移纵向移动动，在传动设备附近的轮带两侧安装，在传动设备附近的轮带两侧安装一对挡轮一对挡轮 承受窑回转时全部重力，限制窑体径向轴向位移，承受窑回转时全部重力，限制窑体径向轴向位移，使筒体安全平稳回转使筒体安全平稳回转2.4.1.2 支撑装置限制径向位移限制径向位移4挡轮挡轮56支撑结构示意图7 托轮的安装托轮的安装 回转窑是在一定高度的基础上回转窑是在一定高度的基础上架空安装并由几对托轮支撑的。架空安装并由几

3、对托轮支撑的。每套托轮支撑装置由一对托轮、每套托轮支撑装置由一对托轮、四个轴承和一个大底座组成。四个轴承和一个大底座组成。托轮的托轮的直径直径一般为轮带的一般为轮带的1/41/4，其其宽度宽度一般比轮带宽一般比轮带宽50-100mm50-100mm。安装安装 时，必须将两托轮的中心时，必须将两托轮的中心与窑的中心连线构成一个等边三与窑的中心连线构成一个等边三角形，以便使两个托轮受力均匀，角形，以便使两个托轮受力均匀，保持筒体保持筒体“直直”而而“圆圆”的稳定的稳定运转。运转。挡轮一般安装在筒体的中部，靠大齿圈附近的一般安装在筒体的中部，靠大齿圈附近的轮带的一侧或两侧，轮带侧面与挡轮的工轮带的一

4、侧或两侧，轮带侧面与挡轮的工作面之间的间隙一般每边为作面之间的间隙一般每边为10 20mm。窑上下窜动量最大为窑上下窜动量最大为20 40mm，以保证，以保证窑上下窜动时大齿圈端面不超过小齿轮的窑上下窜动时大齿圈端面不超过小齿轮的端面，这样，轮带的边缘就不会离开挡轮，端面，这样，轮带的边缘就不会离开挡轮，筒体两端密封装置就不会失去作用。筒体两端密封装置就不会失去作用。82.4.1.3 传动系统9102.4.1.3 传动系统大齿轮：安装在筒体中部或略近窑尾，转速大齿轮：安装在筒体中部或略近窑尾，转速约约14r/min机械传动、液压传动：机械传动、液压传动： 机械传动：需要减速比很大的减速机，将主

5、机械传动：需要减速比很大的减速机，将主电机的高速旋转传给小齿轮，再与筒体上大电机的高速旋转传给小齿轮，再与筒体上大齿轮啮合而带动窑回转齿轮啮合而带动窑回转 功率功率:主电机主电机W250KW,采用双传动系统采用双传动系统1112132.4.1.3 传动系统无级变速装置：回转窑运行时需要改变转无级变速装置：回转窑运行时需要改变转速速辅助传动设备：避免临时断电停窑或事故辅助传动设备：避免临时断电停窑或事故停窑，筒体热重力变形造成的弯曲停窑，筒体热重力变形造成的弯曲 断电时能维持窑每小时断电时能维持窑每小时1-4r的慢转的慢转14主电机功率选定窑的电机实际运转情况计算结果最好参考一般取电机储备系数中

6、：所选电机的功率立波尔窑或预热器窑干法或湿法长窑系数窑转速窑体长度窑筒体有效内径回转窑所需功率相近，：式.0450K，-；/，,；，W，其中351-151-kkNN N0.048-K 0.056-0.048Kminr-nm-Lm-DkN kW LKnDN mmi2.5i152.4.1.4密封装置热工稳定即保持煤、风、料的合理配合，为防热工稳定即保持煤、风、料的合理配合，为防止随机性漏风、漏料，在窑尾与烟室连接处以止随机性漏风、漏料，在窑尾与烟室连接处以及回转筒体与窑头的接合处均应装有密封装置及回转筒体与窑头的接合处均应装有密封装置要求：要求：良好密封性能良好密封性能对筒体变形有一定的适应性对筒

7、体变形有一定的适应性耐高温与粉尘的能力强耐高温与粉尘的能力强结构简单、维修方便、造价低结构简单、维修方便、造价低162.4.1.4 密封装置类型：迷宫式和接触式两大类。每类又类型：迷宫式和接触式两大类。每类又有径向密封和轴向密封之分有径向密封和轴向密封之分迷宫式：利用空气多次通过曲折通道增迷宫式：利用空气多次通过曲折通道增大流动阻力而防止漏风大流动阻力而防止漏风迷宫式密封装置示意图迷宫式密封装置示意图固定迷宫环固定迷宫环172.4.1.4 密封装置接触式：用铸铁摩擦接触式：用铸铁摩擦密封板，筒体一圈有密封板，筒体一圈有几块联接摩擦板，每几块联接摩擦板，每块板分别用两个弹簧块板分别用两个弹簧压向

8、筒体以密封压向筒体以密封 近年来多用石墨块代替近年来多用石墨块代替铸铁，并在结构上加以改进，铸铁，并在结构上加以改进，延长使用寿命，改善密封效延长使用寿命，改善密封效果果182.4.2 回转窑的工作原理多功能高温设备：多功能高温设备： 燃烧器、换热器、反应器、输送器燃烧器、换热器、反应器、输送器2.4.2.1 回转窑内物料的运动回转窑内物料的运动2.4.2.2 回转窑内燃料的燃烧回转窑内燃料的燃烧2.4.2.3 回转窑内气体的流动回转窑内气体的流动2.4.2.4 回转窑内的传热回转窑内的传热192.4.2.1 回转窑内物料的运动物料在窑内的运动方式物料在窑内的运动方式料层温度均匀性料层温度均匀

9、性物料运动速度（窑内停留时间）物料运动速度（窑内停留时间）物料受热时间、反应时间物料受热时间、反应时间202.4.2 回转窑的工作原理物料在窑内填充系数物料在窑内填充系数气固换热的有效接触表面积气固换热的有效接触表面积窑内气体流动的速度、阻力损失窑内气体流动的速度、阻力损失%100相应窑的总容积窑内堆积物料所占体积212.4.2.1 回转窑内物料的运动回转窑的圆形断面：少部分回转窑的圆形断面：少部分(约约10)被物料被物料所充满，其余部分则是高温气体的通道所充满，其余部分则是高温气体的通道填充角高温气体通道高温气体通道222.4.2.1 回转窑内物料的运动物料被回转的筒体所带动物料被回转的筒体

10、所带动假设物料颗粒与窑壁、颗粒与颗粒之间只假设物料颗粒与窑壁、颗粒与颗粒之间只有摩擦而没有滑动，则窑壁上颗粒将被回有摩擦而没有滑动，则窑壁上颗粒将被回转窑窑体带起，到一定高度时，即物料表转窑窑体带起，到一定高度时，即物料表面与水平面形成的角度等于物料的休止角面与水平面形成的角度等于物料的休止角时，颗粒在重力作用下，沿着料层表面翻时，颗粒在重力作用下，沿着料层表面翻滚下来。滚下来。23BFDACEGs低端低端高端高端填充角高温气体通道高温气体通道填充角；物料休止角；窑倾斜角回转窑内物料的填充与运动简图24物料运动因为窑倾斜安装，所以物料颗粒不会落到因为窑倾斜安装，所以物料颗粒不会落到原来位置，而

11、是向低端移动一个距离，如原来位置，而是向低端移动一个距离，如此重复，不断前进此重复，不断前进简化地、宏观地设想，颗粒运动轨迹类似简化地、宏观地设想，颗粒运动轨迹类似一根半圆形螺纹线一根半圆形螺纹线25物料运动速度下式适用条件：下式适用条件：无物理化学作用；颗粒较均齐，窑内无扬料或挡圈等装置。无物理化学作用；颗粒较均齐，窑内无扬料或挡圈等装置。选择回转窑的适当斜选择回转窑的适当斜度并改变窑的转速可度并改变窑的转速可控制物料在窑内的停控制物料在窑内的停留时间留时间，-m，-Lmin/ r，-n；m，-；min，在- min/m，物料在-77.177.1窑的倾斜角度物料的休止角，窑长窑转速窑内径窑内

12、平均停留时间物料窑内平均运动速度式中immimmimDvnDLvLnDv2627各类窑物料综合平均运动速度28各位置的物料运动速度29各位置的物料运动速度分析分解带和放热反应带：物料运动速度最快，分解带和放热反应带：物料运动速度最快，这是因为这个区段有大量气体逸出，增加这是因为这个区段有大量气体逸出，增加料层空隙率，使粉体流动性变好料层空隙率，使粉体流动性变好烧成带：有液相存在，增大了颗粒的休止烧成带：有液相存在，增大了颗粒的休止角，因而运动较缓慢角，因而运动较缓慢冷却带：因为有窑口挡圈，使料层增厚而冷却带：因为有窑口挡圈，使料层增厚而减小物料的运动速度减小物料的运动速度30料层厚度与运动速度

13、窑内物料填充率高，被带起的高度高，回窑内物料填充率高，被带起的高度高，回转一周时间内，物料被带起的次数少，即转一周时间内，物料被带起的次数少，即翻动次数少，受热的均匀性差；翻动次数少，受热的均匀性差；近代煅挠技术都是在密切注视筒体表面温近代煅挠技术都是在密切注视筒体表面温度不过高的情况下，采取度不过高的情况下，采取快转薄层煅烧快转薄层煅烧的的方法方法31 2.4.2.2 回转窑内燃料的燃烧将煤加工成煤粉喷入窑内燃烧，并要求燃将煤加工成煤粉喷入窑内燃烧，并要求燃烧强度和所形成的火焰能适应熟料煅烧工烧强度和所形成的火焰能适应熟料煅烧工艺的要求艺的要求 32煤粉制备3334煤粉燃烧煤粉自喷煤管以较高

14、气速煤粉自喷煤管以较高气速(4080m/s)送入送入窑内窑内从着火开始到完全燃烧的全过程是在前进从着火开始到完全燃烧的全过程是在前进着的气流中进行，因而形成火焰形状着的气流中进行，因而形成火焰形状35煤粉燃烧过程36助燃空气一次风：通过喷煤管输送煤粉的空气，供一次风：通过喷煤管输送煤粉的空气，供挥发分燃烧用，一般不预热；要求量小，挥发分燃烧用，一般不预热；要求量小，约占总燃烧用窑空气量的约占总燃烧用窑空气量的1030二次风：由冷却机提供，被预热到二次风：由冷却机提供，被预热到6001000，供煤的焦炭粒子燃烧用，既能回，供煤的焦炭粒子燃烧用，既能回收熟料中热量，又可促进燃烧，提高燃烧收熟料中热

15、量，又可促进燃烧，提高燃烧实际温度。实际温度。空气过剩系数：空气过剩系数：1.051.137主窑皮燃烧带：火焰覆盖的区间燃烧带：火焰覆盖的区间主窑皮：火焰中部区域温度高，达主窑皮：火焰中部区域温度高，达16001800，此时熟料被加热到，此时熟料被加热到13001450，其中有相当量其中有相当量(约约2530)的组分熔融成的组分熔融成液相，粘附在窑内耐火材料的表面上形成液相，粘附在窑内耐火材料的表面上形成一定厚度的粘稠状物料一定厚度的粘稠状物料38烧成带烧成带：主窑皮存在的区域被认为是熟料矿物全烧成带：主窑皮存在的区域被认为是熟料矿物全部烧成区域，称为烧成带；通常烧成带的长度以部烧成区域，称为

16、烧成带；通常烧成带的长度以主窑皮的长度判定。可见，烧成带是燃烧带中高主窑皮的长度判定。可见，烧成带是燃烧带中高温部分温部分窑皮的作用：窑皮的作用：平整的窑皮、合适的厚度和长度，是窑内燃烧制平整的窑皮、合适的厚度和长度，是窑内燃烧制度正常稳定的标志度正常稳定的标志保护窑内耐火衬料，延长回转窑的运转周期保护窑内耐火衬料，延长回转窑的运转周期39长焰燃烧单位时间内燃烧放出热量一定，火焰过长，单位时间内燃烧放出热量一定，火焰过长，烧成带的最高温度下降，且被煅烧物料液烧成带的最高温度下降，且被煅烧物料液相过早出现，容易引起结圈相过早出现，容易引起结圈造成未燃烧烬的残炭被带入低温区产生不造成未燃烧烬的残炭

17、被带入低温区产生不完全燃烧，从而影响熟料质量并增大煤耗完全燃烧，从而影响熟料质量并增大煤耗40短焰燃烧火焰过短，高温部分过于集中，容易将窑火焰过短，高温部分过于集中，容易将窑皮或材料烧坏，不利于长期运转皮或材料烧坏，不利于长期运转合理的火焰长度应根据窑的规格、热耗、合理的火焰长度应根据窑的规格、热耗、窑的系统配置来决定，通常大约是窑有效窑的系统配置来决定，通常大约是窑有效内径的内径的45倍倍41窑内火焰温度的分布窑内温度通常是两头低，中间高窑内温度通常是两头低，中间高冷却带：热端较低温度区；由于喷煤管结冷却带：热端较低温度区；由于喷煤管结构的改进，火焰高温区向热端延伸，故目构的改进，火焰高温区

18、向热端延伸，故目前新型干法大窑，冷却带已很短前新型干法大窑，冷却带已很短42喷煤管单通道43喷煤管直径。量的百分率一次空气量占总空气用每小时熟料产量，熟料煤单位熟料煤耗煤所需实际空气量燃烧式中：因此：，量约占总空气量常规情况下，一次空气喷嘴内风速一次空气用量喷嘴直径式中,%kg/kg，kgg/，N10036002015；，；，3 . 110001-Ph-G-km1kg-VGPVV%-m/s-v/sm-V mm-dvVd3aa311在下述条件下计算喷煤管的直径dG=300t/d； =0.20kg/kg熟料； =7.8Nm3/kg煤； P=20%解：V=60m/s44例题mmdsNmV153600

19、8.130.11000/08.11003600201250020.08.731aV1V1003600v3 . 11000da11GPVVV三通道喷煤管结构示意图4647三通道喷煤管原理净风道：内、外两个通道，分别称内风和外风净风道：内、外两个通道，分别称内风和外风内风：通道的出口端装有旋流叶片，又称为旋流风内风：通道的出口端装有旋流叶片，又称为旋流风煤风：中间通道，输送煤粉的通道煤风：中间通道，输送煤粉的通道三股风在出口处汇合形成同轴旋转的复杂射流，操三股风在出口处汇合形成同轴旋转的复杂射流，操作时通过改变内、外风速度和风量比例，可灵活调作时通过改变内、外风速度和风量比例，可灵活调节火焰形状和

20、燃烧强度，以满足窑内煅烧熟料温度节火焰形状和燃烧强度，以满足窑内煅烧熟料温度分布的要求。分布的要求。旋流强度大，火焰变得粗而短，高温带会相对更集旋流强度大，火焰变得粗而短，高温带会相对更集中。反之，火焰会被拉长。中。反之，火焰会被拉长。48煤风煤风采用浓相低速喷射，通常在保证不发煤风采用浓相低速喷射，通常在保证不发生回火的条件下取接近输送粉料的速度生回火的条件下取接近输送粉料的速度2030m/s粉粒体的存在强化了射流中的湍流强度，粉粒体的存在强化了射流中的湍流强度，因而改善了煤粉与一、二次风的微观混合因而改善了煤粉与一、二次风的微观混合内外净风出口速度可高达内外净风出口速度可高达75150m/

21、s，煤，煤风浓度允许有较大变动（经验风浓度允许有较大变动（经验3.5-8.0kg煤煤粉粉/m3空气），所以，窑用煤量有所变动空气），所以，窑用煤量有所变动时，输送煤粉的空气量也可保持稳定不变时，输送煤粉的空气量也可保持稳定不变49高温燃气回流当喷煤管喷射流动动量很大时，会引射下当喷煤管喷射流动动量很大时，会引射下游区域的高温燃气而形成游区域的高温燃气而形成回流回流一方面会提高上游火焰温度，提高燃烧速一方面会提高上游火焰温度，提高燃烧速度，从而使煤粉着火稳定度，从而使煤粉着火稳定另一方面又可能另一方面又可能冲淡混合物中冲淡混合物中O2含量含量，使，使燃烧速度降低，从而增长火焰长度燃烧速度降低，从

22、而增长火焰长度50新型喷煤管德国洪堡公司德国洪堡公司80年代推出新型喷煤管年代推出新型喷煤管外风由外风由818个安排成环状的个安排成环状的小喷口小喷口喷出若喷出若干股射流，不是由干股射流，不是由环道环道流出，目的是降低流出，目的是降低一次风总量而又能保持较高的动量。二次一次风总量而又能保持较高的动量。二次风用量高达风用量高达91。高温二次风使煤粉燃烧。高温二次风使煤粉燃烧条件得以改善条件得以改善适用于各类燃料包括次原料适用于各类燃料包括次原料515254新型喷煤管优点NOx排放量低：排放量低：外风喷射速度高外风喷射速度高(达超音速达超音速)，氧和氮分子在火焰高温区停留时间极短，氧和氮分子在火焰

23、高温区停留时间极短，减少了形成减少了形成NOx的机会的机会节约燃料：节约燃料：68延长窑衬寿命延长窑衬寿命为克服煤粉对通道的磨损，内表面衬一层为克服煤粉对通道的磨损，内表面衬一层厚度为厚度为1.5mm的陶瓷保护层，使的陶瓷保护层，使喷咀寿命喷咀寿命可达可达5年年55565758592.4.2.3 回转窑内气体的流动为使窑内燃料充分燃烧，必须从窑热端通过为使窑内燃料充分燃烧，必须从窑热端通过喷煤管和冷却机分别送入大量助燃空气喷煤管和冷却机分别送入大量助燃空气(即一即一次风和二次风次风和二次风)燃烧后的烟气燃烧后的烟气(其量与所用空气总量大体相当其量与所用空气总量大体相当或略有增加或略有增加)和生

24、料中分解出来的气体，从窑和生料中分解出来的气体，从窑的冷端排出的冷端排出602.4.2.3 回转窑内气体的流动高度湍流状态：热端气体温度一般在高度湍流状态：热端气体温度一般在16001700左右，冷端气体温度，对新型干法窑：左右，冷端气体温度，对新型干法窑：9501100 气体流速：气体流速：6-15m/s气速高，飞灰量大（中空窑），气速高，飞灰量大（中空窑），SP窑受限小窑受限小612.4.2.4 回转窑内的传热研究传热的目的研究传热的目的理解结构参数、操作参数、物性参数对传热理解结构参数、操作参数、物性参数对传热的影响，提供调节控制窑内各带传热条件与的影响，提供调节控制窑内各带传热条件与措

25、施的理论依据。措施的理论依据。对已经投产的窑，求得窑内各带相应点处气对已经投产的窑，求得窑内各带相应点处气体、物料与窑衬的温度，绘制沿窑长温度分体、物料与窑衬的温度，绘制沿窑长温度分布曲线，作为评价窑内煅烧工艺、热工制度布曲线，作为评价窑内煅烧工艺、热工制度的依据的依据据传热总量，结合生产条件、烧成工艺要求，据传热总量，结合生产条件、烧成工艺要求，确定回转窑的规格和尺寸确定回转窑的规格和尺寸研究难度62632.4.2.4 回转窑内的传热传热源：燃料燃烧后的高温烟气传热源：燃料燃烧后的高温烟气受热体：生料、窑内壁受热体：生料、窑内壁典型的气固间传热，传给生料的热量供煅典型的气固间传热，传给生料的热量供煅烧过程中干燥、预热、分解和燃烧，用以烧过程中干燥、预热、分解和燃烧，用以完成全部工艺要求完成全部工艺要求回转窑内的传热机制64回转窑内的传热机制65传热机制66T-温度，温度，g-气体气体s-物料，物料，ss-物料表面，物料表面，Q-热量，热量，KJ/mhW-窑内壁，窑内壁，sh-窑外壁，窑外壁，a-空气，空气，c-对流传热，对流传热，r-辐射传热，辐射传热，d-导热，导热，Ls-物料表面弦长，物料表面弦长，m；Lw-气体与窑内气体与窑内壁接触弧长；壁接触弧长；Lws-窑内壁与物料接窑内壁与物料接触弧长触弧长67窑内传热机制分析-传热框图讨论686970