回转窑的结构与工作原理

主要内容及要求一、回转窑的结构理解回转窑的构造由哪些部件组成，有何作用。二、回转窑的工作原理（重点）掌握回转窑内物料的运动、燃料的燃烧、气体的流动和传热过程的影响因素，掌握喷煤管的工作原理和调节。一、回转窑的结构●筒体●轮带●筒体●托轮●挡轮●密封装置●传动装置●附属设备1、筒体●是由不同厚度钢板事先卷成的，筒体内镶砌有耐火材料，圆筒外面套装有几道轮带，筒体成一定斜度，坐落在恩里克与轮带相对应的托轮上。回转窑筒体规模（t/d）窑规格（m）热端钢板厚（mm）烧成带钢板厚（mm）轮带下钢板厚（mm）轮带两侧过渡板厚（mm）齿轮两侧板厚（mm）其他钢板厚度（mm）40004.7*74753255/95/5545/65/45452840004.75*74503070/75/7035/38/35352550004.8*72503275/80/7542/55/424228●托轮之间的筒体会产生轴向弯曲。支撑轮带下筒体变形最大，而离开轮带中心距离越大筒体径向变形越小；窑体出口端称为窑口护铁。2、轮带（又称滚圈）●轮带是由一个坚固的大钢圈套装在筒体上，支撑回转窑（包括砖和物料）的全部重力；●轮带的重量从20吨（直径3.6m）至100吨（直径5.6mm）不等；●轮带附近的壁厚增大，目的是减少托轮的压力而产生的变形。3、托轮●托轮通过轴承支撑在窑的基础上，轴承安装在水泥墩上。注意：●托轮及轮带表面的清洁●托轮及轮带表面的光滑●托轮表面的润滑●托轮轴的温度●托轮之间的平衡托轮其直径一般为办事的1/4，宽比轮带宽50-100mm，为什么？考虑冷空和热窑轮带的位置不同，同时移动轮带使托轮整个表面受到均匀的磨损，否则会留下沟纹，无法正常工作。托轮轴承结构1---瓦衬；2---球面瓦；3、轴承座；4、顶丝为使托轮磨损均匀：窑体每班上下移动1-3次，每次移动幅度约50mm。上下移动可通过托轮的倾斜液压挡轮完成4、液压挡轮1、液压挡轮是围绕纵向轴运动的滚轮，安装在窑尾轮带靠近窑头侧的平面上。2、作用：及时指出窑体在托轮轮上的运转位置是否合理，并限制或控制窑体轴向窜动。5、传动装置●目的：保证窑的旋转和调节窑的转速。6、密封装置●回转窑是在负压下操作的，在筒体与窑头罩、烟室连接的地方都存在缝隙，为防止漏风，必须设有密封装置，否则会漏风和漏料。缺点是气动装置系统复杂，而且需要安装专用的小型空压机，单独供气，造价较高，维护工作量大。弹簧杠杆式主要由烟室上的固定环和一周随窑回转的活动扇形板来实现。间隙可以调到小至0.5mm。优点：运动件比较轻巧灵活，便于调整，密封效果不错。缺点：必须加工精确，安装调整仔细。薄片式密封密封要求具有足够大的摩擦表面，密封性好，同时对窑的弯曲偏摆等具有的很大的适应性。此外零件加工、更换和找正都较方便。7、辅助设备●烧成带的轴流风机：利于窑皮的形成，保护筒体。传感器●筒体温度传感器；●用来测定窑传动力矩的电流或功率表；●窑纵向高位或低位传感器，用于控制液压挡轮。窑头罩二、回转窑的工作原理主要内容：1、回转窑内物料的运动2、回转窑内燃料的燃烧3、回转窑内气流的流动4、回转窑内气固的传热1、回转窑内物料的运动（1）物料在窑内是如何向前运动的？物料喂入回转窑后，由于筒体具有一定的斜度，并以一定的速度回转，物料就会由窑尾向窑头运动。（2）物料在窑内的运动速度怎样计算？物料喂入回转窑后，由于筒体具有一定的斜度，并以一定的速度回转，物料就会由窑尾向窑头运动。（3）物料的运动速度与哪些因素有关？Vm与窑径、转速、倾斜度、物料的物理性质及操作条件有关：●Di↑Vm↑；●转速越快，Vm↑；由于入窑物料大部分分解，预烧良好，且烧成带长度大大增加，一般带分解炉的回转窑斜度仍取3.5-4%，窑速增加到3.5r/min左右。●回转窑的斜率与窑的转速和填充率有关。回转窑的斜率β↑Vm↑；物料的填充率应越大，窑的转速应越大。●填充系数：窑内物料的体积占筒体窖的百分比。用正式表示：m—单位时间通过某带的物料量t/sVm—某带物料的运动速度m/s●物料的休止角α↑Vm↓物料的粘度越大，流动性困难，则Vm↓易烧性好的物料，在窑内煅烧时间短，则Vm↑问：窑喂料量、窑的负荷填充率与窑速之间是什么关系？（1）在窑喂料不变时，窑速加快，会使窑的填充率降低。此时窑的产量并未增加；但由于是薄料快转，有利于熟料的煅烧均匀、质量提高；传热效果好，热耗降低；窑皮、窑耐火砖受热波动小，窑的安全运转周期长。（2）在窑填充率不变时，让窑速与喂料量同步增加或减少，即窑的产量高低时刻伴随着窑速的快慢进行。但由于窑的热负荷相应改变，窑皮与窑衬所承受的热负荷也要变化，势必影响窑的安全运行周期。这种方法慎用。2、回转窑内的燃料燃烧2、回转窑内的燃料燃烧（1）煤的燃烧过程是怎样的？0~100-150℃燃料中水分蒸发；0.30-0.05S~450-500℃逸出挥发份着火燃烧至700-800℃挥发份全部逸出；固定碳和灰分继续燃烧。（2）什么是一次风？有何作用？选取的依据是什么？●一次风是通过主燃烧器强制送入窑的自然空气，由窑头燃烧器的一次风机供给。●作用：输送煤粉，并供煤中挥发份燃烧所需的氧。●风量占风量：＜15%●选取的依据：形成优质火焰是衡量一次风量、风压使用是否正确的唯一标准。●通过热电偶测的窑尾温度，光电比色高温计测的火焰温度，在红外筒体温度扫描仪测的筒体温度分布，高温气体分析仪测示的窑尾废气含量等综合判断一次量和风压是否合理。（3）一次风对有煅烧有何影响？●一次风是常温，风量过大，入窑后吸热，使熟料煅烧的热耗增加，热效率降低；煤中挥发份低时，需要的一次风应少些；不利于NOX的排放。●一次风量过少，挥发份燃烧慢，影响煤的燃烧速度，同时煤对喷煤管的磨损加大，设备损坏严重。（4）二次风有何作用？●作用：经冷却机被预热到650-1000℃后入窑，对气流产生强烈的扰动，有利于碳的燃烧。调节火焰长短，窑尾温度高低以及供燃料焦炭粒子燃烧所需的氧并能回收熟料的热量。●当一次风不变时，二次风的大小决定着窑内抽风能力大小。二次风大，火焰长，否则短。煤粉燃烧过程的控制控制内容有：火焰的温度、长度、着火位置及形状。（1）什么是火焰？火焰是燃烧中的气体混合物，当悬浮物中含有固体颗粒时，形成明亮火焰。（2）哪些因此影响火焰温度？煤的热热值；煤的挥发性；煤的灰分；煤的水分；煤粉的细度；燃烧所需空气用量；二次风温、窑体烧成带壁温度等。●增加燃料量不是总能提高火焰输出的热量，但是减少燃料量总是会降低热量输出。（3）什么是火焰长度？有两种：●一是全焰长度----从喷煤管至火焰末端的距离。●二是燃焰长度----开始着火至火焰末端的距离。●作用：决定了窑的烧成带的长度。（4）火焰长度对煅烧工艺的影响？●在发热量一定的条件下，火焰越长，燃烧带温度越低，过早出现液相，易结圈，尾温高。●火焰越短，高温部分集中，窑衬寿命短。（5）影响火焰长度的因素有哪些？气流速度窑内气速越快，火焰会被拉长；窑尾负压增加，二次风增加，火焰也被拉长。煤粉燃烧速度煤愈细、二次风温越高，燃烧快，火焰长度愈短；煤水分越高，火焰越长。喷嘴的结构单风道喷煤管淘汰双风道喷煤管三风道喷煤管四风道喷煤管预热器窑和预分解窑（6）单风道煤粉燃烧在哪些缺点？●一次风量大由于煤粉靠一次风输送并吹散，所以必须有足够的风量，一般占总燃烧空气的20-40%，才能达到要求的风速。●烧成温度不易提高，燃煤和空气在喷煤管内混和有不好。●容易发生结圈、结皮、结块或结蛋等工艺事故。●煤粉的品质要求高●有害气体产生多。（1）结构如图三风道喷煤管三风道喷煤管结构示意图●1、浇注料；2、外风道；3、煤风道；4、内风道；5、风翅；6、中心管；7、外风管；8、支承挂钩（2）三风道喷煤管有何技术特点？●一次空气量少●煤粉的燃烧强度高。●火焰形状调整幅度大。●燃烧稳定，对各种煤有很好的适用性。●NOX浓度降低，热耗减少，烧出的熟料粒度小，脆性大。四通道回转窑燃烧器直流风速：140m/s-250m/s；压力≥0.014MPa旋流风速：110m/s-250m/s；压力≥0.014MPa煤流风速：20m/s-35m/s可调中心风速：60m/s，占一次风总量的0.03%-0.05%四风道喷煤管有何特点？（1）一次风比例低，仅为5%-7%，与传统燃烧器相比节煤10%以上。（2）喷头部分采用耐高温、抗高潮氧化的特殊耐热钢铸件机加工制成，提高了头部的抗高温变形能力。（3）火焰形状规整适宜，活泼有力温度高，窑内温度分布合理。（4）热力集中稳定，卷吸二次风能力强，提高冷却机热效率。（5）火焰调节灵活，简单方便，可调范围大，可达1：10。（6）热工制度合理，可提高台时产量5%-10%，水泥熟料早期强度提高3-5MPa。（7）低NOX排放量；降幅达20-30%（8）对煤质适应性强。常见喷煤管的类型●PYRO-Jet通道结构如下（德国洪堡公司）。德国洪堡公司PYRO-Jet的特点●（1）点火喷嘴（淮体或气体燃料通道）。●（2）旋流空气通道出口带有螺旋风翅（相当于三通道喷嘴的内流风）。●（3）出口为喷煤口的燃料通道，网速22-35m/s。●（4）出口为环形嘴的喷射空气通道（相当于三通道喷嘴的外流风），压力为1bar左右。●（5）一次风6-9%。德国洪堡公司改进：●洪堡公司的喷燃管，在煤风冲刷处的管面上均喷涂了陶瓷耐磨层，大大延长了使用寿命。●由于一次风在各风道内高速流动，尤其是煤风还有煤粉冲刷，必然要产生静电，为了消除它的影响，以名引起着火等事故，在管路连接法兰之间用纺织的扁钢线跨接，便于接地消除静电。Duoflex燃烧器双调节伸缩式燃烧器---丹麦斯密斯公司●（1）一次风量6-8%。●（2）为降低因提高一次风喷出速度面引起的通道阻力损失，在旋流风和轴流风出口端较大的空间处使两者预混合，之后由一个环形通道喷出。●（3）在煤风管内增设了一中心风管，其中通风量约为一次风总量的1%，在中心管出口处设有多孔板，将中心风均匀地分布呈诸多流速较高的风束，防止煤粉回火。●（4）煤风管可前后伸缩，采用手动蜗轮调节，并有精确的位置刻度指示，借助煤风客情的伸缩，可在维护轴流风和旋流风比例不变的情况下，调节一次风出口面积达1：2，可进行无极调节。煤风管伸缩处采用膨胀节相连，确保密封，其伸缩长度范围为100mm左右。●（5）喷嘴前端及其部件都用耐热合金钢制成，喷嘴外部包有约120mm厚的耐火浇注料。法国皮拉德公司煤粉燃烧器一次风达到12KPa时，其用量为12-14%。当压力达到35KPa时，一次风量可降到8%。●火焰稳定器有何主要作用？（1）在火焰根部产生一个较大的回流区，可减弱一次风的旋转，使火焰更加稳定，温度容易提高。（2）火焰稳定器的直径较大，煤风环形层的厚度减薄，煤风混合均匀充分，一次风容易穿过较薄的火焰层进入到其中，缩短了“黑火头”。●拢焰罩有何作用？（1）产生碗状效应，可避免空气的过早扩散，在火焰根部形成一个一股缩颈，降低窑口温度，使窑体温度分布合理，火焰的峰值温度降低。（2）轴向外净风的分孔式喷射，轴向外净风改变了原来的连续式环形间隙喷射，采用了均匀间断式的小孔喷射。（3）小孔为均匀排列的小矩形，由第一层套管内壁加工出的矩形沟槽和第二层套管组装后形成。●中心风有何作用？（1）防止煤粉回流堵塞燃烧器喷出口中心风的风量不易过大。过大，不仅增大了一次量，对火焰的形成不利，对煤粉的混合和燃烧都是不利的。（2）冷却燃烧器端部，保护喷头中心风将喷头端周围的高温气体吹散顶回，不仅冷却了喷头内部，而且也冷却了端面，从而达到了保护喷头的目的。（3）中心供一部分氧气，使火焰更加稳定易燃烧。（4）减少NOX有害气体的生成。TC四风道喷煤管结构特点一次风达到12KPa时，其用量为12-14%。当压力达到35KPa时，一次风量可降到8%。3、回转窑内气体的流动（1）窑内气体流动的状态属于何种？窑内气流属于高度湍流状态。（2）为什么二次风会被吸收窑内？由于回转窑是一个直径有限的圆筒，当前面的气体被推向前进时，后面的气体变得稀薄而压力下降，即在喷煤嘴处造成一定的负压（抽力）