1、回转窑结构及其工作原理,一、回转窑的结构,回转窑齿圈,托 轮,轮 带,回转窑轮带的润滑,轮 带 节,密 封 装 置,二、回转窑的工作原理,物料回转窑内煅烧的过程是生料从窑的冷端喂入，由于窑有一定的倾斜度，且不断回转，因此使生料连续向热端移动。燃料自热端喷入，在空气助燃下燃烧放热并产生高温烟气，热气在风机的驱动下，自热端向次端流动，而物料和烟气在逆向运动的过程中进行热量交换，使生料烧成熟料。因此，研究回转窑的工作原理，主要是研究物料在窑内的运动，窑内气体的流动，燃料燃烧和物料与气体间传热的现象和规律。,二、结构特点,回转窑主要由窑筒体、传动装置、支撑装置、挡轮装置、窑头密封装置、窑尾密封装置、窑

　　2、头罩等组成。,1、窑筒体部分,窑筒体是回转窑的躯干，系由钢板卷制并焊接而成，窑筒体倾斜的安装在数对托轮上，在窑筒体底端装有高温耐磨损的窑口护板并组成套筒空间，并设有专用风机对窑口部分进行冷却。沿窑筒体长度方向上套有数个矩形轮带，它承受窑筒体、窑衬、物料等所有回转部分的重量，并将其重要传到支撑装置上，轮带下采用浮动垫板，可根据运转后的间隙调整或更换，以获得最佳间隙，垫板起到增加窑筒体刚度、避免由于轮带与窑筒体有圆周方向的相对滑动而使窑筒体遭受磨损和降低轮带内外表面温差的作用。,2、大齿圈装置,在靠近窑筒体尾部固定有大齿圈以传递扭矩，大齿圈通过切向弹簧板与窑筒体联接，这种使大齿圈悬挂在窑筒体上的联

　　3、接结构能使齿圈与窑筒体间留有足够的散热空间，并能减少窑筒体弯曲变形等对啮合精度的影响，还能其一定的减震缓冲作用，有利于延长窑衬的寿命。,3、 传动装置, 传动型式 传动系统采用单传动，由一台主传动电动机带动。 主传动系统油主电动机、主减速机小齿轮等组成，同时采用了组合弹性联轴器来提高传动的平稳性。主电动机尾部带有测速发电机为显示窑速的仪表提供电源。 为保证主电源中断时仍能盘窑操作，以防止窑筒体弯曲变形，也便于检修时盘窑，设有辅助传动装置。它由电动机、减速机等组成。辅助电动机上配有制动器，防止窑在电动机停转后在物料、窑皮的偏重作用下产生反转。,3、 传动装置, 电动机 除小型回转窑可选用Z2系列

　　4、小型直流电动机外，其余均选用回转窑专用ZSN4直流电动机，该电动机是Z4系列电动机的基础上，根据水泥回转窑主传动的工况特点而制造的专用产品。 减速器 减速器一般均选用硬齿面减速器、它技术先进、体积小、重量轻。 组合弹性联轴器 小齿轮装置和主减速器之间采用组合弹性联轴器，它弹性好，能吸收一部分冲击，并能补偿较大的径向偏差和轴向伸缩。,4、支撑装置,支撑装置是回转窑的重要组成部分，它承受着窑筒体的全部重量，并对窑筒体起定位作用，使其能安全平稳地进行运转，支撑装置为调心式滑动轴承结构，其结构紧凑、重量轻。并配置了润滑油的自动加热和温控装置及测温装置，运行可靠，适应性强。,5、挡轮装置,挡轮按其受力情

　　5、况及作用原理，可分为机械挡轮及液压挡轮二种。 机械挡轮 成对地安装在大齿圈邻近轮带的两侧，起到限制窑筒体轴向窜动的作用。 液压挡轮 液压挡轮设置在靠近大齿圈邻近轮带的下侧。通过液压挡轮迫使轮带和窑筒体一起按一定的速度和行程沿窑中心线方向在托轮上往复移动，使轮带和托轮在全宽上能均匀磨损，以延长使用寿命。,6、窑头密封装置,GP型窑头密封装置选用不锈钢片径向接触式的密封形式，能自动补偿窑筒体运转时的偏摆和运转中沿轴向的往复窜动，密封性能好。,7、窑尾密封装置,QD窑尾密封装置采用气缸压紧端面接触式，整个密封圈受力均匀且能消除由于安装和窑筒体挠度产生的不良影响。此外由电动干油泵将润滑脂注入摩擦圈接触

　　6、面进行润滑，摩擦阻力及磨损小，密封可靠效果好。,8、窑头罩,窑头罩为钢板焊接而成的罩形，通过两侧的支腿座落在窑头操作平台上，下部与冷却机的接口连接，窑头罩内砌筑耐火砖或浇灌耐热混凝土，窑头罩前外端面设有二扇悬挂移动式窑门，以便进入窑内检修及窑衬砌筑等工作。,图2-75 回转窑内物料充填与运动简图,填充角；窑倾斜角； 物料休止角,窑内的物料仅占据窑容积的一部分，物料颗粒在窑内的运动过程是比较复杂的。,假设物料颗粒在窑壁上及料层内部没有滑动现象，当窑回转时，物料颗粒靠着摩擦力被窑带起，带到一定高度，即物料层表面与水平面形成的角度等于物料的自然休止角时，则物料颗粒在重力的作用下，沿着料层表面滑落下来

　　7、。,因为窑体以36%的倾斜度安装，所以物料颗粒不会落到原来的位置，而是向窑的低端移动了一个距离，落在一个新的点，在该新的点又重新被带到一定高度再落到靠低端的另一点，如此不断前进。,因此，可以形象地设想各个颗粒运动所经过的路程，象一根圆形的弹簧。,实际上物料在回转窑内运动时，物料颗粒的运动是有周期性变化的，物料颗粒或埋在料层里与窑一起向上运动，或到料层表面上降落下来，但是只有在物料颗粒降落的过程中，才能沿着窑长方向移动。,2、物料在窑内的运动速度,（1）一般速度公式,回转窑内物料运动的情况比较复杂，影响因素很多，因此要想用简单的公式来准确计算物料在窑内各带的运动速度是比较复杂的和困难的。,在对回

　　8、转窑内物料运动的规律进行分析和模拟试验后，得出很多计算回转窑内物料运动的速度的公式其中最为常用的一般公式为：,式中：,物料在窑内运动的速度，m/s；,L窑的长度，m；,物料在窑内停留的时间：,n窑的转速，rpm；,物料的休止角，度；,窑的倾斜度（角），,，称为斜度；,窑的衬砖内径，m。,关于公式的讨论,（2）物料在窑内各带的运动速度,煅烧过程中，窑内各带发生的物理化学变化对物料颗粒的形状、粒度、松散度及密度均有影响，因此各带物料的运动速度是不同的。,窑内 各带,冷却带,烧成带,放热反 应带,分解带,预热带,干燥带,链条带,喂料中 空部分,速度,（m/h）,28.4,18.4,41.0,46.0

　　9、,34.5,27.0,28.8,29.3,由上述测定结果得到，各带物料的运动速度相差很大。从干燥带向热端，物料的运动速度不断增加，分解带物料的运动速度最快，之后又不断降低。,（3）影响窑内物料运动的因素,窑内物料运动速度与其物理性质、窑径和窑内热交换装置等有关。,物料的粒度愈小，运动速度愈小，如粉料的运动速度高于料球运动速度。,干燥带的运动速度与链条的悬挂方式、悬挂密度有关。,预热带的物料运动速度与窑内热交换装置有关。,分解带，由于碳酸盐分解放出的二氧化碳气体使物料呈流态化，因此物料运动速度最快，在分解带，碳酸盐分解需要吸收大量的热，但是物料流速又快，所以窑的分解带比较长。,窑内料层厚度不同，

　　10、物料被带起的高度也不同，料层厚，带起高，在窑回转一周时，物料被带起的次数少，即翻动的次数少，受热的均匀性就差；但料层过薄，窑的产量降低，因此必须选择合适的料层厚度，通常窑内物料的填充系数为615%。当窑内物料流量稳定时，移动速度快的地带，其填充系数小。,因此在实际生产上，为了稳定窑的热工制度，必须稳定窑速，若因煅烧不良而降低窑速时，需相应地减少喂料量，以保持窑内物料的填充系数不变。,因此，一般回转窑的传动电机和喂料机的电机是同步的，以便于控制。,（二）回转窑内气体的流动,1、回转窑内气体的流动过程,为了使回转窑内燃料燃烧完全，必须不断地从窑头送入大量的助燃空气，而燃料燃烧后产生的烟气和生料分解

　　11、出来的气体，在向窑的冷端流动的过程中，将热量传给与之相对运动的物为以后，从窑尾排出。,窑内气体在沿长度方向流动的过程中，气体的温度、流量和组成都在变化，因此流速和阻力是不同的。通常有窑尾负压表示窑的流体阻力，在窑操作正常时，窑尾负压应在不大的范围内波动，如窑内有结圈，则窑尾负压会显著升高。在生产在当排风机抽风能力相同时，根据窑尾负压可以判断窑的工作情况。,2、窑内气流速度的大小对窑内传热的影响,影响换热系数：因而影响传热速率、窑的产量和热耗；,影响窑内飞灰生成量：即影响料耗。,当流速过大时，传热系数增大，但气体与物料的接触时间减少，总传热量有时反而会减少，表现为废气温度升高、热耗增大、飞灰增多

　　12、、料耗加大，不经济。,相反，当流速低时，传热效率降低，产量会显著下降，也不合适。,窑内气流速度，各带不同，一般以窑尾风速来表达，如直径为3米的湿法窑，以5（米/秒）左右为宜。干法窑的窑尾风速相应大一些，一般约10（米/秒）左右。,窑尾风速增大，回转窑的飞灰量增多，一般，窑内的飞灰量与窑尾风速的2.54次方成正比。,（三）回转窑内燃料的燃烧,（关于燃料的燃烧过程已在硅酸盐工业热工基础中燃烧学部分讨论，要课程不再重复）,回转窑喂煤系统,1、燃料在回转窑内燃烧应满足的要求,燃料燃烧的火焰温度要达到16001800；（保持高温）,火焰要有适当的长度；（保持物料高温时间）,2、回转窑对入窑煤粉和助燃空气

　　13、的要求,（1）对入窑煤粉的质量要求,低热值：,挥发份：,灰分：,水分：,细度：15%（0.08mm方孔筛筛余）,这些要求都是为了保证烧成带温度和热力强度以及火焰的稳定性而提出的，当采取有效措施（如提高助燃空气温度等）改善燃烧条件时，对煤质的要求也可适当放宽。,另外，现国内有不少企业已成功采用无烟煤作为回转窑生产燃料，这是一项目前在水泥行业的新技术，对提高水泥企业经济效益效果显著。,（2）对入窑助燃空气的要求,煤粉自喷煤管以较高气速（4080m/s）送入窑内。,通过喷煤管输送煤粉的空气，习惯上称为一次风。从安全角度考虑，一般一次风不预热。因此其用量不宜过多，因窑型和燃烧器的不同，其量约占总燃烧空

　　14、气量的1030%，大量的二次风由冷却机提供，故已被预热到6001000，它既能回收熟料中的热量，又可促进燃烧反应完全并提高实际燃烧温度。,为了确保窑内燃料燃烧完全和燃烧安全，一、二次风用量的总和应略高于理论空气需要量，控制过剩空气系数为1.051.10为宜。,3、回转窑内的燃烧带与烧成带,火焰覆盖的区域，称为燃烧带。,火焰中部区域温度高，达16001800，此时熟料被加热到13001450，其中有相当量（约2530%）的组分熔融成液相，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，即俗称的主窑皮。,窑内这一区域称为烧成带。通常烧成带的长度用主窑皮的长度来判定。,由此可见，烧成带是燃烧带中

　　15、高温部分。,平整的窑皮、合适的厚度和长度，是窑内煅烧制度正常稳定的标志。窑皮的形成还可以保护窑内耐火衬料，延长回转窑的运转周期。,4、窑内火焰长度与火焰温度分布（火焰形状）对烧成的影响,（1）火焰长度,火焰长度及火焰长度对烧成的影响：,火焰的长度一般是指从喷煤管口到火焰终止断面的距离，燃烧条件的变化则火焰长度会有很大的变化。,火焰长度对烧成工艺影响很大，当发热量一定时，如火焰过长，烧成带的温度就会降低，物料过早出现液相，易引起结圈，此外还会造成不完全燃烧，废气温度会提高，煤耗加大等。,相反，火焰过短，高温部分过于集中，容易烧垮窑皮及衬料，不利于窑的长期安全运转。,因此，火火焰长度应根据窑的实际

　　16、操作条件，加以调整与控制。,影响窑内火焰长度的因素：有很多。主要有：燃烧速度和窑内气体的流速。,燃烧速度：,粉煤的细度、煤粉与空气混合情况、一、二次风的温度等因素有关。,煤粉粉愈细，或在喷煤管内加装风翅，以加还煤与空气的混合，或提高一、二次空气的温度，均能提高燃烧速度，而使火焰短。,风煤的混合速度和均匀程度也是影响燃烧速度的关键。,气体流速：主要指一次风,一次空气主要供挥发分燃烧，因此一次风量主要决定于煤粉中挥发的含量。挥发分多的煤粉，如一次风量少燃烧速度就减慢，会使火焰拉长。,回转窑的直径愈大，一次风速愈高，直么2.54.0米的回转窑，一次风速为5070米/秒。一次风速增。