回转窑的结构与工作原理.ppt

1.4 1.4 1.4 1.4 回转窑的结构回转窑的结构回转窑的结构回转窑的结构与工作原理与工作原理与工作原理与工作原理4/14/20242主要内容及要求1.4.1 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。1.4.2 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。4/14/2024筒体轮带托轮挡轮密封装置传动装置附属设备1.4.1 回转窑的结构4/14/2024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，坐落在与轮带相对应的托轮上。1、筒体4/14/2024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*74453255/95/5545/65/45452840004.75*74503070/75/7035/38/35352550004.8*72503275/80/7542/55/4242284/14/2024托轮之间的筒体会产生轴向弯曲。支撑轮带下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，筒体变形最大，而离开轮带中心而离开轮带中心距离越大筒体径距离越大筒体径向变形越小；向变形越小；窑体出口端称为窑体出口端称为窑口护铁窑口护铁4/14/2024窑头护铁板窑头护铁板窑头冷风套4/14/2024轮带托轮托轮轴轮带是一个坚固的大钢圈套装在筒体上，支撑轮带是一个坚固的大钢圈套装在筒体上，支撑回转窑（回转窑（包括窑砖和物料）的全部重力；包括窑砖和物料）的全部重力；轮带的重量从轮带的重量从2020吨吨（直径（直径3.6m3.6m）到）到100100吨吨（直径（直径5.6m5.6m）不等；）不等；轮带附近的壁厚增轮带附近的壁厚增大，目的是减少托轮大，目的是减少托轮的压力而产生的变形。的压力而产生的变形。2、轮带（又称滚圈）4/14/2024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注意托轮及轮带表面的清洁托轮及轮带表面的清洁托轮及轮带表面的光滑托轮及轮带表面的光滑托轮表面的润滑托轮表面的润滑托轮轴的温度托轮轴的温度托轮之间的平衡托轮之间的平衡3、托轮4/14/2024托轮其直径一般为轮带的托轮其直径一般为轮带的1/4，宽比轮带宽宽比轮带宽50100mm，为什么？为什么？考虑冷窑和热窑时轮带的位置不同，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。4/14/20243、托轮托轮为使托轮磨损均匀：为使托轮磨损均匀：窑体每班上下移动窑体每班上下移动13次，每次移动次，每次移动幅度约幅度约50mm上下移动可通过：上下移动可通过：托轮的倾斜托轮的倾斜液压挡轮完成。液压挡轮完成。止动挡轮止动挡轮筒体筒体4/14/20241、液压挡轮是围绕纵向轴运动的滚轮安装在、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。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上的运转位置、作用：及时指出窑体在托轮上的运转位置是不否合理，并限制或控制窑体轴向窜动。是不否合理，并限制或控制窑体轴向窜动。4、液压挡轮4/14/2024目的：保证窑的旋转和调节窑的转数小齿轮小齿轮大齿轮大齿轮联轴器联轴器主减速机主减速机主电机主电机附属减速机附属减速机附属电机附属电机联轴器联轴器5 传动装置4/14/2024附属减速机、电机附属减速机、电机当窑出现故障或检修时，为保证窑筒体温度均匀，避免筒体变形需缓慢旋转窑（0.10.2转/分种），需设置附属电机和减速机。4/14/2024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。6 密封装置4/14/2024弹簧杠杆式主要由烟室上的固定环和一周若干块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：零件必须加工精确，安装调整仔细。4/14/2024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很大的适应性。此外零件加工、更换和找正都较方便1mm厚厚 4/14/2024烧成带的轴流风机：利于窑皮的形成，保护筒体烧成带的轴流风机：利于窑皮的形成，保护筒体7 辅助设备4/14/2024传感器传感器筒体温度传感器；筒体温度传感器；用来测定窑传动力矩的电流表或功率表；用来测定窑传动力矩的电流表或功率表；窑纵向高位或地位的传感器，用于控制液压挡轮。窑纵向高位或地位的传感器，用于控制液压挡轮。窑头强电控制站窑头强电控制站窑头强电控制站窑头强电控制站4/14/2024窑头罩窑头罩4/14/20241.4.2、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4/14/2024 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。(1)、物料在窑内是如何向前运动的？返回1、回转窑内物料的运动4/14/2024（2 2）、物料在窑内的运动速度怎样计算？）、物料在窑内的运动速度怎样计算？（3）、物料的运动速度与哪些因素有关？）、物料的运动速度与哪些因素有关？返回4/14/2024v vmm与窑径、转速、倾斜度、物料的物理性与窑径、转速、倾斜度、物料的物理性质及操作条件有关质及操作条件有关：l Di vDi vmm ;返回l 转速越快，转速越快，v vmm;由于入窑物料已大部分分解，预烧良好，且烧成带长度大大增加，一般带分解炉的回转窑的斜度仍取3.54%,窑速增加到3.5r/min左右。4/14/2024l 回转窑的斜率与窑的转数和填充率有关。回转窑的斜率回转窑的斜率 vm 物料的填充率应越大，窑的转数应越大。物料的填充率应越大，窑的转数应越大。填充系数：窑内物料的体积占筒体容积的百分比。用下式表示，即4/14/2024l 物料的休止角物料的休止角 v vmm 物料的粘度越大，流动性困难，则物料的粘度越大，流动性困难，则 v vmm 易烧性好的物料，在窑内煅烧时间短，易烧性好的物料，在窑内煅烧时间短，则则 v vmm 4/14/2024问：窑喂料量、窑的负荷填充率与窑问：窑喂料量、窑的负荷填充率与窑速之间是什么关系？速之间是什么关系？在窑喂料量不变时，窑速加快，会使窑的填充率降在窑喂料量不变时，窑速加快，会使窑的填充率降低。此时窑的产量并未增加；但由于是簿料快转，有低。此时窑的产量并未增加；但由于是簿料快转，有利于熟料煅烧均匀，质量提高；传热效果好，热耗降利于熟料煅烧均匀，质量提高；传热效果好，热耗降低；窑皮、窑耐火砖受热波动小，窑的安全运转周期低；窑皮、窑耐火砖受热波动小，窑的安全运转周期长。长。在窑填充率不变时，让窑速与喂料量同步增加或减在窑填充率不变时，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。但由于窑的热负荷要相应改变，窑皮与窑衬所承受的热由于窑的热负荷要相应改变，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转周期。负荷也要变化，势必影响窑的安全运转周期。这种方法慎用这种方法慎用4/14/2024思考：当窑的斜率（）时，为得到同样的物料运动速度，窑的转数（）。A、越大、越大 B、越小、越大C、越小、越小 D、应保证同样的增长速度。回转窑的斜率为3.5%表示A、窑倾斜角为3.5度；B、每英尺窑长为多少英寸；C、斜度角正切的百分数；D、倾斜角度对应的高除以相邻的直角边。4/14/2024窑的喂料量不变的情况下，窑速增加，物料的填充率（），有利于熟料（）A、增大、煅烧均匀B、减少、煅烧均匀C、增大、传热效果好D、减少、传热效果不好 思考4/14/2024返回物料的自然休止角越大，物料被带起的（），向下回落时间（），物料的运动速度（）。A、高、短、慢；B、低、长、快；C、高、长、慢；D、低、短、快。4/14/2024返回2、回转窑内的燃料燃烧4/14/2024（1 1）煤的燃烧过程是怎样的？）煤的燃烧过程是怎样的？0 0100-150100-150燃料中水分蒸发，燃料中水分蒸发，0.30-0.05S0.30-0.05S 450-500 450-500 逸出挥发份；逸出挥发份；着火燃烧至着火燃烧至700-800 700-800 挥发份全部逸出；挥发份全部逸出；固定碳和灰分继续燃烧。固定碳和灰分继续燃烧。煤粉在回转窑内的燃烧过程4/14/2024（2）、什么是一次风？有何作用？选取的依据是什么？）、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。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。作用：输送煤粉，并供煤中挥发份燃烧所需的氧。风量占总风量：风量占总风量：15%选取的依据：形成优质火焰是衡量一次风量、风压选取的依据：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。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通过热电偶测的窑尾温度，光电比色高温计测的火 焰温度，红外筒体温度扫描仪测的筒体温度分布，焰温度，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高温气体分析仪测示的窑尾废气含量等综合判断一 次风量和风压是否合理。次风量和风压是否合理。4/14/2024（3 3）一次风对煅烧有何影响？）一次风对煅烧有何影响？一次风是常温，风量过大，入窑后吸热，使一次风是常温，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；不利于发份低时，需要的一次风应少些；不利于NOx的排放。的排放。一次风过少，挥发份燃烧慢，影响煤的燃烧一次风过少，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，设备损坏速度，同时煤对喷煤管的磨损加大，设备损坏 严重。严重。4/14/2024（4 4）、二次风有何作用？）、二次风有何作用？作用：经冷却机被预热到作用：经冷却机被预热到650-1000650-1000后入窑，对气流产生强烈的扰动，有利后入窑，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。并能回收熟料的热量。当一次风不变时，二次风大小决定着当一次风不变时，二次风大小决定着窑内抽风能力大小。二次风大，火焰窑内抽风能力大小。二次风大，火焰长，否则短。长，否则短。4/14/2024控制内容有控制内容有：火焰的温度、长度、着火位置及形状：火焰的温度、长度、着火位置及形状（1 1）什么是火焰？）什么是火焰？返回煤粉燃烧过程的控制煤的热值；煤的挥发份；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。火焰是燃烧中的气体混合物，当悬浮物中含有固体颗粒时，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。形成明亮火焰。（2）哪些因素影响火焰温度？）哪些因素影响火焰温度？4/14/2024控制内容有控制内容有：火焰的温度、长度、着火位置及形状：火焰的温度、长度、着火位置及形状（1 1）哪些因素影响火焰温度？）哪些因素影响火焰温度？返回增加燃料量不是总能提高火焰输出的热量，但是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。减少燃料量总是会降低热量输出。煤粉燃烧过程的控制煤的热值；煤的挥发份；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。4/14/2024（2）什么是火焰长度？返回（3）火焰长度对煅烧工艺的影响？有两种：一是全焰长度从喷煤管到火焰末端的距离。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。4/14/2024（4）影响火焰长度的因素有哪些？影响火焰长度的因素有哪些？气流速度气流速度煤粉燃烧速度煤粉燃烧速度喷嘴的结构喷嘴的结构窑内气速越快，火焰会被拉长；窑内气速越快，火焰会被拉长；窑尾排风量增加，窑尾负压增窑尾排风量增加，窑尾负压增加，二次风增加，火焰也被拉长。加，二次风增加，火焰也被拉长。煤愈细、二次风温越高，燃烧煤愈细、二次风温越高，燃烧快，火焰长度愈短；煤水分越快，火焰长度愈短；煤水分越高，火焰越长。高，火焰越长。单风道喷煤管单风道喷煤管 淘汰淘汰双风道喷煤管双风道喷煤管三风道喷煤管三风道喷煤管 预热器窑预热器窑四风道喷煤管四风道喷煤管 和预分解窑和预分解窑4/14/2024（5）单风道煤粉燃烧有哪些缺点？）单风道煤粉燃烧有哪些缺点？（1）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2040%，才能达到要求的风速。（2）烧成温度不易提高燃煤和空气在喷煤管内混和不好。（3）容易发生结圈、结皮、结块或结蛋等工艺事故（4）煤粉的品质要求高（5）有害气体产生多。返回4/14/2024（1 1）结构如图）结构如图三风道喷煤管返回4/14/2024三风道喷煤管结构示意图1.浇注料；2.外风道；外风道；3.煤风道；煤风道；4.内风道内风道；5风翅；6.中心管；7.外风管；8支承挂钩 返回4/14/2024(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。返回4/14/2024 加大内风，A、被吸入的二次风增多，火焰长度增长B、加速中心煤粉和空气的混合，火焰长度变短C、加速中心煤粉和空气的混合，火焰长度不变D、对中心煤粉和空气的混合没有作用，但吸入的二次风多，使火焰长度增加。思考：4/14/2024思考：加大外风，A、被吸入的二次风增多，火焰长度增长B、加速外部煤粉和空气的混合，火焰长度变短C、对火焰长度没有影响D、对中心煤粉和空气的混合没有作用，但吸入的二次风多，使火焰长度变短。4/14/2024思考：烧成温度偏低时，适当A、增大外风B、减少煤风C、增大内风D、减少内风 4/14/2024排风大，火焰变（）料少，火焰（）煅烧温度高，火焰（）煤粉粗、湿、灰分大、挥发分低、固定碳多，火焰（）煤多一次风少，一、二次风温度低，火焰（）4/14/2024四通道回转窑燃烧器直流风速：140m/s250m/s；压力：0.014MPa旋流风速：110m/s250m/s；压力：0.014MPa煤流风速：20m/s35m/s 可调中心风速：60m/s 占一次风总量的0.03%0.05%返回4/14/2024传统的三风道煤粉燃烧器四风道煤粉燃烧器返回4/14/2024（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、抗高温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。返回四风道喷煤管有何特点？4/14/2024四风道喷煤管有何特点？（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。4/14/2024常见喷煤管的类型PYRO-Jet通道结构如下（德国洪堡公司）。4/14/2024德国洪堡公司PYRO-Jet的特点（1）点火喷嘴（液体或气体燃料通道）。（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,风速2235m/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69%.4/14/2024德国洪堡公司的改进：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，为消除它的影响，以免引起着火等事故，在管路连接法兰之间用纺织的扁铜线跨接，便于接地消除静电。4/14/2024Duoflex Duoflex 燃烧器燃烧器双调节伸缩式燃烧器丹麦斯密斯公司（1）一次风量68%（2）为降低因提高一次风喷出速度而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，之后由同一个环形通道喷出.4/14/2024(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，借助煤风管的伸缩，可在维持轴流风和旋流风比例不变的情况下，调节一次风出口通道面积达1:2,可进行无级调节。煤风管伸缩处采用膨胀节相连，确保密封，其伸缩长度范围一般为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4/14/2024法国皮拉德公司煤粉燃烧器法国皮拉德公司煤粉燃烧器一次风压达到12KPa时，其用量为1214%。当压力达到35KPa 时，一次风量可降到8%。4/14/2024火焰稳定器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”。返回4/14/2024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4/14/2024中心风有何作用？（1）防止煤粉回流堵塞燃烧器喷出口 中心风的风量不宜过大。过大，不仅增大了一次风量，对火焰形状不利，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。4/14/2024调节阀调节阀TC四风道喷煤管结构特点一次风入口一次风入口中心风管道中心风管道轴流风风管轴流风风管旋流风风管旋流风风管煤风风管煤风风管膨胀节膨胀节调节丝杠调节丝杠4/14/20243、回转窑内气体的流动回转窑内气体的流动（2）为什么二次风会被吸入窑内？（1）窑内气体流动的状态属于何种？）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窑内气流属于高度湍流状态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），使二次空气连续不断吸收进流股内，与一次空气混合，并逐渐向中心扩散，射流断面逐渐扩大，气体量逐渐增多。4/14/2024燃烧带火焰长度燃烧带火焰长度-主要决定于燃烧带气体流速主要决定于燃烧带气体流速（3）燃烧带气体流速如何确定？4/14/20243 3、回转窑内气体的流动：（4）、气流速度对煅烧物料的有何影响？）、气流速度对煅烧物料的有何影响？气体流速大小，一方面影响着对流换气体流速大小，一方面影响着对流换热系数的大小和气体与物料的接触时间；热系数的大小和气体与物料的接触时间；影响废气中飞灰量的大小，即收尘器影响废气中飞灰量的大小，即收尘器的负荷及料耗的多少。的负荷及料耗的多少。返回4/14/2024（4）、窑内风速的确定：）、窑内风速的确定：一般范围是干法窑912m/s，（5 5）、窑内气流的阻力损失：）、窑内气流的阻力损失：应稳定窑尾负压（.a），否则会影响到火焰的形状和长度。如负压 ，说明窑内阻力 ，可能窑内结圈。（3 3）、影响气体流动的因素有哪些？）、影响气体流动的因素有哪些？废气量废气量多少；窑尾的截面积。；窑尾的截面积。返回4/14/2024窑及预热器系统内几个主要位置需要控制的最高气流速度是：窑头罩，6米/秒；烧成带（1450），9.5米/秒；喂料端断面(1000)，13米/秒；窑尾垂直上升管道，24米/秒；预热器气体管道，18米/秒。最低气流速度应不低于以上数值的90%。4/14/20244、回转窑内的传热：、回转窑内的传热：、烧成带的传热方式有哪些？火焰 表层物料，窑衬和窑皮 与其接触的物料。前者传递的热量约占整个烧成带传热的90%，后者约占10%。要提高该带的传热速率，须设法提高火焰对窑衬和物料的辐射热。返回4/14/2024辐射热的计算辐射热的计算计算出辐射热量较难，可定性分析（1）火焰的黑度火焰的黑度可视为净气体黑度与固体粒子黑度的叠加，颗粒越大（即面积越大）火焰黑度越大。（2）火焰的温度（3）窑衬与物料的平均温度4/14/20244、回转窑内的传热：、回转窑内的传热：、分解带的传热：这一带的气体温度也较高，且气体中CO2的成分很快增加，提高了气体的辐射率，与烧成带传热相似。、干燥、预热带的传热：气温950，传热方式以对流为主。影响因素主要有：一是气体速度二是气流与物料的接触面积国外预热器窑尾的主要参数见62、63返回4/14/20244/14/2024