如何計算物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的停留時間

作者：紅星機器 發(fā)表于： 2012-03-24 09:59:47更新于： 2019-09-25 13:58:09

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

（1）物料同熱氣流接觸時的面積較大，增強熱交換和煅燒效果；

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

通過對回轉(zhuǎn)窯的使用經(jīng)驗及理論分析，得出以下結(jié)論：物料隨著填充系數(shù)的增大而混合強度降低了。所以在實際的生產(chǎn)中，對于水泥回轉(zhuǎn)窯的填充系數(shù)有著嚴格的要求。

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

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

另外筒體的長度、直徑、筒體對水平面的傾角、轉(zhuǎn)速、物料的自然休止角以及氣流速度等因素也對物料在圓筒內(nèi)所停留的時間有所影響。我們可按下法來估算，如圖2-1所示，當(dāng)筒體旋轉(zhuǎn)時，某一物料顆粒，由Ａ點升高到Ｂ點。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)和該物料顆粒對筒壁的正壓力來確定。當(dāng)筒體回轉(zhuǎn)的角度很小時，對粉料來說，角θ實際上就是物料的自然休止角。顆粒被升到Ｂ點后，物料在重力作用下，沿著物料的傾斜表面滾落下來，又由于筒體的傾角α滑落到A’點，再被升高到B’點，隨后滾落到A”點，如此周而復(fù)始，直到從筒體低端滾出。

如將空間角β展開為平面角，可認為等于α。如果物料顆粒由于重力作用滾落下來的時間忽略不計，那么，物料顆粒將沿著導(dǎo)角為α的螺旋線運動。

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

Ｌ＝ｎπＤｔｇα （2－２）

如果筒體的長度為Ｌ，則物料顆粒從進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)的停留時間：

ｔ＝Ｌ／πＤｎｔｇα （分）（2－４）

式中ｎ——筒體轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)／分；

Ｌ——筒體長度，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速度為：

W＝pＤｎｔｇa（米／分） （2－５）

物料顆粒在筒體內(nèi)停留時間及移動速度的式（2－4）和式（2-5），由于推算準(zhǔn)確性不高。因為在公式推導(dǎo)時，作了一系列假定。如僅研究一個顆粒的運動，而不是全部物料；沒有考慮物料的性質(zhì)等。在理論上雖不完善，但提供了一個基本函數(shù)關(guān)系。為了便于實際運用，人們用無物理、化學(xué)變化的顆粒均勻的物料進行實驗，對上述公式加以修正，得出下式：

式中a——筒體對水平面的傾角，度；

q——自然休止角，水泥熟料取q＝３５°

其它符號意義見式（2-4）。

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

為便于計算，回轉(zhuǎn)窯斜度習(xí)慣上用窯軸線對水平面的傾斜角a的正弦來表示．即ｉ＝ｓｉｎa。水泥回轉(zhuǎn)窯斜度一般為０．０３５～０．０４。窯的轉(zhuǎn)動能起翻動物料的作用。因此提高轉(zhuǎn)速可以強化物料與氣流之間的傳熱。但轉(zhuǎn)速過快，一方面使廢氣中的粉塵飛揚，生料損失會增加，另一方面，縮短生料在窯中的停留時間，因而減少生料的物理、化學(xué)反應(yīng)時間，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。為強化煅燒留有余地，最高轉(zhuǎn)速可設(shè)計為１．３５轉(zhuǎn)／分。對于窯外分解的回轉(zhuǎn)窯，最高轉(zhuǎn)速達３－６轉(zhuǎn)／分。