回转窑设计方案手册

回转窑的设计

一、窑型和长径比

1.窑型

所谓窑型是指筒体各段直径的变化。按筒体形状有以下几种窑型：

(1)直筒型：制造安装方便，物料在窑内移动速度较均匀一致，操作控制较易掌握，同时窑

体砌造及维护较方便；

(2)热端扩大型：加大单位时间内燃烧的燃料量及传热量，在原窑直径偏小的情况下，扩大

热端将相应提高产量，适用于烧成温度高的物料；

(3)冷端扩大型：便于安装热交换器，增大干燥受热面，加速料浆水分蒸发，降低热耗及细

尘飞损，适用于处理蒸发量大、烘干困难的物料；

(4)两端扩大型(哑铃型)：中间的填充系数提高，使物料流动的机会减少，还可以节约部分

钢材；还有单独扩大烧成带或分解带的“大肚窑”，这种窑型易挂窑皮，在干燥带及烧成带

能力足够时，可以显著提高产量。但这种窑型操作不便。

总之，不论扩大哪一带，必须保持预烧能力和烧结能力趋于平衡。只有在生产窑上，经过生产实践和充分调查研究(包括必要的热工测定和计算)，发现某一带确为热工上的薄弱环节，在这种特定条件下将该带扩大，才会得出较明显的效果。

目前国内外发展趋势仍以直筒型窑为主，而且尺寸向大型方面发展。其他有色金属工业用回转窑(还原、挥发、硫化精矿焙烧、氯化焙烧、离析、烧结转化等)多采用较短的直筒窑。

2.长径比

要得长径比有两种表示方法：一是筒体长度L与筒体公称直径D之比；另一是筒体长

度L与窑的平均有效直径D均之比。L/D便于计算，L/D均反映要的热工特点更加确切，

为了区别起见，称L/D均为有效长径比。窑的长径比是根据窑的用途、喂料方式及加热方

法来确定的。根据我国生产实践的不完全统计，各类窑的长径比示于表1中。长径比太大，窑尾废气温度低，蒸发预热能力降低，对干燥不利；长径比太小，则窑尾温度高，热效率低。同类窑的长径比与窑的规格有关，小窑取下限，大窑取上限。

表1各类窑的长径比

窑的名称公称长径比有效长径比

氧化铝熟料窑(喷入法)20~2522~27

氧化铝焙烧窑20~2321.5~24

碳素煅烧窑13.5~1917~24

干法和半干法水泥窑11~15——

湿法水泥窑30~42——

单筒冷却机8~12——

铅锌挥发窑14~1716.7~18.3

铜离析窑——15~16

氯化焙烧窑——12~17.7

二、回转窑的生产率

回转窑生产是一个综合热工过程，其生产率受多方面因素影响。分析其内在规律性，

可以建立以下几个方面的数量

关系。

3.按窑内物料流通能力：G=0.785D均2×ψ×料ω×γ料吨/小时(1)

式中：

G——单位生产率，吨/小时；D均——窑的平均有效内径，米；

ψ——物料在窑内的平均填充系数，一般为0.04~0.12。各类窑的填充系数见表2。

γ料——物料堆比重，吨/米；某些物料的堆比重见表3；

ω料——物料轴向移动速度，米/小时；其值取决于窑运转情况，可按式(12)、式(13) 及式(14)计算或测定。

表2各类窑的平均填充系数

窑名称平均填充系数ψ

铜离析窑0.06~0.08

铅锌挥发窑0.04~0.08

氧化焙烧窑0.04~0.07

氯化焙烧窑0.04~0.07

氧化铝熟料窑0.06~0.08

氧化铝焙烧窑0.06~0.08

表3某些物料的堆比重

物料名称堆比重

锌浸出渣1.6~1.65

锌浸出残渣与50%焦粉混合料1.2~1.3

铅鼓风炉水碎渣与50%焦粉混合料1.4~1.5

氯化铜矿1.16

锌沸腾焙烧细尘1.80

硫化镍精矿1.6~1.8

硫化镍焙砂1.2~2.0

氧化铝和干氢氧化铝1.0

碱石灰铝土矿干生料1.2

碱石灰铝土矿熟料1.3~1.4

4.按物料反应时间

有些工艺过程要求物料有一定的高温持续时间，以完成物理化学反应。若通过实验或

生产实践得知物料必须在窑内停留的时间，则：G=0.785×L/τ×均D2×ψ×料γ吨/小时(2)

式中：L——窑长(或某带长度)，米；τ——物料在窑内（或某带）停留时间，小时；

其他符号同前。

5.按正常排烟能力

为了控制窑灰带出的循环量，往往选择一个适宜的窑尾排气速度范围。

G=2826D均×干2×ωt×-ψ(1干)/V0×(1+β尾t)吨/小时(3)

式中：V0——每吨产品的窑气量，标米3/吨；

t尾——烟气离窑温度，℃；

β——气体体积膨胀系数,β=1/2；73

ωt——窑尾排气速度，m/s，一般3~8m/s；

ψ干——干燥带物料填充系数；

D 均干——干燥带平均有效内径，米。

6.按供热能力

G=KB ×Q 低×η×/料q 吨/小时(4)

式中：B ——燃料消耗量，公斤/小时或标米3/小时；

Q 低——燃料低发热量，千卡/公斤或千卡/标米3；

K

—

系数，

对铝厂用窑预空气时，K=1.1~1.15；不预热时，K ＝1.0； η—

—窑的热效率为55~65%； q 料——每吨产品必须消耗的有效热，千卡/吨。 q 料=（G 干料+A)(q 吸+C ×t 高+600w/100-w)×103千卡/吨 式中：G 干料——每公斤产品理论消耗干生料量(不包括水分)，公斤/公斤； A ——每公斤产品不可返回的飞，公斤/公斤 q 吸——每公斤产品吸热反应吸热量(除去放热反应放，千卡/公斤； C ×t 高——将物料加热到最高温度带)所需物理热，千卡/公斤； W ——湿生料中所含水分，%。 7.按窑内传：G=∑Q ÷q 料或G=Qi[q ÷料]i 千卡/小时(5) 式中：∑Q ——窑内各带对物料的总给热量，千卡/小时； Qi ——窑内某一工作带中对物料的传热量，千卡/小时； q 料——物料必须在窑内吸收的总有效热量，千卡/吨； [q 料]i ——物料在某一工作带内必须吸收的有效热量，千卡/吨。 所谓有效热量指的是不考虑非生产性消耗和的热量。 回转窑内传热过程比较复杂，各工作带内传热方式也不尽相同。在干燥带温度较 低，传热以对。另外，窑壁及热交换装置对物料也有传导作传算较繁 杂，而辐射的份量又不大往往将两种热交换综合在对流给热中，用一 个经验公：Q 干=α干×F 干×Δ干t 式中：α干——干燥带给热系数，千卡/米2.小 时.℃，根据热交换装置类型不同，有各种经验公式，如：(式中ω0为

窑全断面的平均流速，N m /S )；F 干——干燥带中总传

热

面

积

（

窑

表面+热交换

装置总，m2； Δt 干——干燥带两端炉气与物料温度差的对数平均值，℃。 图1回转窑 3/10