回转窑系统的设计计算

若以窑加窑尾预热系统为平衡范围，一般要取得如下原始数据：
生料：生料用量、化学组成、水分、入窑温度； 燃料：燃料成分、工业分析和入窑温度； 风：一、二次风的比例和温度、空气过剩系数、漏风系数、 废气量与温度； 料损：飞灰量、飞灰温度和烧失量；收尘效率； 热损失：窑体散热、熟料带走热； 熟料形成热：可根据熟料形成过程中的各项化学热效应求得， 也可用经验公式计算或直接选定。
m gsL 100 mr A y a 100 Ls
mgsL
Ay
Ls
——干生料理论消耗量，kg/kg熟料； ——燃料应用基灰分含量，%； a——燃料灰分掺入熟料中的量，%； ——生料的烧失量，%。
②入窑回灰量和飞损量：
m yh mh
mFh m fh m yh
式中：
m yh
——入窑回灰量，kg/kg熟料； ——出预热器飞灰量，kg/kg熟料； ——出收尘器飞灰损失量，kg/kg熟料； ——收尘器、增湿塔综合收尘效率，%。
式中：
2.52 0.762
L
G——熟料小时产量，t/h； K——系数，K=0.114～0.119。
4、南京化工学院推荐公式 1986年，南京化工学院汇总了世界上54个国家，从1951 年到1984年投产的617台各悬浮预热器和分解窑的生产数据或 设计资料，利用微机进行产量回归分析，得到了旋风预热器 窑、立筒预热器窑和预分解窑三组产量计算公式。参见P109 表2-29。 5、我国水泥工业设计院，根据国内窑的生产资料统计，推 荐的湿法窑生产能力计算公式：
y y QrR mr QDW M r QDW / 1000G （kJ/kg熟料）
式中：
mr
——单位熟料烧成实用总燃料量，kJ/kg熟料； M r ——窑系统小时总耗实物燃料量，kJ/h熟料； G——熟料小时产量，t/h；
y QDW ——燃料应用基低位热值，kJ/kg熟料。
标准煤耗：
通常为了便于比较，取热值为29270 kJ/kg的煤为标准煤，
（3）原始数据
根据确定的计算基准和平衡范围，取得必要的原始数据， 这是一项非常重要的工作。计算结果是否符合实际情况，主 要取决于所选用的数据是否合理。
对新设计窑或改造窑来说，主要是根据同类型窑的生 产资料，结合工厂具体情况、合理地确定各种参数；对于 生产空来说，主要通过热工测定取得实际生产中各种参数。
QrR 4589.7 0.71M 1.6K 2.6 AM 150.9SM 1.5LST
式中：
Q rR
——熟料热耗，kJ/kg熟料； Ｍ——熟为日产量，t/日； Ｋ——二次燃烧燃料（指在窑尾上升烟道加入的燃料） 比例，％；
ＡＭ——生料的铝氧率； ＳＭ——生料硅酸率； ＬＳＴ——生料石灰标准。
2、日本池田提出的计算SP窑生产能力的公式：
G 1.425Di2.88
式中： G——熟料小时产量，t/h；
Di ——回转窑烧成带衬砖内径，m；
为了反映窑长度的影响，该式还附带要求窑长L与内径 的关系应符合下式： L=23 Di -20
Di
3、北京建材院提出的计算NSP窑的生产能力公式：
G KD
3、标定的方法
（1）根据公式计算： 可以根据同类型窑的理论与经验公式计算，如前所述计 算窑产量的公式很多，标定时，应进行多个公式的计算，一 般以各公式计算的平均值确定为标定产量。
（2）根据同类型同规格窑产量标定
可根据国内外已投产的同类型同规格窑的实际产量进行 标定，最好是综合多家厂生产数据，一般也采用平均值。 同时应结合国内生产条件和生产厂实际情况进行综合考 虑。
第六节 回转窑系统的设计计算
回转窑系统的设计计算的主要内容，是根据 原料和燃料情况，生产的水泥品种和质量，工厂 的自然条件和生产规模等来确定窑的类型和尺寸， 或对已建成的窑进行产量标定，以及计算单位产 品的燃料消耗量，回转窑系统的重要配套设备， 如冷却机、预热器、分解炉、煤磨、收尘器、喂 料装置及通风设备等也要在窑的产量和燃料消耗 量确定后进行设计计算。
则单位熟料燃料量 mr 可换算成标准煤耗
mbr
：
y mr QDW QrR mbr 29270 29270
（kg/kg熟料）
3、影响单位熟料热耗的因素
熟料烧成过程所消耗的实际热量与煅烧全过程有关，除 涉及到原、燃料性质和回转窑（包括分解炉）外，还与废气 回收（如预热器、锅炉、烘干）和熟料显热回收（如冷却机） 等有关。因此往往需从总的煅烧系统加以考察。 原料组分：关系到完成烧成反应所需的条件和理论热耗及 易烧性。 燃料的质量：影响到窑内温度及其分布； 窑型与窑规格：不同类型窑，热耗指标差异很大，同一种 窑型，由于规格尺寸、熟料品种、保温情况操作参数控制 不同，热耗也有不同。
Di2 L
2、单位表面积产量：
mF
3、单位截面积产量：
1000G Di L
G
（kg/ m2h）
mA

4
Di2
（t/ m2h）
4、单位熟料产量指标与窑径的关系： 根据国内外大量已投产的统计资资，计算各窑的单位 产量指标，再建立与窑内径之间的关系，可以作成以上三 项指标与窑直径的关系。 然后根据图可推导得到各项指标与窑尺寸的相关关系。 参见P111表2-30，9个公式。
对生产窑分析系统热工技术性能，为优质、高产、低耗 及节能技改提供科学的依据。
2、单位熟料热耗
窑的单位熟料热耗是指窑系统生产单位熟料产量的实际烧 成热耗。 由于熟料在煅烧过程中，损失了大量的热量，如废气带走 的热焓，窑体向外界散失的热量等，因此，窑的实际热耗比理 论热耗高得多。 单位熟料热耗的实际热耗，由下式计算：
熟料品种与质量：熟料品种涉及到熟料的矿物组成， 矿物组成不同其理论热耗不同；要求的熟料的品质不 同，其热耗也有差别。 窑的单位产量：窑的单位产量直接影响到单位热耗， 在耗煤量相同时，单位产量高，单位热耗降低。 窑内热工制度：一、二次风量与风温，窑尾排风情况 等都直接影响到单位热耗。
总之，影响回转窑单位热耗的因素很多，匈牙利学者对日产2000t熟 料的带二次燃烧的悬浮预热器窑进行研究，得到如下数学关系式：
一、回转窑筒体尺寸与产量的关系
影响回转窑产量的因素很多，如窑的类型和尺寸、 冷却机、预热器和分解炉等设备的配套情况，原燃料 成分和质量、熟料的品种、操作水平，运转率等。但 是，就窑本身来说，决定其产量的直接因素是窑的规 格尺寸，即其直径和长度，而其他因素相对来说是客 观可变的，只能随条件不同而使窑的生产能力在一定 范围内波动。窑产量与其尺寸的函数关系，目前还不 能通过理论推导来求得，可行的方法是通过对大量的 实际生产数据进行统计分析，建立一些实用的相关关 系。即经验公式。 本课程介绍常用的几个计算式：
3、计算公式与实际产量综合标定
在进行产量标定时，还可采用公式计算与实际生产 产量相结合的办法进行标定，一般也取平均值。
四、回转窑系统热耗与热平衡计算
（一）窑的热耗、发热能力和热负荷 （1）回转窑烧成系统热耗分析 1、热平衡计算的目的
进行热平衡计算的主要目的： 是对新建窑确定燃料消耗量，计算单位熟料热耗；
湿法长窑，虽排气温度不高（200～240℃），但因料浆中 大量水分在窑内蒸发，耗热本身相当高，同时排量高。 新型SP和NSP窑，由于废气经几级预热后，将大量热传给生料， 使排气最终温度达到320～380℃，个别系统甚至降到240℃，因而 能大大降低烧成热耗。 但应指出的是，单位熟料排气量，除与燃料特性，热耗水平 及燃烧控制条件（过剩空气系数）有关外，还与漏风情有很大关 系，因此往往是评价设备及操作水平的一个指标。 在生产中应控制好排气量和排气温度，更主要的是加强废气 热的回收。
L / Di 250m A / mF
（m）
（m）
三、回转窑产量的标定 回转窑的产量是确定工厂生产规模、原料、燃料消耗定 额，和全厂设备选型设计的依据，是水泥厂工艺设计的重要 指标。 1、产量标定的意义 正如前面所论述的，除了窑的类型和尺寸外，影响回转 窑产量的因素很多，特别是近年来，随着生料预均化系统的 完善，悬浮预热器窑与窑外分解窑技术的发展，计算机控制 过程的广泛应用，和科学管理的加强，使窑的单位产量指标 有所提高，因此对设计中已确定的回转窑，必须进行产量的 标定。
从以上公式可以看出，熟料产量对热耗影响最大，其次是 硅酸率，随供给二次燃烧的燃料比例增加，单位热耗也增加。
以上公式揭示了某一ＳＰ窑熟料热耗和影响因素之间的关 系，但公式不适合其他ＳＰ窑，其他ＳＰ窑的单位热耗也可依 据熟料产量，生料成分及供给二次燃料的比例计算，但计算公 式必须根据各厂具体生产数据重新回归得到。
（三）物料平衡
窑型：以悬浮预热器窑为例。
基准：1kg熟料；温度0℃； 平衡范围：窑+预热器系统。
根据确定的平衡范围，绘制物料平衡图如下。 （参见教材，物料平衡图）
物料平衡计算：
（1）收入项目 1、燃料消耗量 mr （kg/kg熟料） 设计新窑或技术改造时，mr 是未知量，通过热平衡方程 求得，已生产的窑，通过热工测定得到。 2、入预热器物料量 ①干生料理论消耗量： 式中：
（因湿法窑不在发展之列，略）。
二、回转窑筒体尺寸的确定
对于新设计窑或旧窑改造时，必须合理地确定窑的规 格尺寸（直径、长度或长径比）。
窑的类型和规格尺寸不同，则窑的单位产量指标也不 尽相同，目前，确定窑尺寸时，一般是根据选取合理的单 位熟料产量指标计算窑尺寸。
1、单位容积产量：
mv
24G

4
（t/m3日）
②熟料带走显热
主要与熟料离窑温度有关。回收熟料显热的主要措施是加 强冷却，提高冷却机的热效率。
③窑体散热 主要与窑皮及窑衬材料的隔热性能有关。可采用隔热材 料降低热损失。 （2）回转窑的发热能力及热负荷
（前已讨论，略）