预分解窑的规格

预分解窑的规格

《新世纪水泥导报》2000年第3期

成都建材设计研究院（610051）杜秀光

内容提要：本文通过对预分解窑规格的分析，并结合生产实践提出了几个新的计算方法，这对指导新型干法窑的选型和降低新型干法窑的投资具有一定意义。关键词：单位截面积热负荷、断面风速、停留时间、斜度、转速

前言

目前的预分解窑设计中，窑规格的确定一直沿用早期设计的一些生产线的平均水平进行统计回归得到的计算公式进行的。由于回归公式受到这些生产线水平比较低等因素的影响，采用这些公式进行计算所得到的结果也必然是低水平上的重复，造成有些指标甚至远远低于湿法窑，这就造成了窑和分解炉及预热器的匹配不和理，使窑的能力没有得到充分发挥，也造成了窑的能力的浪费。因此，有必要根据预分解窑的发展状况，对预分解窑规格的计算公式进行重新分析，确定更加准确合理的计算方法，以适应预分解窑技术发展的要求。

1.窑直径的确定

窑的直径主要影响窑的单位截面积热负荷和断面风速，这也是预分解窑与其它窑型具有可比性的两个指标。单位截面积热负荷是衡量窑的发热能力和热力强度的最主要的指标，这一指标的高低从一定意义上决定了窑的产量；而窑内断面风速的高低主要影响窑内传热效率的高低，过高的断面风速回带走窑内过多的物料、削弱传导传热、增大阻力、破坏窑内正常工况。根据目前国内外比较典型的几种窑型中不同规格的窑的设计和生产水平计算的单位截面积热负荷和断面风速列于表1，其中预分解窑的窑头用煤量按40%计算，燃料燃烧生成的废气量按0.335Nm3/1000kJ计算。

注：表中带“*”的数据为国外某公司最新的设计资料，带“**”的数据为日本住友公司赤穗厂生产数据，带“***”的数据为拉法基北京兴发水泥有限公司1998年的生产数据，该公司计划1999年将产量提高到50-55t/h,这样一来，该窑的单位截面积热负荷和断面风速将分别达到15.5-17.05和1.32-1.45。

从表中可以看出，无论是单位截面积热负荷还是断面风速，都是湿法窑最高，预热器窑次之，预分解窑最低，而湿法窑的历史最长，技术也是最成熟的，湿法窑的这两个指标才是窑的热力强度的真实反映，从表中带“*”和“**”的两个数据也证明了这一点。这表明，我们过去在预分解窑的设计过程中，由于当时的水平所限，对窑的发热能力估计不足，造成了很大的浪费。从表中的两个先进数据可以看出，经过努力和对预热器及分解炉的优化设计，预分解窑的指标是可以得到提高的，达到湿法窑的水平是完全能够办到的。因此，我们认为，过去的一些预分解窑的回归计算公式已经不能适应新的技术水平的要求了。笔者根据分析对预分解窑的直径计算提出以下公式：

D i=6.325（Qlq/πq f）1/2 （1）式中：D i--窑内径（m）；

Q --设计系统产量（t/h）；

l --设计窑头燃料比例（%）；

q --设计单位热耗（kJ/kg.cl）;

q f--单位截面积热负荷（kJ/m2.h），可取16-19kJ/m2.h，小规模的取低值，规模大的取高值。

计算出窑的直径后，可根据具体情况乘以1.05-1.10的富余系数，以保证系统的生产能力，避免给操作造成困难。然后再核算窑内的断面风速，窑内的断面风速一般可取1.4-1.8 Nm/s，且不宜超过2.0Nm/s，小规模的取低值，规模大的取高值。

2.窑的斜度和转速

目前，无论是干法窑还是湿法窑，窑的斜度一般均为3.5-4%，预分解窑的转速一般运行在2.5-3.2r/min范围内。这两个参数主要影响物料在窑内的运动速度，目前几种典型的预分解窑的物料运动速度列于表2，其中窑的斜度按3.5%计算，转速按2.8r/min计算。窑的斜度越高，物料流速越快，物料在窑内的翻滚次数越少，物料与气流的接触次数和时间也就越少，因此，过快的窑速引起热交换效率降低；窑的转速不仅影响物料的运动速度，还影响了物料被带起的高度，窑速越高，物料被带起越高，它与窑内热气流的接触越好，传热效率也就越高。因此，我们认为，在保证物料运动速度的情况下，适当降低窑的斜度，提高窑的转速，可以提高物料的翻滚次数和被带起的高度，这对于提高窑内的热交换效率是有益的。我们推荐窑的斜度为2.5-3.0%，窑转速为3.0-4.0r/min.

窑的长度主要影响物料在窑内的停留时间。在窑内物料运动速度一定的情况下，窑的长度越长，物料的停留时间也就越长。保证窑内足够的停留时间，也

就是保证物料能够充分进行热交换，并完成固相反应，保证熟料质量。但是，并不是物料的停留时间越长越好，在必要的反应时间的到保证的情况下，过长的停留时间将会引起固相反应速度降低，反应活化能增高以及窑长度不必要的延长，造成能耗的增加和投资的浪费。目前典型的预分解窑的长径比为16，根据其相应的斜度和转速计算物料在窑内的停留时间为35-40min左右。根据山西水泥厂和新疆水泥厂的生产实践来看，其长径比约为10.5，其物料在窑内的停留时间约为25-30min，其生产运行情况良好，热耗也比同规模的长窑大大降低，说明这一停留时间是足够的，充分体现了预分解窑快速反应的优势。因此，我们建议预分解窑的长径比为10.5-11.5。这样，窑的直径确定以后，其长度也就确定了，也可以按照下面的公式进行计算：

L=STD i n/10.47 （2）式中：L—窑长度（m）；

S—窑斜度（度）；

T—物料在窑内的停留时间（min），可取25-30min，可根据工厂管理水平和操作水平确定；

D i—窑内径（m）。

结束语

目前我们所采用的预分解窑计算公式基本都是在最初设计建设的系统基础上建立的回归公式，而初期的预分解窑设计中，对物料的如窑分解率一般都设定得很低，窑炉燃料比例也以窑为主，在此基础上建立的公式必然也是落后的代名词，随着窑外分解技术的发展成熟，物料的入窑分解率已达到90-95%，窑头燃料比例低于40%，我们必须建立能够更加真实地反应预分解窑水平的计算公式。本文试图通过理论分析与实际生产相结合的方式，而不再采用回归方式，建立起受低水平生产影响小，能够更加准确地反应预分解窑能力的计算公式，希望对我国新型干法窑技术的发展起到一定作用，避免大窑配小分解炉的现象继续发生。

参考文献：

1.《水泥厂工艺设计手册》编写组水泥厂工艺设计手册上册中国建筑工业出版社