第三章原料煅烧窑回转窑

高温下易于粘挂窑皮，保护衬料。
放热反应带温度变化频繁、温度高、化学侵蚀严重。
要求窑衬能承受高温冲击，有较高的热态抗折强度和
较小的弹性模量。 分解带与预热带相邻区热应力、化学应力小，可采
用各种质量的粘土砖、高铝砖。
分解带与放热反应带相邻区高温、机械磨损。选用 Ⅱ等高铝 砖、普通镁铬砖。 预热带采用普通耐火砖，如粘土砖。 卸料口、冷却带机械磨损、化学侵蚀严重。要求良好的抗磨 蚀性和较高的热震稳定性。
⑵长径比
KL
L 筒体的有效长度 D 筒体平均内径
回转窑长径比KL的选择： 原料的煅烧温度——温度高， KL大； 加热制度——加热时间长， KL大； 窑尾是否设置余热装置——有预热装置， KL小； 我国现有耐材回转窑：(有预热装置取下限） 粘土、高铝 KL取15～20； 镁石、白云石 KL取30～40； 水泥工业用回转窑：(有预热装置取下限） 干法长窑 KL30～35；干法短窑 KL15～20 ； 湿法长窑 KL30～40 ；
轮，由挡轮强制推动滚圈即窑筒体上窜，上窜到一定位置后触动 限位开关，油泵停止工作，滑阀换向，挡轮推动窑筒体的力消失， 筒体向下滑动。如此往返，时滚圈在托轮表面上以每8～12小时 有1～2次的上下滑行游动。
缺点
④自控式推力挡轮
工作原理
特征
⑷传动装置 作用通过大齿轮带动窑体旋转。
安装大齿轮通过弹簧钢 板与窑体相连，安装在窑 体中部，中心线与窑体中 心线重合。 工作原理电动机通过减 速器带动小齿轮转动，小 齿轮带动大齿轮转动，大 齿轮带动窑体转动。
回转窑
冷却筒
热交换
窑尾
出料
冷空气
（靠窑尾排烟机在窑头处产生的负压吸进来）
特点：
优点：结构简单，坚固；热效率高，电耗低。 缺点：冷却效果差，扬尘大。
多筒冷却机:
由围绕窑的卸料端的6～14个冷却筒构成。属于逆
流工作方式。冷却空都是靠窑尾排烟机在窑头处产生
的负压吸进来。
篦式冷却机：
㈢回转窑的工作原理
1.物料的运动 理想状况不考虑物料颗粒在窑壁上和料层内的滑动， 以及物料颗粒大小对物料运动的影响。图3-20。 实际状况物料间由于粉料的存在或加料量太少，粉料 或中间一层物料不能与其它物料均匀混合，往往夹在中 间滑动。
出窑废气温度高，热量损失多。
影响火焰长度的因素： ①主要是窑内气体的流速及燃料燃烧所需的时间。 即： L∝uτ （m） u取决于一、二次空气的速度。一次空气速度增
加，火焰变长，但当风速增加超过一定值后，火焰
变短。二次空气速度增加，火焰变长。 ②τ与煤粉细度、挥发分含量、煤粉与空气混合情况 有关。
火焰的形状与位置 形状：C 能较短时间内放出 热量，且保持位置 的稳定 位置：略靠近物料处。 2A或2B处
防止和消除回转窑结圈 结圈的形成煤中的灰分或原料中的铁矿石在一定
辐 射
暴露的衬砖表面
综合传热
衬砖
导热
Fra Baidu bibliotek物料
环境
包括物料间的接触导热、颗粒 表面间的热辐射、气体与物料 表面间的对流换热。
物料
3.燃料燃烧
中低温回转窑多使用固体燃料煤灰等，高温窑多使用液体
燃料重油或气体燃料天然气等。 使用固体燃料煤灰的要求： 热值≥21000kJ/kg，灰分小。 应控制的因素：
⑴火焰温度根据物料所要求的煅烧温度来控制。
物料颗粒在回转窑内的运动呈周期性变化，只有在
物料颗粒降落的过程中，才能沿窑长方向移动。
图3-20
图3-21
物料在窑内的运动速度：
L u m/ s 60
经验公式
L 窑长，m
物料在窑内的停留时间， min
n 窑的转速，r / min u
Di n
60 1.77
m/ s
窑内物料填充系数一般在6%～15%。
2.气体的运动与窑内的热交换
气体的流速：影响传热速率、窑的产量、热耗及成品率。 流速过大产量高，出窑废气温度升高，热耗大； 流速太小产量低，传热速率低，热耗大。 所以，应选择合适的气体流速。直径为3m的窑，气体流 速3m0/s左右。
窑内的热交换：
物料上表面 高温气体
一次空气主要是用来输送煤粉以及供给燃料挥发分燃烧，一
般情况：一次空气/二次空气=30/70或25/75。
二次空气的温度随冷却机的形式而异，一般在400～800℃
⑵火焰的长度
火焰长度指煤粉从开始燃烧到完全烧尽所经过的
距离。即煅烧带的长度。 火焰过短→燃烧集中，局部温度过高， 影响该处窑衬寿命； 火焰过长→火力不集中，火焰温度低，
㈣ 操作控制
1.控制煅烧带的温度、位置和长度
主要通过调整加料量、窑转速、负压、燃料、助燃
空气量等参数来达到控制煅烧带的目的。 2.控制生料的位置 3.观察熟料情况 4.观察窑衬砖及窑皮颜色 5.控制窑尾温度 6.防止和消除回转窑结圈。
窑皮是由熟料或粉尘通过液相粘挂在窑衬上形成的具有一 定厚度的物料层。它的作用主要有以下几方面：


影响窑皮形成的因素

窑皮的形成主要受物料的特性、窑衬的种类、窑内温度和窑内 火焰形状等因素的影响。 2．1物料的特性 从熟料的三率值讲，KH值高，C3S的含量就增多，C2S的含量 相对减少，物料不易煅烧，形成的液相量就少，不易挂窑皮， 反之则易挂窑皮. 2．2窑衬的种类 不同的耐火砖其性能各不相同，挂窑皮的性能也有很大的差 异。就窑内烧成带用砖及其窑皮易挂性来讲，目前国内普遍认 可的是镁铬砖。
端面摩擦式 气缸式密封
图3-18
弹簧杠杆式密封
如图3-19
图3-19
径向摩擦式密封
石墨块密封
薄片式密封
特点
4.生料预热装置 为利用窑尾烟气余热，提高热效率，在回转窑窑尾安装有生料预 热、预分解装置。 ⑴炉篦式预热机 结构：金属外壳罩着的活动炉篦，有可动炉床和炉篦子
等组成，炉篦子在上下支撑装置的支撑下，由主动轮
物料休止角，度 窑的倾斜角，度
Di 窑的内径，m
影响物料运动速度的因素：
①u与Di、α、n成正比，与β1/2成反比；
②当Di一定时，u与nα成正比。若u一定，则α越大，
n越低； ③实际生产中，Di、α、β已定，u与n成正比； ④窑内有结圈（煅烧带与冷却带交界处）、挡料圈 （加在窑的出口处）时，u降低； ⑤窑内的换热装置影响u。 物料运动速度影响窑的产量与产品质量。
图3-15
由冷水进行冷却。在窑体热端的托轮上
安装易于拆卸的遮热板。
⑶挡轮
回转窑倾斜安装，斜率一般3%～5%，绝大多数3.5%～4%
之间。正常情况，窑体本身的重力在沿轴线方向向下滑动的分 力等于滚圈与托轮间的摩擦力，窑体平衡。当失去平衡时，大
小齿轮的轮齿会离开啮合范围，密封装置受到破坏，严重时出
现掉窑或窑体下坑的重大事故。 作用检验窑体是否有纵向移动并控制窑体上下移动。回转窑 正常运转时，滚圈处于两挡轮中间位置，滚圈两侧与挡轮的工 作面间的间隙为30～40mm。当滚圈与任何一侧挡轮接触，说 明窑体发生了窜动。
燃料、 一次空气 烧 嘴
工艺流程图
物料
熟料
窑头（热端） 热烟室
烟气
煅烧带
预热带
窑尾（冷端） 集尘室
冷却机 出料
二次空气
除尘器 烟 囱
排出
㈡ 回转窑的结构
1.窑体 ⑴窑体形式： 直筒形—窑体直径相同，结构简单，便于制作和维修； 热端扩大型—扩大燃烧区域（煅烧带）的直径，加大煅烧带的
容积，提高窑的发热能力，同时加大火焰气体辐射层的厚度， 改善了窑内高温区域的传热。 冷端扩大型—扩大干燥带和预热带，提高窑的预热能力，降低 窑尾风速和废气温度。主要用于湿法长窑。 哑铃型—冷端扩大是为了放置热交换装置而不致过多地提高气 体的流速，热端扩大是为了提高窑的发热能力，中间收缩可节 省钢材。
2.支撑与传动装置 ⑴滚圈 安装在筒体上，并在托轮上转动。滚圈通过垫板、
座板与窑体连接。
图3-14
⑵托轮
作用借滚圈支撑窑体，还在径 向和轴向对筒体起着定位作用。 数量取决于窑体长短，一般 2～9对。
位置与滚圈的位置相对应。
安装托轮中心线与窑的中心线平行。 为保护托轮，在托轮底座上装有水槽，
图3-16
新的传动装置：液压传动装置
3.窑头及密封装置 ⑴窑头小车 回转窑的窑头的下部装有四个轮子，可以在轨道上
移动。窑头正面留有安装烧嘴的圆孔和看火孔，下部
有一大方孔与热烟室相连。 ⑵密封装置
密封结构形式：
气封式密封
围。
特点：
迷宫式轴向密封 径向密封
图3-17
结构静止密封环和活 动密封环构成。 前者固定在不动的构筑物上（如窑头或窑尾），后者固定在筒体 上。两组挡风圈相互啮合 密封效果与间隙大小及迷宫数量有关。相邻迷宫圈之间一般留有 20～40mm的间隙。 特点结构简单，没有接触面，因而不受磨损。密封效果差。

（1)保护烧成带耐火砖，使耐火砖不直接受机械、高温和 化学侵蚀； (2)储存热能，减少窑筒体向周围的热损失，提高窑的热 效率； (3)作为传热介质； (4)由于窑皮的表面比较粗糙，它产生的阻力可以降低粉 料的流动速度，延长物料在窑内的反应时间，使物料的物 理化学反应充分进行，有利于熟料中各矿物的形成。
料层厚度的选择： 料层厚带起高，在窑回转一周时，物料被带起的次数少， 受热的均匀性和传热效果差； 料层太薄物料受热均匀性好，但窑的产量低，且物料易
发生滑动。
因此，应根据物料煅烧的难易与粉料量的多少选择合理的 物料厚度。
物料厚度用窑内物料填充系数来表示。
物料填充系数——物料所占窑横断面积与窑净空横断面积 之比。
干燥室
预热室
分解室
刮板
回转窑
吸风口
高温气体 900～ 1000℃
烟气排出 # 1 排烟机
加 Ⅱ室 热 分解 斜烟道冷 600 ～ 料 室Ⅰ 球 风烟囱 700℃
加 热 料 球
Ⅲ室 350 ～ 500℃
烟气排出 # 2 排烟机
⑵其它预热器
①竖式预热器
②悬浮预热器
优点 生料呈悬浮状态，能与气流充分接触，传热速 度快，效率高；附属设备不多，结构简单，投资费用低。 缺点流体阻力大，电耗高；原料中有害成分氯、碱、 硫含量高时，易使预热器粘结、堵塞。
③液压挡轮 。
结构 图3-16。挡轮布置于滚圈的下侧，通过
空心轴支撑在两根平行的支承轴（由上底座、下
底座固定在基础上）上。空心轴可在活塞—活塞 杆的推动下，沿支承轴轴向滑移。
图3-16
工作原理设有这种挡轮的窑，托轮与滚圈可以平行安装，窑筒 体在下滑力的作用下向下滑动，到达一定位置后触动限位开关而 启动液压油泵，靠液压油的压力推动活塞—活塞杆，从而推动挡
5.熟料冷却装置 熟料出窑温度可达1000℃以上，经过冷却装置，可以回收 熟料中的余热，提高二次空气的入窑温度。 ⑴筒式冷却机 单筒冷却机 冷却筒直径一般 1.2～3.0m，长度 14～20m，长径 比10左右；筒体 转速比回转窑高， 2～10r/min； 斜度3%～4%。
图3-19
工作过程： 熟料
⑶筒体 钢制圆筒，用20～40mm的钢板焊接。沿长度方向，每隔一 定距离装设有加固圈。筒体通过若干滚圈支撑在拖轮上。大型 窑，筒体内侧每隔一定距离设有一卡砖圈。 ⑷窑体内衬材质 材质选择根据工作条件的要求。 窑头化学侵蚀严重。要求耐高温性和较高的热震稳定性。 煅烧带承受高温冲击、化学侵蚀。要求材质有耐高温性，在


2．3窑内温度 窑皮的形成取决于窑内的液相量，而液相的出现既与熟 料三率值有关，又与窑内温度有关。一般认为水泥回转窑 内温度在1 380～1 450℃较合适。

2．4窑内火焰形状
长火焰对窑皮较为有利，但会使窑内的热量分散，形 成厚窑皮，对熟料的烧成不好。
太粗、太短、太急的火焰，温度较集中，对熟料的烧成有 利，但对窑皮的侵蚀损坏比较厉害
挡轮的结构形式：
普通挡轮、推力挡轮、液压挡轮、自控式推力挡轮。 ①普通挡轮不能防止窑体上下窜动，只能起信号作 用，又叫信号挡轮。调节窑体上下窜动，主要是靠歪 斜托轮的方法。且有很多不良后果，如：轮带与托轮 接触不良；活动摩擦增大；表面润滑不良；托轮调整 过于频繁；增大了主电机功耗。 ②推力挡轮
带动回转。炉篦子上部空间分为干燥室Ⅲ、预热室Ⅱ、 分解室Ⅰ三部分。炉篦子上有篦孔，总的有效通风
面积占加热机工作面积的20%～30%。
特点：优点热效率高，热耗小； 缺点附属设备多，结构复杂；对原料的适应性
不强，难以适应块状原料的煅烧。
图3-18
炉篦子加热机的工作过程
料球（5～15mm） 下料溜子 活动篦床（料层控制板控制料层 厚度（150～200mm）