煅燒活性石灰的主機(jī)設(shè)備—回轉(zhuǎn)窯

時(shí)間：2016-09-29作者：西安鑫邦機(jī)電工程有限公司瀏覽：207

一、回轉(zhuǎn)窯
1）設(shè)計(jì)與材質(zhì)
    對(duì)于一套回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的選型與設(shè)計(jì),從工藝角度上講，應(yīng)該以注重掌握回轉(zhuǎn)窯的熱工特性為基礎(chǔ)、結(jié)合它的熱工特性去了解相關(guān)的回轉(zhuǎn)窯知識(shí)。
在一套回轉(zhuǎn)窯裝置的設(shè)計(jì)內(nèi)容中，首先應(yīng)該考慮的是，回轉(zhuǎn)窯與所要煅燒物質(zhì)的相適應(yīng)性。其中，物料衡算與熱量衡算，是回轉(zhuǎn)窯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。單位面積產(chǎn)量指標(biāo)，是回轉(zhuǎn)窯設(shè)計(jì)內(nèi)容中重要的依據(jù)之一。
而回轉(zhuǎn)窯的長(zhǎng)度與內(nèi)徑之比（L/D），則較能反映回轉(zhuǎn)窯的熱工特性。由于回轉(zhuǎn)窯筒體長(zhǎng)度和直徑對(duì)煅燒效果有直接的影響，存在著對(duì)流傳熱條件不同，低溫傳熱效果不同等問題。
隨著活性石灰煅燒工藝的發(fā)展，根據(jù)活性石灰產(chǎn)品的性質(zhì)需要，在對(duì)煅燒活性石灰回轉(zhuǎn)窯窯型的選用上，開始廣泛地采用了以窯筒體長(zhǎng)度較短、直徑較大的窯型。
以1978年從德國(guó)克勞斯?馬菲公司引進(jìn)的，國(guó)內(nèi)**套帶豎式預(yù)熱器和豎式冷卻器的回轉(zhuǎn)窯為例：對(duì)回轉(zhuǎn)窯筒體制造材質(zhì)的選擇，其鋼板厚度約為20－40mm，編號(hào)為MRST37.2鋼板為材料。窯筒體與大齒圈之間的連接是根據(jù)受熱與膨脹的需要，采用彈簧鋼板連接。
對(duì)窯體安裝的基本條件，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，以窯體中心線與兩個(gè)托輪的中心連線的夾角為60°時(shí)，為較佳狀態(tài)。托輪組的數(shù)量，應(yīng)考慮窯體的長(zhǎng)度及窯筒體的材質(zhì)要求而設(shè)置。
根據(jù)活性石灰產(chǎn)品的特性和煅燒的需要，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)不設(shè)置擋料圈，而是依靠窯兩端的收口來(lái)保證料層厚度。物料在窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，則是通過窯體的安裝斜度，在窯體的轉(zhuǎn)動(dòng)中，從高點(diǎn)向低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。窯體斜度通常是指：窯軸線的升高與窯長(zhǎng)的比值，習(xí)慣上取窯斜線角α的正弦值Siaɑ，當(dāng)窯體斜度為3 ％時(shí)，其傾斜角為1°43‵。
物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)形式，是在不考慮物料顆粒在窯壁和料層內(nèi)部的滑動(dòng)和顆粒大小的影響時(shí)，物料隨著窯體的回轉(zhuǎn)，A點(diǎn)處的物料由于摩擦力的作用，沿窯壁慢慢上升。當(dāng)物料表面與水平面形成的角度，等于物料的靜止角時(shí)，則物料顆粒在重力的作用下，將沿著料層表面滑落下來(lái)。由于回轉(zhuǎn)窯有一定的傾斜度，則原在A點(diǎn)處物料不會(huì)在落到原處，而是向前移動(dòng)一段距離，落在C點(diǎn)處。然后由C點(diǎn)重新波動(dòng)到D點(diǎn)，二次落到E點(diǎn)。如此不斷前進(jìn)，是物料在窯內(nèi)運(yùn)動(dòng)的理想狀態(tài)。
從煅燒工藝角度上要求，我們對(duì)與回轉(zhuǎn)窯相關(guān)的基本技術(shù)性能的了解內(nèi)容一般有：
a、填充系數(shù)
所謂填充系數(shù)是指：在煅燒過程中，物料在窯內(nèi)占有的體積與窯內(nèi)有效空間體積的比率被稱之為填充系數(shù)或填充率。
b、回轉(zhuǎn)窯筒體內(nèi)表面積
回轉(zhuǎn)窯筒體內(nèi)表面積是指：回轉(zhuǎn)窯筒體內(nèi)，可與物料接觸的，襯磚的表面面積。
c、窯體截面積
窯體截面積是指，回轉(zhuǎn)窯筒體的某一截?cái)嗝鎯?nèi)，可與物料接觸的襯磚表面面積。
d、單位面積產(chǎn)量指標(biāo)
單位面積產(chǎn)量指標(biāo)是指：回轉(zhuǎn)窯在某一單位實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)，按窯體單位襯磚內(nèi)表面積計(jì)的產(chǎn)品數(shù)量。
2) 內(nèi)襯材料
在帶豎式預(yù)熱器和豎式冷卻器的回轉(zhuǎn)窯中，由于煅燒特性的需要，在三大容器內(nèi)分別砌筑著不同材質(zhì)、不同類型的耐火材料。它們?cè)陟褵^程中發(fā)揮著重要的耐熱、隔熱、傳熱作用。為此，結(jié)合熱工工藝?yán)砟睿瑧?yīng)該對(duì)耐火材料有一個(gè)基本上的認(rèn)識(shí)。
內(nèi)襯材料，也就是耐火材料。所謂耐火材料，是指耐火度不**1580℃的無(wú)機(jī)非金屬耐火材料。
耐火材料在無(wú)荷重時(shí)抵抗高溫作用的穩(wěn)定性，即在高溫?zé)o荷重條件下不熔融軟化的性能。被稱之為耐火度。它表示著耐火材料的基本性能。
如何區(qū)分耐火材料，按其主要成份的化學(xué)性質(zhì)可分為：酸性、中性、堿性三大類。
—— 酸性耐火材料有：硅石質(zhì)、粘土質(zhì)。
—— 中性耐火材料有：高鋁質(zhì)、鉻質(zhì)、碳質(zhì)。
—— 堿性耐火材料有：鎂質(zhì)、白云石。
在煅燒活性石灰的回轉(zhuǎn)窯上，如何選擇其內(nèi)襯，即耐火材料材質(zhì)的首要基礎(chǔ)條件是，耐火材料應(yīng)該滿足工作條件的要求。
回轉(zhuǎn)窯屬于周期性加熱窯爐，對(duì)內(nèi)襯材質(zhì)的使用一般有較低的熱量要求。根據(jù)活性石灰的理化性質(zhì)及煅燒要求，硅，酸質(zhì)耐火材料一般是不用作窯襯的。這也就是說，在對(duì)煅燒石灰的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯材質(zhì)的選擇上，不論是選用何種材質(zhì)時(shí)，都必須要選擇堿性或者是中性耐火材料。
在一般情況下，在對(duì)回轉(zhuǎn)窯燒成帶*層襯磚采用粘土磚鋪設(shè)時(shí)，是以即考慮了它的隔熱保溫效果，又考慮了投入的成本為依據(jù)的。
對(duì)回轉(zhuǎn)窯燒成帶耐火材料的選擇，則應(yīng)著重考慮到其燃燒溫度較高，襯磚必須具有較高的耐火性能，并能抵抗堿性物資的侵蝕性能。因此，通常多采用鎂鉻質(zhì)耐火材料進(jìn)行砌筑。與此同時(shí)，隨著耐火材料技術(shù)的發(fā)展，在回轉(zhuǎn)窯燒成帶內(nèi)已較為廣泛地使用了鎂鋁堅(jiān)晶石
回轉(zhuǎn)窯的進(jìn)料端，因界于燒成和預(yù)熱階段之間，對(duì)耐火材料的選擇，應(yīng)著重于考慮，耐火材料應(yīng)具有一定的耐火度和耐磨性，通常選用高鋁質(zhì)和粘土質(zhì)襯磚。          
而在回轉(zhuǎn)窯的卸料（出口）處，由于存在著物料移動(dòng)磨損大，溫度變化快，物料溫度高，二次風(fēng)沖擊大的特點(diǎn)。對(duì)襯磚要求有一定的耐火性能和抗熱震性以及耐磨性，則以選用剛玉質(zhì)或高鋁質(zhì)耐火材料砌筑為宜。這也就是說，對(duì)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)耐火材料的選擇內(nèi)容中，應(yīng)充分地考慮到它們的耐火度、高溫荷重變形溫度、高溫體積穩(wěn)定性、熱震穩(wěn)定性、抗渣性和真空性等高溫使用性質(zhì)。
近年來(lái)，隨著耐火材料技術(shù)的發(fā)展，在活性石灰回轉(zhuǎn)窯的進(jìn)出料端，選用可塑澆注耐火材料的窯型也已日見成型。
3）工作原理
帶豎式預(yù)熱器和豎式冷卻器的回轉(zhuǎn)窯的工作原理與其他類型的回轉(zhuǎn)窯相同：為負(fù)壓生產(chǎn)。
所謂壓力，是指垂直作用于單位面積上的力。被稱之為壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱為壓力。正壓是指**大氣壓力的靜壓。負(fù)壓是指小于大氣壓力的靜壓。
從化學(xué)角度講，負(fù)壓生產(chǎn)，較有利于石灰石的煅燒分解，因?yàn)镃aCO3的分解是產(chǎn)生氣體（CO2）的反應(yīng)。它的操作原理為逆流操作。物料與氣流以逆向形式對(duì)流運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)回轉(zhuǎn)窯的工作原理和操作原理，保證回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體流速的穩(wěn)定和在理論概念上的適當(dāng)增加，有利于窯內(nèi)對(duì)流換熱。
回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體流速的大小，一方面影響對(duì)流傳熱系數(shù)，進(jìn)而影響傳熱速度，產(chǎn)量及熱量消耗。另一方面，則影響窯內(nèi)的飛灰生成量，進(jìn)而影響原料的消耗量。當(dāng)氣體流速過大時(shí)，雖然傳熱速度提高了，但氣體在窯內(nèi)的停留時(shí)間也相應(yīng)地減少了，其總體傳熱量被相應(yīng)地減少了，也由此而造成了出窯氣體溫度的升高，增加了熱耗。并且，過大的氣體流速，必然又會(huì)造成窯內(nèi)的飛灰量增多，因此，流速過大并不相宜。反之，氣體流速過小時(shí)，窯內(nèi)的產(chǎn)量會(huì)因傳熱效果不好而下降，熱耗也會(huì)相應(yīng)增大，因此也不合適。
在回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)內(nèi)，預(yù)熱、煅燒、冷卻三者之間的關(guān)系是相互影響，相互制約的。
物料在預(yù)熱器內(nèi)被預(yù)熱的同時(shí)，要求具有一定比例的分解率，這是活性石灰產(chǎn)品在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)完成煅燒的需要。分解率能表示物料被預(yù)熱的質(zhì)量。它對(duì)窯內(nèi)的煅燒質(zhì)量影響很大，有效的分解率，有利于提高和穩(wěn)定預(yù)熱溫度。具有良好分解率的石灰石進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯后，很容易在高溫作用下，完成分解而生成石灰。有助于提高助燃空氣溫度。高質(zhì)量的石灰與助燃空氣（二次風(fēng)）進(jìn)行充分地?zé)崃拷粨Q，使燃料在燃燒時(shí)，能夠得到高熱空氣（二次風(fēng)）的助燃幫助，從而提高了燃料的燃燒質(zhì)量。有效地保證了回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)內(nèi)溫度的穩(wěn)定，達(dá)到了提高熱效率的目的。
根據(jù)活性石灰的煅燒機(jī)理和回轉(zhuǎn)窯所具有的*特特點(diǎn)，活性石灰一般在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)即可完成煅燒。因?yàn)?，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的溫度較其它窯爐易于掌握、調(diào)整和控制，受到煅燒的CaCO3能夠得到較為均勻的熱量。
石灰石在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)呈翻動(dòng)滾落運(yùn)動(dòng)，能夠均勻地吸收火焰產(chǎn)生的輻射熱而進(jìn)行分解，同時(shí)，還具有吸硫、含硫量低，雜質(zhì)少，活性度高，并能煅燒顆粒較小的石灰等優(yōu)點(diǎn)。
4）特點(diǎn)比較
對(duì)采用回轉(zhuǎn)窯來(lái)煅燒活性石灰的工藝技術(shù)，與其它形式的窯爐進(jìn)行比較時(shí)，回轉(zhuǎn)窯的性能特點(diǎn)基本上體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
a、回轉(zhuǎn)窯在煅燒過程中，由于物料處于翻滾狀態(tài)，受熱均勻，燃燒裝置溫度容易控制，煅燒質(zhì)量好，石灰產(chǎn)品活性度可達(dá)350－400ml，而且石灰污染小，有利于獲得高純度石灰。
b、回轉(zhuǎn)窯可以煅燒較小粒度的原料（5 mm以上即可），能夠提高原料的利用率，且由于原料粒度較小（一般為20－50 mm），產(chǎn)品不需破碎即可直接用于轉(zhuǎn)爐煉鋼。
c、回轉(zhuǎn)窯煅燒冶金或活性石灰，單位產(chǎn)品熱耗約為5000kj/kg，比逆流單筒機(jī)械化混料立窯熱耗低，但比并流蓄熱式豎窯高15－30 ％。
d、回轉(zhuǎn)窯煅燒過程機(jī)械化程度較高，操作工藝易于控制，生產(chǎn)量大，適用于冶金、冶煉等大工業(yè)的需要。
e、回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備多，重量大，因此，單位產(chǎn)品耗鋼量較大，投資較高。
f、回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)設(shè)備占地面積大，比并流蓄熱式豎窯單位產(chǎn)品耗鋼量大3－5倍，投資高出50－80 ％，占地面積高出1倍。
g、物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)磨損大，產(chǎn)品粉末多，對(duì)原料強(qiáng)度有一定要求，有的原料在豎窯中煅燒可得到較好的塊度石灰，而在回轉(zhuǎn)窯中煅燒則可能產(chǎn)生大量粉末，成品率低。


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