楊愛(ài)龍

（中材裝備集團(tuán)有限公司，天津 300400）

水泥回轉(zhuǎn)窯溫度分布分析

楊愛(ài)龍

（中材裝備集團(tuán)有限公司，天津 300400）

本文通過(guò)對(duì)回轉(zhuǎn)窯煤粉燃燒以及窯內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析，從而能夠通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算，從而能夠建立回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度的分布模型，運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程的方法，對(duì)工況進(jìn)行分析，制定工況的標(biāo)準(zhǔn)，然后計(jì)算機(jī)要內(nèi)壁和窯筒中的溫度，確定物料的溫度。分析窯筒內(nèi)外的溫度，然后對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)際的測(cè)量，使實(shí)際的溫度與模擬的溫度保持一致，從而能夠確保回轉(zhuǎn)窯的溫度模型是精確的，能夠?yàn)榛剞D(zhuǎn)窯內(nèi)熱工的情況提供有效地?cái)?shù)據(jù)。

回轉(zhuǎn)窯 數(shù)學(xué)模型 溫度分布

水泥回轉(zhuǎn)窯是進(jìn)行水泥生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)備，是運(yùn)用干法進(jìn)行水泥生產(chǎn)的，回轉(zhuǎn)窯中的熱力的測(cè)量能夠?qū)λ嗟纳a(chǎn)產(chǎn)生比較關(guān)鍵的影響，能夠提高水泥熟料的質(zhì)量。但是，回轉(zhuǎn)窯中的熱力的測(cè)量和控制是比較復(fù)雜的，而且在測(cè)量的過(guò)程中容易產(chǎn)生誤差。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的研究，可以發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用回轉(zhuǎn)窯熱力傳輸模型，在計(jì)算的過(guò)程中，由于數(shù)據(jù)比較復(fù)雜，而且計(jì)算中不能獲得較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，所以，應(yīng)該綜合去分析回轉(zhuǎn)窯的化學(xué)反應(yīng)，分析煤粉的支配因素等，從而建立準(zhǔn)確地模型，使求解也更加得精確，從而能夠分析出回轉(zhuǎn)窯溫度的分布規(guī)律，能夠?yàn)樗嗟纳a(chǎn)提供技術(shù)支持。

一、熱力過(guò)程分析

回轉(zhuǎn)窯的內(nèi)熱力主要是在回轉(zhuǎn)窯煤粉的燃燒中形成的，而且在煤粉燃燒的過(guò)程中，會(huì)形成大量的熱量的傳遞效果，而且，回轉(zhuǎn)窯的不同的位置，物料還會(huì)發(fā)生化學(xué)發(fā)生，產(chǎn)生和吸收熱量。

（一）煤粉的燃燒分析

一般，煤粉的燃燒是在回轉(zhuǎn)窯的頂部進(jìn)行的，在燃燒后，會(huì)在回轉(zhuǎn)窯的頂部形成大量的煙氣，這些煙氣的溫度是比較高的，根據(jù)火焰的長(zhǎng)度，能夠分析回轉(zhuǎn)窯煙氣的溫度。

（二）回轉(zhuǎn)窯的傳熱分析

在對(duì)回轉(zhuǎn)窯的傳熱進(jìn)行分析的過(guò)程中，可以通過(guò)對(duì)回轉(zhuǎn)窯的傳熱的主要方式和傳熱的系數(shù)進(jìn)行分析，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)傳熱中，其傳熱面積是固定的，所以，在計(jì)算回轉(zhuǎn)窯的傳熱問(wèn)題時(shí)，重點(diǎn)是對(duì)傳熱系數(shù)的計(jì)算。

1、回轉(zhuǎn)窯的傳熱形式

煤粉在燃燒的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣，這些煙氣的溫度比較高，而且一般都會(huì)集中在回轉(zhuǎn)窯的頂部，是回轉(zhuǎn)窯中最主要的熱量來(lái)源，其熱量能夠通過(guò)輻射的方式在回轉(zhuǎn)窯壁中傳遞，而且能夠?qū)崃總鬟f給物料，在回轉(zhuǎn)窯壁中，在將熱量傳遞給物料的時(shí)候可以采用不同的方式，在回轉(zhuǎn)窯壁中，主要是通過(guò)導(dǎo)熱的方法，將熱量傳遞到筒體的外部，筒體的外部可以通過(guò)對(duì)流的方式，使熱量散發(fā)，而且，能夠向周圍的環(huán)境散發(fā)。

2、傳熱系數(shù)的分析

在回轉(zhuǎn)窯壁和物料的傳熱系數(shù)主要是分為物料在不穩(wěn)定狀態(tài)下的系數(shù)和覆蓋在回轉(zhuǎn)窯壁的物料的傳熱系數(shù)，將兩個(gè)系數(shù)相加，從而能夠得到傳熱系數(shù)。

在敞開的回轉(zhuǎn)窯壁中，對(duì)物料和煙氣的傳熱系數(shù)進(jìn)行分析，對(duì)煙氣的對(duì)流傳熱系數(shù)進(jìn)行分析，從而能夠獲得煙氣與物料的對(duì)流傳熱系數(shù)，而且，在回轉(zhuǎn)窯壁是敞開的條件下，能夠形成強(qiáng)烈的傳熱效果，這時(shí)起傳熱系數(shù)就比較大。

在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的輻射，對(duì)其輻射的系數(shù)進(jìn)行分析，可以將回轉(zhuǎn)窯內(nèi)輻射的傳熱系數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化，從而能夠獲得封閉腔內(nèi)的吸收性的煙氣，以及在灰體的表面會(huì)形成輻射的傳熱系數(shù)，然后運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)模擬的方法，結(jié)合熱平衡方程，得到輻射傳熱系數(shù)。

分析回轉(zhuǎn)窯外表面的傳熱系數(shù)，可以采用對(duì)周圍環(huán)境的散熱的多少分析，然后分析對(duì)流傳熱的方式，將兩者相加得到。在分析對(duì)流傳熱系數(shù)的過(guò)程中，可以先分析在回轉(zhuǎn)窯中不能旋轉(zhuǎn)的煙氣，然后按照強(qiáng)制對(duì)流的方式，分析傳熱系數(shù)。

（三）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的物料產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)

在對(duì)水泥進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中，主要是將石灰、粘土和硅質(zhì)物以及鐵結(jié)合在一起，然后將其研磨成粉末狀，在高溫的條件，通過(guò)灼燒的方式，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而能夠形成水泥的熟料。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，其化學(xué)反應(yīng)能夠分成四個(gè)不同的帶，分別是分解帶、過(guò)渡帶、灼燒帶和冷卻帶，在冷卻帶中，化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的幾率比較小，在其他三個(gè)代表中都會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由于是四種不同的化學(xué)物質(zhì)，所以，反應(yīng)的機(jī)理也是比較復(fù)雜的，所以，在對(duì)各帶的反應(yīng)進(jìn)行分析的過(guò)程中還是比較困難的，所以，應(yīng)該運(yùn)用簡(jiǎn)單的計(jì)算方法，使化學(xué)反應(yīng)能夠平均分布。

二、回轉(zhuǎn)窯中分布模型的建立

（一）簡(jiǎn)化和假設(shè)

在對(duì)模型進(jìn)行建立的過(guò)程中，假設(shè)環(huán)境是穩(wěn)態(tài)的環(huán)境，確定坐標(biāo)系的一點(diǎn)為中心點(diǎn)，然后分析不同的流率和溫度的變化，從而能夠建立準(zhǔn)確地模型。在回轉(zhuǎn)窯的任意一個(gè)點(diǎn)上分析煙氣的溫度，確定煙氣的溫度是否是均勻的，然后分析窯筒周圍的溫度分布情況，然后確定黑度，黑度在不同的時(shí)間和溫度情況下都是在變化的。

（二）在圖1中展現(xiàn)的是質(zhì)量和能量的平衡圍觀圖，能夠?qū)煔獾某煞诌M(jìn)行分解。

圖1 回轉(zhuǎn)窯能量平衡圍觀圖

（三）能量守恒的分析

在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，煙氣能夠?qū)囟葌鬟f給物料和回轉(zhuǎn)窯壁，從而使自身的熱量降低。當(dāng)物料接收到煙氣的熱量傳遞的過(guò)程中，可以使自身的溫度進(jìn)一步提升，而且能夠通過(guò)化學(xué)反應(yīng)傳遞熱量，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯壁接收到熱量的時(shí)候，就會(huì)將熱量傳遞給物料，能夠?qū)崃扛郊咏o窯筒的外表面，這樣熱量就會(huì)通過(guò)輻射和對(duì)流的方式直接釋放到外界的環(huán)境中。

三、回轉(zhuǎn)窯溫度分布模擬和計(jì)算分析

運(yùn)用建立的模型對(duì)某回轉(zhuǎn)窯的溫度分布進(jìn)行分析，從而能夠通過(guò)模擬計(jì)算出回轉(zhuǎn)窯的煙氣、物料、回轉(zhuǎn)窯壁的溫度分布。

在回轉(zhuǎn)窯中，建立模型和參數(shù)，從而能夠?qū)⑵浞殖刹煌膸讉€(gè)微元控制體，在回轉(zhuǎn)窯的下部能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)煙氣等對(duì)象的控制，在回轉(zhuǎn)窯下部煙氣的溫度和物料的溫度能夠通過(guò)傳感器來(lái)分析，從而分析出煙氣在回轉(zhuǎn)窯頂部的溫度為1000攝氏度，物料的溫度為860攝氏度，能夠?qū)⒒剞D(zhuǎn)窯內(nèi)壁和外表面的溫度進(jìn)行分析，運(yùn)用二元方程求解的方式，從而能夠能夠得到一個(gè)非線性的數(shù)據(jù)，然后借助計(jì)算機(jī)編程的方法，會(huì)回轉(zhuǎn)窯中溫度分布的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬。

結(jié)語(yǔ)：

在對(duì)燃煤粉和回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行分析的時(shí)候，采用的是溫度分布的計(jì)算模式，要對(duì)計(jì)算的模型進(jìn)行改進(jìn)，從而使溫度分布的計(jì)算能夠與實(shí)際情況匹配起來(lái)。然后運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程的方法，分析物料的溫度分布情況，從而能夠建立模型，使水泥的生產(chǎn)效率提高。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，煙氣能夠?qū)囟葌鬟f給物料和回轉(zhuǎn)窯壁，從而使自身的熱量降低。當(dāng)物料接收到煙氣的熱量傳遞的過(guò)程中，可以使自身的溫度進(jìn)一步提升，而且能夠通過(guò)化學(xué)反應(yīng)傳遞熱量，要分析煙氣對(duì)熱量的傳遞問(wèn)題。

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1007-6344（2015）11-0001-01