技术丨水泥回转窑温度分布分析

水泥回转窑温度分布分析

水泥回转窑是进行水泥生产的一个关键的设备，是运用干法进行水泥生产的，回转窑中的热力的测量能够对水泥的生产产生比较关键的影响，能够提高水泥熟料的质量。但是，回转窑中的热力的测量和控制是比较复杂的，而且在测量的过程中容易产生误差。通过对现有的研究，可以发现，运用回转窑热力传输模型，在计算的过程中，由于数据比较复杂，而且计算中不能获得较为准确的数据，所以，应该综合去分析回转窑的化学反应，分析煤粉的支配因素等，从而建立准确地模型，使求解也更加得精确，从而能够分析出回转窑温度的分布规律，能够为水泥的生产提供技术支持。

一、热力过程分析

回转窑的内热力主要是在回转窑煤粉的燃烧中形成的，而且在煤粉燃烧的过程中，会形成大量的热量的传递效果，而且，回转窑的不同的位置，物料还会发生化学发生，产生和吸收热量。

（一）煤粉的燃烧分析

一般，煤粉的燃烧是在回转窑的顶部进行的，在燃烧后，会在回转窑的顶部形成大量的烟气，这些烟气的温度是比较高的，根据火焰的长度，能够分析回转窑烟气的温度。

（二）回转窑的传热分析

在对回转窑的传热进行分析的过程中，可以通过对回转窑的传热的主要方式和传热的系数进行分析，在回转窑内传热中，其传热面积是固定的，所以，在计算回转窑的传热问题时，重点是对传热系数的计算。

1、回转窑的传热形式

煤粉在燃烧的过程中，会产生大量的烟气，这些烟气的温度比较高，而且一般都会集中在回转窑的顶部，是回转窑中最主要的热量来源，其热量能够通过辐射的方式在回转窑壁中传递，而且能够将热量传递给物料，在回转窑壁中，在将热量传递给物料的时候可以采用不同的方式，在回转窑壁中，主要是通过导热的方法，将热量传递到筒体的外部，筒体的外部可以通过对流的方式，使热量散发，而且，能够向周围的环境散发。

2、传热系数的分析

在回转窑壁和物料的传热系数主要是分为物料在不稳定状态下的系数和覆盖在回转窑壁的物料的传热系数，将两个系数相加，从而能够得到传热系数。

在敞开的回转窑壁中，对物料和烟气的传热系数进行分析，对烟气的对流传热系数进行分析，从而能够获得烟气与物料的对流传热系数，而且，在回转窑壁是敞开的条件下，能够形成强烈的传热效果，这时起传热系数就比较大。

在回转窑内会产生大量的辐射，对其辐射的系数进行分析，可以将回转窑内辐射的传热系数进行简化，从而能够获得封闭腔内的吸收性的烟气，以及在灰体的表面会形成辐射的传热系数，然后运用网络模拟的方法，结合热平衡方程，得到辐射传热系数。

分析回转窑外表面的传热系数，可以采用对周围环境的散热的多少分析，然后分析对流传热的方式，将两者相加得到。在分析对流传热系数的过程中，可以先分析在回转窑中不能旋转的烟气，然后按照强制对流的方式，分析传热系数。

（三）回转窑内的物料产生的化学反应

在对水泥进行生产的过程中，主要是将石灰、粘土和硅质物以及铁结合在一起，然后将其研磨成粉末状，在高温的条件，通过灼烧的方式，使其发生化学反应，从而能够形成水泥的熟料。在回转窑内，其化学反应能够分成四个不同的带，分别是分解带、过渡带、灼烧带和冷却带，在冷却带中，化学反应发生的几率比较小，。在回转窑内发生化学反应，由于是四种不同的化学物质，所以，反应的机理也是比较复杂的，所以，在对各带的反应进行分析的过程中还是比较困难的，所以，应该运用简单的计算方法，使化学反应能够平均分布。

二、回转窑中分布模型的建立

（一）简化和假设

在对模型进行建立的过程中，假设环境是稳态的环境，确定坐标系的一点为中心点，然后分析不同的流率和温度的变化，从而能够建立准确地模型。在回转窑的任意一个点上分析烟气的温度，确定烟气的温度是否是均匀的，然后分析窑筒周围的温度分布情况，然后确定黑度，黑度在不同的时间和温度情况下都是在变化的。

（二）在图1中展现的是质量和能量的平衡围观图，能够对烟气的成分进行分解。

图1  回转窑能量平衡围观图

（三）能量守恒的分析

在回转窑内，烟气能够将温度传递给物料和回转窑壁，从而使自身的热量降低。当物料接收到烟气的热量传递的过程中，可以使自身的温度进一步提升，而且能够通过化学反应传递热量，当回转窑壁接收到热量的时候，就会将热量传递给物料，能够将热量附加给窑筒的外表面，这样热量就会通过辐射和对流的方式直接释放到外界的环境中。

三、回转窑温度分布模拟和计算分析

运用建立的模型对某回转窑的温度分布进行分析，从而能够通过模拟计算出回转窑的烟气、物料、回转窑壁的温度分布。

在回转窑中，建立模型和参数，从而能够将其分成不同的几个微元控制体，在回转窑的下部能够实现对烟气等对象的控制，在回转窑下部烟气的温度和物料的温度能够通过传感器来分析，从而分析出烟气在回转窑顶部的温度为1000摄氏度，物料的温度为860摄氏度，能够将回转窑内壁和外表面的温度进行分析，运用二元方程求解的方式，从而能够得到一个非线性的数据，然后借助计算机编程的方法，会回转窑中温度分布的数据进行模拟。

结语：

在对燃煤粉和回转窑内的化学反应产生的热量进行分析的时候，采用的是温度分布的计算模式，要对计算的模型进行改进，从而使温度分布的计算能够与实际情况匹配起来。然后运用计算机编程的方法，分析物料的温度分布情况，从而能够建立模型，使水泥的生产效率提高。在回转窑内，烟气能够将温度传递给物料和回转窑壁，从而使自身的热量降低。当物料接收到烟气的热量传递的过程中，可以使自身的温度进一步提升，而且能够通过化学反应传递热量，要分析烟气对热量的传递问题。

作者：杨爱龙

出处：《四川水泥》

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