水泥回轉窯溫度分布分析

楊愛龍

（中材裝備集團有限公司，天津 300400）

水泥回轉窯溫度分布分析

楊愛龍

（中材裝備集團有限公司，天津 300400）

本文通過對回轉窯煤粉燃燒以及窯內發生的化學反應進行分析，從而能夠通過對數據的運算，從而能夠建立回轉窯內溫度的分布模型，運用計算機編程的方法，對工況進行分析，制定工況的標準，然后計算機要內壁和窯筒中的溫度，確定物料的溫度。分析窯筒內外的溫度，然后對溫度進行實際的測量，使實際的溫度與模擬的溫度保持一致，從而能夠確保回轉窯的溫度模型是精確的，能夠為回轉窯內熱工的情況提供有效地數據。

回轉窯 數學模型 溫度分布

水泥回轉窯是進行水泥生產的一個關鍵的設備，是運用干法進行水泥生產的，回轉窯中的熱力的測量能夠對水泥的生產產生比較關鍵的影響，能夠提高水泥熟料的質量。但是，回轉窯中的熱力的測量和控制是比較復雜的，而且在測量的過程中容易產生誤差。通過對現有的研究，可以發現，運用回轉窯熱力傳輸模型，在計算的過程中，由于數據比較復雜，而且計算中不能獲得較為準確的數據，所以，應該綜合去分析回轉窯的化學反應，分析煤粉的支配因素等，從而建立準確地模型，使求解也更加得精確，從而能夠分析出回轉窯溫度的分布規律，能夠為水泥的生產提供技術支持。

一、熱力過程分析

回轉窯的內熱力主要是在回轉窯煤粉的燃燒中形成的，而且在煤粉燃燒的過程中，會形成大量的熱量的傳遞效果，而且，回轉窯的不同的位置，物料還會發生化學發生，產生和吸收熱量。

（一）煤粉的燃燒分析

一般，煤粉的燃燒是在回轉窯的頂部進行的，在燃燒后，會在回轉窯的頂部形成大量的煙氣，這些煙氣的溫度是比較高的，根據火焰的長度，能夠分析回轉窯煙氣的溫度。

（二）回轉窯的傳熱分析

在對回轉窯的傳熱進行分析的過程中，可以通過對回轉窯的傳熱的主要方式和傳熱的系數進行分析，在回轉窯內傳熱中，其傳熱面積是固定的，所以，在計算回轉窯的傳熱問題時，重點是對傳熱系數的計算。

1、回轉窯的傳熱形式

煤粉在燃燒的過程中，會產生大量的煙氣，這些煙氣的溫度比較高，而且一般都會集中在回轉窯的頂部，是回轉窯中最主要的熱量來源，其熱量能夠通過輻射的方式在回轉窯壁中傳遞，而且能夠將熱量傳遞給物料，在回轉窯壁中，在將熱量傳遞給物料的時候可以采用不同的方式，在回轉窯壁中，主要是通過導熱的方法，將熱量傳遞到筒體的外部，筒體的外部可以通過對流的方式，使熱量散發，而且，能夠向周圍的環境散發。

2、傳熱系數的分析

在回轉窯壁和物料的傳熱系數主要是分為物料在不穩定狀態下的系數和覆蓋在回轉窯壁的物料的傳熱系數，將兩個系數相加，從而能夠得到傳熱系數。

在敞開的回轉窯壁中，對物料和煙氣的傳熱系數進行分析，對煙氣的對流傳熱系數進行分析，從而能夠獲得煙氣與物料的對流傳熱系數，而且，在回轉窯壁是敞開的條件下，能夠形成強烈的傳熱效果，這時起傳熱系數就比較大。

在回轉窯內會產生大量的輻射，對其輻射的系數進行分析，可以將回轉窯內輻射的傳熱系數進行簡化，從而能夠獲得封閉腔內的吸收性的煙氣，以及在灰體的表面會形成輻射的傳熱系數，然后運用網絡模擬的方法，結合熱平衡方程，得到輻射傳熱系數。

分析回轉窯外表面的傳熱系數，可以采用對周圍環境的散熱的多少分析，然后分析對流傳熱的方式，將兩者相加得到。在分析對流傳熱系數的過程中，可以先分析在回轉窯中不能旋轉的煙氣，然后按照強制對流的方式，分析傳熱系數。

（三）回轉窯內的物料產生的化學反應

在對水泥進行生產的過程中，主要是將石灰、粘土和硅質物以及鐵結合在一起，然后將其研磨成粉末狀，在高溫的條件，通過灼燒的方式，使其發生化學反應，從而能夠形成水泥的熟料。在回轉窯內，其化學反應能夠分成四個不同的帶，分別是分解帶、過渡帶、灼燒帶和冷卻帶，在冷卻帶中，化學反應發生的幾率比較小，在其他三個代表中都會發生化學反應。在回轉窯內發生化學反應，由于是四種不同的化學物質，所以，反應的機理也是比較復雜的，所以，在對各帶的反應進行分析的過程中還是比較困難的，所以，應該運用簡單的計算方法，使化學反應能夠平均分布。

二、回轉窯中分布模型的建立

（一）簡化和假設

在對模型進行建立的過程中，假設環境是穩態的環境，確定坐標系的一點為中心點，然后分析不同的流率和溫度的變化，從而能夠建立準確地模型。在回轉窯的任意一個點上分析煙氣的溫度，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，黑度在不同的時間和溫度情況下都是在變化的。

（二）在圖1中展現的是質量和能量的平衡圍觀圖，能夠對煙氣的成分進行分解。

圖1 回轉窯能量平衡圍觀圖

（三）能量守恒的分析

在回轉窯內，煙氣能夠將溫度傳遞給物料和回轉窯壁，從而使自身的熱量降低。當物料接收到煙氣的熱量傳遞的過程中，可以使自身的溫度進一步提升，而且能夠通過化學反應傳遞熱量，當回轉窯壁接收到熱量的時候，就會將熱量傳遞給物料，能夠將熱量附加給窯筒的外表面，這樣熱量就會通過輻射和對流的方式直接釋放到外界的環境中。

三、回轉窯溫度分布模擬和計算分析

運用建立的模型對某回轉窯的溫度分布進行分析，從而能夠通過模擬計算出回轉窯的煙氣、物料、回轉窯壁的溫度分布。

在回轉窯中，建立模型和參數，從而能夠將其分成不同的幾個微元控制體，在回轉窯的下部能夠實現對煙氣等對象的控制，在回轉窯下部煙氣的溫度和物料的溫度能夠通過傳感器來分析，從而分析出煙氣在回轉窯頂部的溫度為1000攝氏度，物料的溫度為860攝氏度，能夠將回轉窯內壁和外表面的溫度進行分析，運用二元方程求解的方式，從而能夠能夠得到一個非線性的數據，然后借助計算機編程的方法，會回轉窯中溫度分布的數據進行模擬。

結語：

在對燃煤粉和回轉窯內的化學反應產生的熱量進行分析的時候，采用的是溫度分布的計算模式，要對計算的模型進行改進，從而使溫度分布的計算能夠與實際情況匹配起來。然后運用計算機編程的方法，分析物料的溫度分布情況，從而能夠建立模型，使水泥的生產效率提高。在回轉窯內，煙氣能夠將溫度傳遞給物料和回轉窯壁，從而使自身的熱量降低。當物料接收到煙氣的熱量傳遞的過程中，可以使自身的溫度進一步提升，而且能夠通過化學反應傳遞熱量，要分析煙氣對熱量的傳遞問題。

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1007-6344（2015）11-0001-01