当窑尾烟气温度达到1000℃左右时，传热方式以辐射为主，对流、传导为辅。物料的最高受热点在物料的表面。又因衬砖的传导传热，物料的最低受热点，却是料层的中间部分。 根据传热的原理来分析回转窑内，衬砖对物料传热的影响因素有：

1、 已暴露的衬砖表面直接向物料进行辐射换热。

2、 末暴露的衬砖表面，首先以导热方式，将蓄积的热量传递给物料。 3、 其次是与固体颗粒间的辐射换热和对流层导热。

由于衬砖内外表面存在温度差，热量从外表面传至内表面，并以辐射和对流方式向周围介质散热。与此同时，在回转窑的传热、换热过程中，热量的损失也是较大的。其中，废气余热和回转窑筒体散热，是传热过程中造成热量损失的两个主要的因素。

根据石灰的煅烧需要和回转窑的煅烧特性，为了提高热效率，有效地利用废气余热。在回转窑的进料端，采用竖式预热器装置。通过废气余热，对物料进行煅烧前期的换热、蓄热准备（烘干、预热、预分解）。使物料进入回转窑后，能够在较短的时间内，与热烟气进行并完成强烈的热量交换。这个传热过程，以烟气的对流传热为主。

随着物料在窑内不断地向前翻滚移动，石灰颗粒开始接触火焰的辐射传热。在火焰辐射温度的作用下，物料的性质发生了化学反应。这就是通常所说的，物料从石灰石被煅烧成了石灰。

为了保证石灰的活性性质，对煅烧后的活性石灰来说，因为它具有快烧急冷的特性要求。当被烧成的石灰从离开了火焰辐射区开始，石灰的传热状态即开始发生改变，从接受气流的对流传热，窑衬、颗粒间的传导传热、火焰的辐射传热转变成向外扩散放热。晶体结构即将发生变化。

为了防止出窑后的石灰熟料在高温下发生晶体结构改变，对出窑后石灰的冷却，应在短时间内完成。竖式冷却器是比较理想的冷却容器。高热石灰在冷却器内停留约30分钟，即可在强烈的热交换中被冷却至100℃以下，从而有效地防止了晶体继续长大。这个热量交换的过程，是以散热为主的。机械风吹出和带走物料所含的热，热量通过对流传热加热空气。

对传热效果的表现，在热工理念中是以温度来体现的。所谓温度，它是表示物体冷热程度的物理量。

当物质放出一定的热或吸入到一定的热时，这个热的反应便能产生出一个量度单位（℃）。而对温度的表示结果，通常是以测量仪表来反映的。

温度有华氏温度（F）、摄氏温度（℃）和开氏温度（K）。其中，摄氏温度（℃）是目前常用的，但在国际准规定中，通常采用的是开氏温度（K）表示，开氏温度也叫绝对温度。它是把摄氏温度零下273℃作为起点的，被称之为绝对零度的温度。

如果将摄氏温度用t表示，绝对温度用T表示，则摄氏温度和绝对温度的关系是：T = t + 273.16 K 在使用或工程计算中,由于一般都采取忽略小数点后的数值，所以，常规的表现关系式被定为：T = t + 273 K。按测量方式的不同，温度测量仪表的形式可分为：接触式和非接触式两种。

根据不同的测量接触方式，测量原理又可分为：热电，温差，热敏，光学，比色等。

29

例如，热电偶是根据热电效应原理工作的，它的测温方式是通过与气流的接触，将吸收到的热能转变成电能后，通过仪表反映出温度指数的。

第五章、活性石灰的煅烧设备

活性石灰的煅烧过程，是指石灰石必须要经过一套合适的容器、一定的过程、一定的温度（热量）和时间，才能够完成向石灰的转化。

根据活性石灰的煅烧原理和传热方式的需要，活性石灰的煅烧过程，不是由某一单独的设备能够完成的。它应该是由一套系统化的设备组成的煅烧设备。如：70年代引进的KM回转窑设备，它是由竖式预热器、回转窑、竖式冷却器三大容器，排烟机、除尘器、燃烧器系统三大设备组成的活性石灰煅烧系统。

随着石灰煅烧技术的发展和需要，用来煅烧冶金炉料的窑炉很多，而用作煅烧活性石灰的窑炉型式也愈来愈多，其中，一般常见的有： a、 竖式预热器和竖式冷却器的回转窑 b、 带炉篦子式回转窑 c、 冷却筒式回转窑 d、 新型竖窑 e、 双（套）筒竖窑 f、 并流蓄热式竖窑 g、 逆流筒机械化混料立窑 h、 旋转炉床窑 i、 沸腾层窑 j、 四行程煅烧炉

虽然，在不同型式的窑炉（包括一般型式的普通窑炉）上，都可以用来煅烧石灰或活性石灰。但是，在冶金行业中，特别是在大工业生产中，回转窑仍然是一种较为常见的、被广泛使用的煅烧窑炉。因为，它即可以用来煅烧耐火材料，又可以用来煅烧冶金炉料，水泥熟料等。

回转窑，是一种可以旋转的窑炉。按其煅烧工艺划分：有湿法、半干法和干法生产工艺。按煅烧性质划分：湿法以生产水泥为主，干法以生产石灰为主，而界于湿法和干法之间的半干法，是将原料破碎后，成球再煅烧，它则以生产耐火材料为主。

在煅烧活性石灰的回转窑中，窑型是各有不同的。如： a、带竖式预热器和竖式冷却器的回转窑 b、带炉篦子式的回转窑 c、带冷却筒式的回转窑。

30

这也就是说，回转窑按窑体特征划分，有窑型的不同。按窑内废气利用装置划分，则有预热装置的不同等。

一、回转窑

1） 设计与材质

对于一套回转窑系统的选型与设计,从工艺角度上讲，应该以注重掌握回转窑的热工特性为基础、结合它的热工特性去了解相关的回转窑知识。

在一套回转窑装置的设计内容中，首先应该考虑的是，回转窑与所要煅烧物质的相适应性。其中，物料衡算与热量衡算，是回转窑设计的基础。单位面积产量指标，是回转窑设计内容中重要的依据之一。

而回转窑的长度与内径之比（L/D），则更能反映回转窑的热工特性。由于回转窑筒体长度和直径对煅烧效果有直接的影响，存在着对流传热条件不同，低温传热效果不同等问题。

随着活性石灰煅烧工艺的发展，根据活性石灰产品的性质需要，在对煅烧活性石灰回转窑窑型的选用上，开始广泛地采用了以窑筒体长度较短、直径较大的窑型。

以1978年从德国克劳斯2马菲公司引进的，国内第一套带竖式预热器和竖式冷却器的回转窑为例：对回转窑筒体制造材质的选择，其钢板厚度约为20－40mm，编号为MRST37.2钢板为材料。窑筒体与大齿圈之间的连接是根据受热与膨胀的需要，采用弹簧钢板连接。

对窑体安装的基本条件，应根据设计要求，以窑体中心线与两个托轮的中心连线的夹角为60°时，为最佳状态。托轮组的数量，应考虑窑体的长度及窑筒体的材质要求而设置。

根据活性石灰产品的特性和煅烧的需要，在回转窑内不设置挡料圈，而是依靠窑两端的收口来保证料层厚度。物料在窑内的运动，则是通过窑体的安装斜度，在窑体的转动中，从高点向低点运动。窑体斜度通常是指：窑轴线的升高与窑长的比值，习惯上取窑斜线角α的正弦值Siaɑ，当窑体斜度为3 ％时，其倾斜角为1°43‵。

物料在回转窑内的运动形式，是在不考虑物料颗粒在窑壁和料层内部的滑动和颗粒大小的影响时，物料随着窑体的回转，A点处的物料由于摩擦力的作用，沿窑壁慢慢上升。当物料表面与水平面形成的角度，等于物料的静止角时，则物料颗粒在重力的作用下，将沿着料层表面滑落下来。由于回转窑有一定的倾斜度，则原在A点处物料不会在落到原处，而是向前移动一段距离，落在C点处。然后由C点重新波动到D点，二次落到E点。如此不断前进，是物料在窑内运动的理想状态。

从煅烧工艺角度上要求，我们对与回转窑相关的基本技术性能的了解内容一般有： a、 填充系数

所谓填充系数是指：在煅烧过程中，物料在窑内占有的体积与窑内有效空间体积的比率被称之为填充系数或填充率。

31

计算式：K 1、K =

0.0376?G?Qa?D?N?Y3

式中：0.0376 —— 特定系数

G —— 小时产量 Q —— 物料堆积角 a —— 窑体斜度 D —— 窑内径 N —— 窑转速 Y —— 物料容重 b、 回转窑筒体内表面积

回转窑筒体内表面积是指：回转窑筒体内，可与物料接触的，衬砖的表面面积。 计算式：F

F = π2D?2L 式中：π —— 圆周率

D? —— 窑内径

L —— 窑长

c、 窑体截面积

窑体截面积是指，回转窑筒体的某一截断面内，可与物料接触的衬砖表面面积。 计算式： S S = π2R

2

式中：π —— 圆周率

2

R—— 窑内径半径 d、单位面积产量指标

单位面积产量指标是指：回转窑在某一单位实际生产时间内，按窑体单位衬砖内表面积计的产品数量。单位为：kg/m2h 计算式：A A =

2

Gn?1000 F32