建筑材料热工设备
过程装备与控制工程系 严晗
第一章 水泥回转窑
回转窑系统的设计计算
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回转窑系统的设计计算的主要内容，是根据 原料和燃料情况，生产的水泥品种和质量，工厂 的自然条件和生产规模等来确定窑的类型和尺寸 ，或对已建成的窑进行产量标定，以及计算单位 产品的燃料消耗量，回转窑系统的重要配套设备 ，如冷却机、预热器、分解炉、煤磨、收尘器、 喂料装置及通风设备等也要在窑的产量和燃料消 耗量确定后进行设计计算。
的关系应符合下式：
L=23 Di -20
3、北京建材院提出的计算NSP窑的生产能力公式：
G ? KD2.52 L0.762
式中： G——熟料小时产量，t/h； K——系数，K=0.114～0.119。
4、南京化工学院推荐公式
1986年，南京化工学院汇总了世界上54个国家，从1951 年到1984年投产的617台各悬浮预热器和分解窑的生产数据或 设计资料，利用微机进行产量回归分析，得到了旋风预热器 窑、立筒预热器窑和预分解窑三组产量计算公式。参见P109 表2-29。
然后根据图可推导得到各项指标与窑尺寸的相关关系。 参见P111表2-30，9个公式。
6、窑的长径比与窑径的关系：
悬浮预热器窑：
L / Di ? 21.09 Di? 0.002208
立筒预热器窑
L / Di ? 17.72 Di?0.04162
预分解窑：
L / Di ? 15.36 Di?0.07923
1、单位容积产量：
mv
?
24G
?
4
Di2 L
（t/m3日）
2、单位表面积产量：
mF
3、单位截面积产量：
?
1000G
?Di L
（kg/ m2h）
mA
?
G
?
4
Di2（t/ m2h）4、单位熟料产量指标与窑径的关系：
根据国内外大量已投产的统计资资，计算各窑的单位 产量指标，再建立与窑内径之间的关系，可以作成以上三 项指标与窑直径的关系。
本课程介绍常用的几个计算式：
1、日本水泥协会推荐的公式：
G ? KD1.5 L
式中： G——窑的小时产量，t/h；
D——窑烧成带筒体内径，m； L——窑有效长度，m； K——系数，因窑型而异，见P108表2-28。
对这个公式，可以从理论上略加分析，即窑的烧成能力主要与气
固传热有关，而传热量又大体与窑内表面积成比例，即 G ? ?DL ，
加上直径大的窑使气体辐射率提高，促进了换热，也增大了产量，统
计认为 G ? D1.5 L ，而系数K是根据实际值所作的修正。
2、日本池田提出的计算SP窑生产能力的公式：
G ? 1.425Di2.88
式中： G——熟料小时产量，t/h；
Di ——回转窑烧成带衬砖内径，m；
为了反映窑长度的影响，该式还附带要求窑长L与内径 Di
3、标定的方法
（1）根据公式计算： 可以根据同类型窑的理论与经验公式计算，如前所述计
算窑产量的公式很多，标定时，应进行多个公式的计算，一 般以各公式计算的平均值确定为标定产量。
（2）根据同类型同规格窑产量标定
可根据国内外已投产的同类型同规格窑的实际产量进行 标定，最好是综合多家厂生产数据，一般也采用平均值。
同时应结合国内生产条件和生产厂实际情况进行综合考 虑。
3、计算公式与实际产量综合标定
在进行产量标定时，还可采用公式计算与实际生产 产量相结合的办法进行标定，一般也取平均值。
四、回转窑系统热耗与热平衡计算
（一）窑的热耗、发热能力和热负荷 （1）回转窑烧成系统热耗分析
1、热平衡计算的目的
进行热平衡计算的主要目的： ?是对新建窑确定燃料消耗量，计算单位熟料热耗； ?对生产窑分析系统热工技术性能，为优质、高产、低耗 及节能技改提供科学的依据。
一、回转窑筒体尺寸与产量的关系
影响回转窑产量的因素很多，如窑的类型和尺寸 、冷却机、预热器和分解炉等设备的配套情况，原燃 料成分和质量、熟料的品种、操作水平，运转率等。 但是，就窑本身来说，决定其产量的直接因素是窑的 规格尺寸，即其直径和长度，而其他因素相对来说是 客观可变的，只能随条件不同而使窑的生产能力在一 定范围内波动。窑产量与其尺寸的函数关系，目前还 不能通过理论推导来求得，可行的方法是通过对大量 的实际生产数据进行统计分析，建立一些实用的相关 关系。即经验公式。
2、单位熟料热耗
窑的单位熟料热耗是指窑系统生产单位熟料产量的实际烧 成热耗。
由于熟料在煅烧过程中，损失了大量的热量，如废气带走 的热焓，窑体向外界散失的热量等，因此，窑的实际热耗比理 论热耗高得多。
单位熟料热耗的实际热耗，由下式计算：
? ? QrR ? mr QDyW ? Mr QDyW / 1000G （kJ/kg熟料）
2、产量标定的要求
产量的标定应在确保优质、低消耗，长期安全运转 的情况下，窑所能达到的合理产量，如果对窑的产量标 定过低或过高，均会使整个系统不配套、生产操作出现 不平衡。
标定过低，在设计计算其他附机设备时，可能出现 选型小，在投产后会出现限制窑生产能力的发挥。
标定过高，附机选型可能出现偏大，而窑实际产量 达不到，造成设备能力的浪费。同时给窑生产达标带来 困难。
7、窑尺寸的计算公式：
Di ? 0.096mF / mv
L ? 24mA / mv L / Di ? 250mA / mF
（m） （m）
三、回转窑产量的标定
回转窑的产量是确定工厂生产规模、原料、燃料消耗定 额，和全厂设备选型设计的依据，是水泥厂工艺设计的重要 指标。
1、产量标定的意义
正如前面所论述的，除了窑的类型和尺寸外，影响回转 窑产量的因素很多，特别是近年来，随着生料预均化系统的 完善，悬浮预热器窑与窑外分解窑技术的发展，计算机控制 过程的广泛应用，和科学管理的加强，使窑的单位产量指标 有所提高，因此对设计中已确定的回转窑，必须进行产量的 标定。
5、我国水泥工业设计院，根据国内窑的生产资料统计，推 荐的湿法窑生产能力计算公式：
（因湿法窑不在发展之列，略）。
二、回转窑筒体尺寸的确定
对于新设计窑或旧窑改造时，必须合理地确定窑的规 格尺寸（直径、长度或长径比）。
窑的类型和规格尺寸不同，则窑的单位产量指标也不 尽相同，目前，确定窑尺寸时，一般是根据选取合理的单 位熟料产量指标计算窑尺寸。