工農牌迴轉窯

迴轉窯是處理塊狀、粒狀或粉狀固體物料的氣一固反應器，為火法冶金反應器的一種，廣泛用於有色金屬冶金過程，如用於氫氧化鋁煅燒、鉛鋅礦或鋅浸出渣的處理等。

工農迴轉窯概述

迴轉窯是處理塊狀、粒狀或粉狀固體物料的氣一固反應器，為火法冶金反應器的一種，廣泛用於有色金屬冶金過程，如用於氫氧化鋁煅燒、鉛鋅礦或鋅浸出渣的處理等。

迴轉窯

工農迴轉窯操作過程

迴轉窯是以一定速度轉動的、與水平有少許傾斜角的圓筒型反應器。固體物料經給料器從窯的較高一端(窯尾)以給定速度連續加入窯內，並伴隨窯的轉動向另一端(窯頭)緩慢移動，同時發生物料的混合、升溫及各種化學反應，處理後的物料由窯頭連續排出，經冷卻後獲得產品。迴轉窯內固體物料升溫和反應所需要的熱能主要由流經物料上方自由空間的熱氣流(與物料流逆向或同向流動)所提供。通過設定在窯頭的主燒嘴噴入空氣和燃料(通常為重油或煤粉)使燃料燃燒或在另外的燃燒室內製得高溫燃燒氣體再通入窯內來獲得熱氣流。有的迴轉窯在窯身長度方向上安裝一些輔助噴嘴，噴入二次空氣和輔助原料、燃料等以改善窯內溫度分布和反應狀況。

迴轉窯內的固體物料的運動、反應機理以及窯壁、料層和氣流彼此之間的傳熱過程十分複雜，迴轉窯過程的解析是在這些問題的解析基礎上進行的。

固體物料在迴轉窯內運動規律解析加入到窯內的物料由於窯的轉動產生橫截面上的運動(滑移、表層滾落、翻落和拋落等)及混合，而窯的傾斜角又使物料在上述橫截面上的運動及混合過程中產生軸向移動。影響物料橫截面上的運動的類型和軸向移動速度的主要因素有窯的內徑d(m)、轉速N(r/rain)、傾斜角a(rad)及固體物料的安息角β(rad)等。在窯尾以一定速度連續加料的迴轉窯操作中，伴隨著上述橫向和軸向上的物料運動，窯內便形成具有一定截面填充率及從窯尾向窯頭緩慢移動的物料床層。已經有了一些基於剛體力學、能量最低原理及物料重力、摩擦力和離心力的分析來預測不同橫向運動模式及其相互轉換條件的數學模型研究。而對在一定給料速度下直接決定窯填充率的物料軸向移動速度us(m/s)，則提出了一些經驗方程，例如：us=0.0385D1N(α/β)0.85

工農迴轉窯內傳熱過程解析

迴轉窯內的傳熱機理十分複雜，如圖所示。徑向上至少可能考慮七個傳熱流量(qIj，w/m)：

(1)氣體對固體物料的輻射和對流傳熱量qgs

(2)氣體對窯內壁的輻射和對流傳熱流量qgw；

(3)暴露的窯內壁對固體物料的輻射傳熱流量qws；

(4)被物料覆蓋的窯內壁與物料間的輻射和對流傳熱流量q`ws；

(5)通過窯壁耐火材料的導熱傳熱流量qwo；

(6)由於物料在橫斷面上的混合，料層表面與內部的顯熱遷移熱流量qb；

(7)窯外壁(對環境)的散熱損失熱流量qoa。

此外，由於固體物料部分粉化產生的粉塵和固料層中反應產生的氣體進入氣相、窯內壁周期性的被物料部分覆蓋(或暴露於氣相)以及窯頭火焰區的存在等都使得傳熱過程進一步複雜化。由於氣體、物料和窯壁存在軸向溫度梯度，因此也存在著軸向上的傳熱流，但軸向上的傳熱量比徑向上的傳熱量小得多。在迴轉窯內的傳熱過程解析中，為了使模型簡化通常僅考慮徑向上的各種主要傳熱流，而軸向上只考慮由於物料移動和氣體流動引起的顯熱流動。

迴轉窯內反應過程解析迴轉窯內的反應包括固體料層中的反應、在窯頭設定燒嘴時的燃料(氣體、液體或固體)燃燒反應及其他可能發生的氣相反應。其中，固體料層中的反應依處理的物料不同而異，而同一種物料在不同溫度區間也會發生不同反應。為了對迴轉窯操作過程進行懈析，對上述各類反應須在弄清反應機理和影響反應速度的各種因素的基礎上列出巨觀動力學(即單位體積床層或窯內自由空間的反應速度)方程式。

工農迴轉窯徑向傳熱流示意

迴轉窯操作過程解析 在正常迴轉窯操作中，熱氣流通過料層上方自由空間，物料的加入、排出都是連續進行的，因此，屬於各過程參數僅是位置函式的穩態操作。在對前述三項充分研究並建立了相應計算方程的基礎上，可以開始設計迴轉窯操作過程數學模型。在數學模型中必須包括質量傳遞、熱量傳遞和巨觀動力學方程，而在對窯內的混合進行合理假定條件下，動量傳遞方程通常可以省略。至今所發表的迴轉窯操作過程數學模型，都是在固體物料床層和氣體的流動均為軸向活塞流、兩相的組成和溫度均不存在徑向梯度的假定下建立的，這樣，數學模型的設計實質上是對窯軸向上的任意截面微元體(包括料層、自由氣體空間和窯襯)分別就氣體和料層建立質量和熱量衡算方程。應該指出，質量衡算必須對每一個重要的組分分別進行，因此數學模型主體是由多個常微分方程構成的方程組。求解該方程組時，決定與窯壁有關的傳熱通量的窯內外壁溫度可套用徑向熱量平衡方程qgw一(qws+q`ws)=qwo=qoa求出，邊界條件是物料和氣體(包括燃料)的入口條件。由於各過程參數相互間的非線性關係的複雜性，必須用計算機數值法(通常採用龍格一庫塔法或有限差分法)求解聯立的常微分方程組。對於常見的氣固兩相逆流的迴轉窯操作，數學模型的求解歸結為氣固兩相的組成和溫度的兩個兩端邊界值問題，因此，從窯的一端向另一端逐段計算方法必須反覆進行，直至兩個兩端邊界條件都得到滿足。數學模型的求解結果一般表達為物料和氣流中各個組成及氣流、物料和窯的內外壁溫度等過程參數的軸向分布以及操作條件變化對這些分布的影響，從而達到對操作過程進行定量解析、迴轉窯操作或設計條件最佳化的目的。

工農迴轉窯的維修維護

迴轉窯在運轉過程中，隨著時間的延長零件將會磨損，從而降低設備運轉中可靠度，甚至影響迴轉窯的產量，為此必須借檢修機會加以恢復。根據檢修工作量大小，分大修、中修和小修。各使用廠根據迴轉窯使用和維護情況編制大、中、小修計畫。重點放在小修和中修。檢修工作可借停窯更換窯襯時進行，只有檢修傳動裝置才允許在砌磚工作結束後進行。但也應在短期內（如8-12小時）迅速完成。對於大修則需要較長時間，這時需要換窯的所有損耗零件，檢查並調整整台設備（例如： 更換窯筒體段節； 更換大齒圈、輪帶、托輪、窯頭、窯尾密封零部件等），但必須注意，在計畫停窯前，應將所有需換零部件及工具準備齊全以減少檢修時間。 迴轉窯主要零件磨損到下列程度或出現下列缺陷時就需要更換或修理： 傳動齒輪的齒厚磨損了30%或0.5模數時,或輪緣具有不可恢復的損傷時需要更換； 窯筒體段節有裂紋或局部變形時要進行修理或更換； 輪帶發現斷面磨損了 10%（這時應對其應力及剛度核算一下），或表面磨成錐形、多邊形，以及局部出現穿通裂紋時需進行更換.