,1158 北京科技大学学报 第33卷 会快速反应，并在短时间内反应完全，反应过程中吸 1800 收大量的热量；而二氧化硅与氧化钙的反应后期受 一窖气温度，0.162kg -·-料层温度，0.162kg 物料浓度的影响明显大于温度的影响，质量分数变 --窑气温度.0154kg 1400L -…料层温度，0.154kg 化缓慢.(3)氧化铁和氧化铝的质量分数变化过程 ·…窑气温度，0.147kg 兰 是烧结主要反应过程，氧化铁和碳酸钠的开始反应 1000/ …料层温度，0.147kg 温度明显低于氧化铝与碳酸钠的反应，从二者的反 600 应活化能的比较也可以得到相同的结果，而随着温 度的升高，后者的反应速率明显快于前者， 20 40 60 80 100 窑长fm 80 -…-二氧化硅！ 一一碳酸钙 图5不同喷煤量(1kg熟料)下窑气，料层的轴向温度分布 ·…氧化铁 Fig 5 Axial temperature distrbutions of gas and soli in the motary 一-氧化铝 一水分 kiln at different masses of pulverized coal per kilogram clinker 40 1 100 20 1 --氧化铝，0.162kg化 80 一水分.0.162kg 0 20 40 60 80 …氧化，0.154kg 密长m 60 ·水分，0.154kg -…氧化铝，0.147kg 图4绕结过程中物料各主要成分的质量分数随窑长的变化 --水分，0.147kg 40 Fig4 Changes of solil mass fraction w ith kin length in a sntering clicker process 为了研究煤粉喷入量对回转窑内传热过程及物 20 40 60 80 料各成分的化学反应过程的影响规律，本文分别在 窑长m 煤粉喷入量为0.147、0.154和0.162kg(1kg熟料) 图6不同喷煤量(1kg熟料)下水分、氧化铝的质量分数变化 的情况下，同时保持其他参数不变，计算了在不同的 Fig 6 Changes in mass fraction of water and alm na in the otary 喷煤量下窑气和物料温度随窑长变化的规律，以及 kiln at different masses of pu lverized coal per kilogram clinker 窑内水分蒸发反应和氧化铝烧结反应的变化规律， 如图5和图6所示.从图5中可以看到，窑气和物 物料过烧，出现物料的液化现象，降低回转窑的使用 料温度随着喷煤量的增加而升高，并且喷煤量对分 寿命，同时不能充分利用窑长，降低窑的使用效率. 解、烧结段的温度影响较大，对窑气出口温度及物料 4结论 出口温度的影响较小，图6表明，物料温度的升高 加快了水分的蒸发反应及氧化铝烧结反应，但对水 (1)窑气、内壁面和物料温升曲线相似，窑气温 分的蒸发影响较小，而对氧化铝反应的影响较大，同 度的变化决定了内壁面和物料的温度变化，同时物 时可以看到在物料温度较高时，氧化铝反应很快，反 料温度对内壁面温度变化有明显影响， 应后期由于氧化铝转化率及物料温度的限制，质量 (2)烧结AkO3和FeO3反应是熟料烧结的主 分数变化缓慢. 要反应，同时烧结Ab03反应是熟料回转窑窑内物 在不同煤粉喷入量中，当煤粉喷入量为 料烧结质量的标志，窑内物料各成分的反应速率随 0.147kg(1kg熟料)时，氧化铝反应在85m左右完 温度的升高而增大，烧结反应在85m左右处完成较 成，而此时物料温度分布既能够保证烧结反应完全， 为合理 也可以合理的利用回转窑自身的长度，达到节约能 (3)在低温区段，窑气、物料和壁面之间的对流 源的目的，如果温度进一步降低，会出现欠烧的可 换热在总的热交换过程中起主导作用；而随着温度 能：对当前实际生产中煤粉喷入量为0.154kg(1kg 的不断升高，窑气、物料和壁面之间的辐射换热所占 熟料时，虽能够满足生产要求，但从计算结果看，窑 的比例逐渐增大，并成为换热的主导方式， 气及物料的温度仍偏高，对节能生产不利；在煤粉喷 (4)喷煤量的变化对分解、烧结带的影响明显 入量为0.162kg(1kg熟料)的曲线情况下物料的烧 超过其他各带区，因此不可任意调整喷煤量，以免发 成完成位置发生在80m处，处于高温带，可能会导致 生窑内过烧或欠烧北 京 科 技 大 学 学 报 第 33卷 会快速反应‚并在短时间内反应完全‚反应过程中吸 收大量的热量；而二氧化硅与氧化钙的反应后期受 物料浓度的影响明显大于温度的影响‚质量分数变 化缓慢．（3）氧化铁和氧化铝的质量分数变化过程 是烧结主要反应过程‚氧化铁和碳酸钠的开始反应 温度明显低于氧化铝与碳酸钠的反应‚从二者的反 应活化能的比较也可以得到相同的结果‚而随着温 度的升高‚后者的反应速率明显快于前者． 图 4 烧结过程中物料各主要成分的质量分数随窑长的变化 Ｆｉｇ．4 Ｃｈａｎｇｅｓｏｆｓｏｌｉｄｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｗｉｔｈｋｉｌｎｌｅｎｇｔｈｉｎａｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｃｌｉｃｋｅｒｐｒｏｃｅｓｓ 为了研究煤粉喷入量对回转窑内传热过程及物 料各成分的化学反应过程的影响规律‚本文分别在 煤粉喷入量为 0∙147、0∙154和 0∙162ｋｇ（1ｋｇ熟料 ） 的情况下‚同时保持其他参数不变‚计算了在不同的 喷煤量下窑气和物料温度随窑长变化的规律‚以及 窑内水分蒸发反应和氧化铝烧结反应的变化规律‚ 如图 5和图 6所示．从图 5中可以看到‚窑气和物 料温度随着喷煤量的增加而升高‚并且喷煤量对分 解、烧结段的温度影响较大‚对窑气出口温度及物料 出口温度的影响较小．图 6表明‚物料温度的升高 加快了水分的蒸发反应及氧化铝烧结反应‚但对水 分的蒸发影响较小‚而对氧化铝反应的影响较大‚同 时可以看到在物料温度较高时‚氧化铝反应很快‚反 应后期由于氧化铝转化率及物料温度的限制‚质量 分数变化缓慢． 在不 同 煤 粉 喷 入 量 中‚当 煤 粉 喷 入 量 为 0∙147ｋｇ（1ｋｇ熟料 ）时‚氧化铝反应在 85ｍ左右完 成‚而此时物料温度分布既能够保证烧结反应完全‚ 也可以合理的利用回转窑自身的长度‚达到节约能 源的目的‚如果温度进一步降低‚会出现欠烧的可 能；对当前实际生产中煤粉喷入量为 0∙154ｋｇ（1ｋｇ 熟料 ）时‚虽能够满足生产要求‚但从计算结果看‚窑 气及物料的温度仍偏高‚对节能生产不利；在煤粉喷 入量为 0∙162ｋｇ（1ｋｇ熟料 ）的曲线情况下物料的烧 成完成位置发生在 80ｍ处‚处于高温带‚可能会导致 图 5 不同喷煤量 （1ｋｇ熟料 ）下窑气、料层的轴向温度分布 Ｆｉｇ．5 Ａｘｉａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｇａｓａｎｄｓｏｌｉｄｉｎｔｈｅｒｏｔａｒｙ ｋｉｌｎａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍａｓｓｅｓｏｆｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌｐｅｒｋｉｌｏｇｒａｍｃｌｉｎｋｅｒ 图 6 不同喷煤量 （1ｋｇ熟料 ）下水分、氧化铝的质量分数变化 Ｆｉｇ．6 Ｃｈａｎｇｅｓｉｎｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒａｎｄａｌｕｍｉｎａｉｎｔｈｅｒｏｔａｒｙ ｋｉｌｎａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍａｓｓｅｓｏｆｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌｐｅｒｋｉｌｏｇｒａｍｃｌｉｎｋｅｒ 物料过烧‚出现物料的液化现象‚降低回转窑的使用 寿命‚同时不能充分利用窑长‚降低窑的使用效率． 4 结论 （1） 窑气、内壁面和物料温升曲线相似‚窑气温 度的变化决定了内壁面和物料的温度变化‚同时物 料温度对内壁面温度变化有明显影响． （2） 烧结 Ａｌ2Ｏ3和 Ｆｅ2Ｏ3反应是熟料烧结的主 要反应‚同时烧结 Ａｌ2Ｏ3反应是熟料回转窑窑内物 料烧结质量的标志‚窑内物料各成分的反应速率随 温度的升高而增大‚烧结反应在 85ｍ左右处完成较 为合理． （3） 在低温区段‚窑气、物料和壁面之间的对流 换热在总的热交换过程中起主导作用；而随着温度 的不断升高‚窑气、物料和壁面之间的辐射换热所占 的比例逐渐增大‚并成为换热的主导方式． （4） 喷煤量的变化对分解、烧结带的影响明显 超过其他各带区‚因此不可任意调整喷煤量‚以免发 生窑内过烧或欠烧． ·1158·