回转窑筒体结构组成

    1 窑型

所谓窑型是指筒体各段直径的变化。按筒体形状有以下几种窑型：

(1)直筒型：制造安装方便，物料在窑内移动速度较均匀一致，操作控制较易掌握，同时窑体砌造及维护较方便。

(2)热端扩大型：加大单位时间内燃烧的燃料量及传热量，在原窑直径偏小的情况下，扩大热端将相应提高产量，适用于烧成温度高的物料。

(3)冷端扩大型：便于安装热交换器，增大干燥受热面，加速料浆水分蒸发，降低热耗及细尘飞损，适用于处理蒸发量大、烘干困难的物料。

(4)两端扩大型：中间的填充系数提高，使物料流动的机会减少，还可以节约部分钢材；还有单独扩大烧成带或分解带的“大肚窑”，这种窑型易挂窑皮，在干燥带及烧成带能力足够时，可以显著提高产量。但这种窑型操作不便。

目前国内外发展趋势仍以直筒型窑为主，而且尺寸向大型方面发展。其他有色金属工业用回转窑(还原、挥发、硫化精矿焙烧、氯化焙烧、离析、烧结转化等)多采用较短的直筒窑。其主要原因有：①焙烧温度一般几百度，而排烟温度偏高，以便回事挥发物或防止烟气中的腐蚀介质在温度降低后腐蚀收尘系统。②一般需要对有害杂质进行脱出程度为指标，对窑的热效率要求不是很高。

因此，本设计的窑型为直筒型窑最佳。

    2长径比

    窑的长径比有两种表示方法。一是筒体的有效长度L（一般即为全窑长，带多筒冷却机的窑则在窑长中扣除筒体长的出料口至窑口这段附加长度）与筒体内径D（变径窑为筒体平均内径）之比；另一是L与窑平均有效直径之比。L/D便于计算，L/能更确切反映出窑的热工特点。为区别计算，称L/为有效长径比。

     (m)

式中:F—窑的内表面积，F=π∑D1L1（m2）；

        D1，L1—窑各段砌砖后的有效直径及相应段长度（m）。

窑的用途、喂料和加热方法确定后，首先需确定窑的长径比。影响长径比的主要因素是烧成温度、热耗和喂料方法。如喷入法氧化铝孰料窑与流入法水泥窑相比；虽然原料水分和反应过程相似，由于前者干燥过程短，并且烧成温度，热耗略低，长径比就小得多[14]。

确定长径比首先要能保证窑内反应过程的完成，并考虑窑尾蒸发水、电收尘操作等的要求，保证适当的窑尾废气温度。煅烧延迟焦的碳素窑宜长些。长径比过大，会增加投资。同类窑的长径比还与窑直径有关，小窑取小值，大窑取大值，以保持窑的直径扩大后热工性能的相似。对于煅烧偏钛酸的钛白回转窑来说宜短而粗，业上的转窑内径从1.0～4.2米不等，根据直径大小，长度与直径比一般为12：1～20：1，直径小的比例大些，直径大的比例小些[6]。

根据所设计的两条生产线，每条生产线的回转窑偏钛酸煅烧生产的钛白粉为年产为1.5万吨，为中型回转窑。故设定的长径比为18.5：1最佳。

    3支承档数

    支承档数是回转窑的转的支承装置的个数，它的确定与回转窑筒体的长径比有关，如下表2.1所示[15]。

表2.1  回转窑筒体长径比与支承档数的关系

   4跨度

随着制造、安装技术的发展，窑的跨度逐渐增大[16]。根据对现有窑的统计分析，各部分跨度按图2.2关系确定。

图2.2  回转窑筒体的跨度

   窑头悬伸段l1，为使第一挡避开烧成带而位于冷却带下，l1不宜过长，因为l1过长即等于缩短了窑的有效长度。令D为筒体内径，l1=（1.2～1.5）D。对于高温带温度低于六、七百度的低温窑及高温带一直延伸到窑口的离析窑，l1不受上述，可取较大值，以利于各档反力弯矩接近一致。

    窑尾悬伸段l4，由于窑尾端温度低，窑村较薄甚至无窑村，l4可长一些，这样有利于使中间各档的反力弯矩接近。取l4=（2～3）D。

    预热段跨度l2=（5～5.5）D。

    烧成带l3，因烧成带筒体温度高，钢板、衬砖等各项载荷往往较大，所以跨度不宜太大。烧成带l3=（5～6）D。

在回转窑简体纵向支承分配方面，即筒体的跨距分布，主要应考虑筒体表面温度和附加弯曲应力的因素。根据所设计采用三档支承。窑头窑尾支点位置基本不变，第二档支承位置的确定非常重要。目前预分解窑入窑物料分解率可达90％以上，出窑物料温度一般在 1350～1400C，烧成带长度约占回转窑长度的50％左右，窑筒体高温区域长。从实际生产情况看，窑皮长度约为5.5～6D，窑皮之后的简体表面温度很高，实际生产中，因为增产而强化窑内煅烧造成窑皮后的简体表面温度经常在400℃左右。若使第二档支承位置处于高温区域，容易造成轮带与筒体垫板之间的间隙不当，或即使有合适的间隙但因操作不当，当窑升温速度过快而产生筒体“缩颈”，严重影响回转窑的正常运转。

根据上面介绍设计其跨度如下：窑头悬伸段取1.25D，预热带5.5D，烧成带2.5D，窑尾悬伸段2.75D。

    5冷却机以及干燥机

冷却机和干燥机的长径比一般小于12，采用两档支承。确定两端悬伸长度时，主要考虑使两档反力接近相等。一般取lm=（0.56～0.6）L。在确定lh、lm、lt的具体尺寸时，根据等反力原则，根据冷却机和干燥机载荷情况予以调整。冷却机和干燥机筒体与回转窑相比，由于载荷轻、跨度小以及对截面刚度要求稍低，直径相同时，其筒体厚度比窑薄。当工作条件较差时（如物料对筒体磨损严重），一般可增加2mm。长度较短时，可适当减薄。

表2.2  冷却机干燥机筒体厚度与直径的对照