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回轉窯操作手冊四--傳熱傳 熱
所謂傳熱:是指熱量自一個物體傳遞到另一個物體,或自一個物體的這一部份傳遞到另一部份的過程。 根據(jù)傳熱原理,物體之間的傳熱方式有傳導傳熱、對流傳熱和輻射傳熱三種。即: 1、 熱量從某一種部份傳到與之相鄰的部份的傳熱方式叫傳導傳熱; 它與導熱系數(shù)、熱傳遞時間、內外溫度差、傳熱面積、傳熱層厚度等因素有關。 2、 由于流體運動過程中發(fā)生相對位移而引起的熱量傳遞叫對流傳熱; 影響對流傳熱的因素有:流體的種類,液體、氣體、蒸汽。流體的性質重度、比熱、導熱系數(shù)、粘度。流體的運動方式,自然運動或強制運動,傳熱壁形狀、位置和大小等。 3、 借助熱射線傳遞熱量的過程叫輻射傳熱。 它是由熱能部份轉變成輻射能。這個轉變過程主要取決于溫度,溫度越高輻射出的能量越大。凡是絕對零度以上的物體都能輻射出熱量,也可以得到熱量。最終是低溫物體從高溫物體上得到了熱量。 在煅燒活性石灰的回轉窯系統(tǒng)內,熱量交換的過程一般包括: 1、 火焰煙氣對物料表面的輻射傳熱。 2、 火焰煙氣對物料表面及窯壁的對流傳熱。 3、 窯壁對物料表面的輻射及傳導傳熱。 4、 物料顆粒之間及顆粒內部的傳導傳熱。 在回轉窯煅燒系統(tǒng)中,物料在豎式預熱器內的傳熱,是靠吸收氣流中的熱,以對流傳熱方式進行的。物料在回轉窯內,主要是靠吸收火焰的輻射熱進行分解及燒成的。這也是石灰煅燒過程中最重要的傳熱方式。 通過窯體的轉動,促使物料不斷地翻落滾動,可以達到強化物料與氣流之間傳熱的目的。這是回轉窯較之其它窯型相比,所特有的優(yōu)點之一。而冷卻器的熟料與空氣之間的換熱,是以對流的形式進行的。這時的熱量交換已成為散熱傳熱。 為此,在活性石灰的煅燒過程中,根據(jù)帶豎式預熱器的回轉窯的性能特點,按傳熱方式的不同,在煅燒系統(tǒng)內,已基本上形成或劃分出了預熱、燒成和冷卻三個煅燒工藝階段,它們通常被稱之為三個煅燒階段或三個煅燒工作帶。實際上也就是三個不同的傳熱表現(xiàn)階段。而在一般的回轉窯中,各煅燒階段通常會被劃分為:預熱、分解、燒成和冷卻四個階段。 在煅燒過程中,對回轉窯內所謂三帶的劃分,應根據(jù)煅燒工藝要求而設定,也就是說,在回轉窯內,對三帶的劃分是沒有嚴格的界限要求的。 由于活性石灰有粒度和活性性能的要求,結合回轉窯內較為復雜的熱交換過程。在對回轉窯的選擇上,一般多以短而粗的窯型為主。如44×4.2m窯型,50×4.2m窯型等。這是因為,物料在回轉窯內的填充率(填充系數(shù))通常是比較低的,一般在8 %左右。它們能接受到的輻射傳熱面、與煙氣的傳熱接觸面都比較小。當窯尾煙氣溫度達到1000℃左右時,傳熱方式以輻射為主,對流、傳導為輔。物料的最高受熱點在物料的表面。又因襯磚的傳導傳熱,物料的最低受熱點,卻是料層的中間部分。 根據(jù)傳熱的原理來分析回轉窯內,襯磚對物料傳熱的影響因素有: 1、 已暴露的襯磚表面直接向物料進行輻射換熱。 2、 末暴露的襯磚表面,首先以導熱方式,將蓄積的熱量傳遞給物料。 3、 其次是與固體顆粒間的輻射換熱和對流層導熱。 由于襯磚內外表面存在溫度差,熱量從外表面?zhèn)髦羶缺砻妫⒁暂椛浜蛯α鞣绞较蛑車橘|散熱。與此同時,在回轉窯的傳熱、換熱過程中,熱量的損失也是較大的。其中,廢氣余熱和回轉窯筒體散熱,是傳熱過程中造成熱量損失的兩個主要的因素。 根據(jù)石灰的煅燒需要和回轉窯的煅燒特性,為了提高熱效率,有效地利用廢氣余熱。在回轉窯的進料端,采用豎式預熱器裝置。通過廢氣余熱,對物料進行煅燒前期的換熱、蓄熱準備(烘干、預熱、預分解)。使物料進入回轉窯后,能夠在較短的時間內,與熱煙氣進行并完成強烈的熱量交換。這個傳熱過程,以煙氣的對流傳熱為主。 隨著物料在窯內不斷地向前翻滾移動,石灰顆粒開始接觸火焰的輻射傳熱。在火焰輻射溫度的作用下,物料的性質發(fā)生了化學反應。這就是通常所說的,物料從石灰石被煅燒成了石灰。 為了保證石灰的活性性質,對煅燒后的活性石灰來說,因為它具有快燒急冷的特性要求。當被燒成的石灰從離開了火焰輻射區(qū)開始,石灰的傳熱狀態(tài)即開始發(fā)生改變,從接受氣流的對流傳熱,窯襯、顆粒間的傳導傳熱、火焰的輻射傳熱轉變成向外擴散放熱。晶體結構即將發(fā)生變化。 為了防止出窯后的石灰熟料在高溫下發(fā)生晶體結構改變,對出窯后石灰的冷卻,應在短時間內完成。豎式冷卻器是比較理想的冷卻容器。高熱石灰在冷卻器內停留約30分鐘,即可在強烈的熱交換中被冷卻至100℃以下,從而有效地防止了晶體繼續(xù)長大。這個熱量交換的過程,是以散熱為主的。機械風吹出和帶走物料所含的熱,熱量通過對流傳熱加熱空氣。 對傳熱效果的表現(xiàn),在熱工理念中是以溫度來體現(xiàn)的。所謂溫度,它是表示物體冷熱程度的物理量。 當物質放出一定的熱或吸入到一定的熱時,這個熱的反應便能產(chǎn)生出一個量度單位(℃)。而對溫度的表示結果,通常是以測量儀表來反映的。 溫度有華氏溫度(F)、攝氏溫度(℃)和開氏溫度(K)。其中,攝氏溫度(℃)是目前常用的,但在國際準規(guī)定中,通常采用的是開氏溫度(K)表示,開氏溫度也叫絕對溫度。它是把攝氏溫度零下273℃作為起點的,被稱之為絕對零度的溫度。 如果將攝氏溫度用t表示,絕對溫度用T表示,則攝氏溫度和絕對溫度的關系是:T = t + 273.16 K 在使用或工程計算中,由于一般都采取忽略小數(shù)點后的數(shù)值,所以,常規(guī)的表現(xiàn)關系式被定為:T = t + 273 K。按測量方式的不同,溫度測量儀表的形式可分為:接觸式和非接觸式兩種。 根據(jù)不同的測量接觸方式,測量原理又可分為:熱電,溫差,熱敏,光學,比色等。 例如,熱電偶是根據(jù)熱電效應原理工作的,它的測溫方式是通過與氣流的接觸,將吸收到的熱能轉變成電能后,通過儀表反映出溫度指數(shù)的。
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