李良元

（西寧特殊鋼股份有限公司 加工分廠，青海 西寧 810005）

0 引言

鉬精礦回轉窯內反應過程十分復雜，既有物料內部的物理化學反應，又有窯內氣體流動、燃料燃燒和傳熱，且影響窯內熱工過程的因素很多[1-3]，若要改進回轉窯設計，優(yōu)化焙燒工藝操作，都必須借助回轉窯的熱量平衡和物料平衡來進行評估，因此需要對回轉窯的熱工過程進行綜合測試。通過對回轉窯的熱工測定，我們可以了解回轉窯的物料燒損和能量利用狀況，編制相應的熱平衡表，再對測試結果進行分析，結合回轉窯的熱工操作、窯體結構等具體情況，可以從中得到有價值的節(jié)能經驗并提出節(jié)能措施。

1 熱工測試

表1 測定對象基礎調研

表2 測試數(shù)據(jù)記錄表

1.1 測定對象的確定

本次測試對象為某焙燒車間1#回轉窯，其基礎情況如表1所示。

1.2 測試方法及測試數(shù)據(jù)（見表2）

2 熱平衡計算

本次熱工測試中熱平衡測定與計算方法以《中華人民共和國有色金屬行業(yè)標準》YS/T124-1.1-94《回轉窯熱平衡測定與計算方法》為依據(jù)，并根據(jù)測試窯的特點進行了適當調整。

2.1 熱收入相

2.1.1 燃料化學熱

式中：QC——每小時燃料煤帶入的化學熱，kJ/h

qc——原料煤的低位發(fā)熱量，kJ/kg

mc——原料煤的小時投入量，kg/h

2.1.2 化學反應熱

式中：Mm——鉬精礦投入摩爾數(shù)，mol；

ΔH——鉬精礦氧化反應熱效應，J/molS2。

2.2 熱支出相

2.2.1 出窯物料帶出熱

式中：Co——氧化鉬比熱容，kJ/kg·℃；

qo——出窯物料量中氧化鉬量，kg/h。

2.2.2 煙氣帶出熱

式中：Vf——窯尾煙氣流量，m3/h；

Cf——窯尾煙氣比熱容，kJ/m3·℃；

te——環(huán)境溫度，℃。

2.2.3 窯體散熱量按圖1所示，分成幾段計算，

圖1 回轉窯散熱分段計算示意圖

式中：qi——測定體系分段部位的表面熱流量，kJ/m2·℃；

ti——測定體系分段部位的表面平均溫度，℃；

εi——測定體系分段部位的表面黑度，統(tǒng)一取0.35；

αi——測定溫度段的對流換熱系數(shù)，kJ/(m2·h·℃)。

2.2.4 窯門溢氣散熱

Qs=Vs·Cs（ts－th）

2.2.5 其他熱損失

通過上述計算得到了鉬精礦焙燒回轉窯的熱量收支情況，如表3所示。

表3 回轉窯熱量收支平衡表

3 熱平衡測定結果分析與建議

由熱平衡計算可知，此回轉窯實際回收率為96%，燃料消耗量為93.75kg/h,單位產品燃料消耗耗為275kg/噸礦，絕大部分支出項熱量由煙氣及窯體散熱帶出，該回轉窯在節(jié)能降耗方面上還有很大潛力可挖。

通過熱平衡計算，揭示了鉬精礦回轉窯的熱量分配情況，在熱量支出項中：

3.1 出窯物料帶走的熱量

焙燒物料的出窯溫度為776℃，這部分熱量占到了總支出的3.2%，回收這部分熱量對降低能耗也有一定的意義。為了回收這些熱量，可以采用高效的氣化冷卻系統(tǒng)，在冷卻出窯物料的同時加熱氣體，然后利用加熱后的的氣體進行諸如對入窯物料閃蒸干燥之類的生產操作，也可以直接利用這部分熱量加熱入窯空氣。

3.2 煙氣帶出熱

計算顯示，煙氣帶出的熱量占到了總熱支出的大部分（約占熱支出的56%）。在保證窯內溫度能夠滿足焙燒工藝水平的基礎上，采取有效措施對這部分熱量進行回收有重要意義。在回轉窯尾部設置余熱換熱器或者余熱鍋爐均是回收利用煙氣中的余熱的有效方法。這就需要深入分析窯內溫度分布，合理設置焙燒氣體參數(shù)，使窯內各段溫度保持在一個合理范圍內。

3.3 窯體表面散熱損失

由熱平衡計算可知，窯體表面散熱占總熱耗的33.3%，這部分熱量相比較其他爐窯而言有些偏高，為了降低這部分熱耗可以從減少窯體散熱的傳熱系數(shù)方面進行考慮，一般來說一定的爐體結構對應著一定的產能，所以產能大小確定以后其窯體結構便以確定。但是，在不改變窯體結構的情況下（即不改變窯的內外徑），可以在耐火材料層進行適當改造，這對節(jié)能降耗有相當重要的意義。

［1］稀有金屬編輯委員會.稀有金屬手冊：下冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1995，12：34-40.

［2］黃培云.粉末冶金原理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1982，11：20-23.

［3］徐潤澤.粉末冶金結構材料學[M].長沙：中南工業(yè)大學出版社，1998，12：50-53.