水泥回轉(zhuǎn)窯的熱力學分析

對水泥回轉(zhuǎn)窯進行熱力學分析，可得出回轉(zhuǎn)窯內(nèi)窯長方向物料溫度的分布情況，研究高溫狀態(tài)下物料發(fā)生化學反應(yīng)的反應(yīng)速率。通過熱力學分析，從而為水泥窯的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、操作優(yōu)化提供理論依據(jù)。

對質(zhì)量守恒分析可知，在水泥窯不同的區(qū)域內(nèi)物料由于化學反應(yīng)的不同可能影響到物料填充率的變化。此外由于回轉(zhuǎn)窯是一個旋轉(zhuǎn)的圓柱體，物料的運動狀態(tài)會影響到物料的溫度分布和混合程度，進而引起化學反應(yīng)速率的變化。

對能量守恒分析可知，窯內(nèi)存在氣體對物料和窯襯的輻射和對流傳熱，同時窯內(nèi)的物料與氣體和窯襯之間也有輻射和對流傳熱。窯襯可將熱量輻射傳導給物料，同時熱量也有一部分透過耐火材料和窯皮傳到外界空氣中而失散掉。因此，窯皮厚度會對傳熱產(chǎn)生影響。

水泥工業(yè)的化學反應(yīng)都是非均相過程，受溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)顆粒大小等因素的影響。在實際生產(chǎn)中，大約只有20%的反應(yīng)能作為等溫條件下的反應(yīng)。其次，物料在窯內(nèi)處于堆積狀態(tài)，氣流和耐火材料對物料的傳熱面積非常小，碳酸鈣分解窯吸收大量的熱，因此回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的碳酸鈣分解速度主要取決于傳熱過程，而不是化學反應(yīng)過程。

熱力學分析在窯頭用煤量過多的問題上也有所發(fā)現(xiàn)。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)固相反應(yīng)、液相燒結(jié)等反應(yīng)速率較慢，為提供反應(yīng)速率，必須提高窯內(nèi)的熱力學強度，因此增大窯頭用煤量就成為一種必然的選擇。

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