一种钛白煅烧回转窑蓄热传热的计算方法技术

本发明专利技术涉及一种钛白煅烧回转窑蓄热传热的计算方法，将回转窑沿长度方向等分成若干段，分别对各段进行蓄热传热计算，计算初始段为回转窑固体物料入料端或固体物料出料端，每段内的蓄热传热计算：式中，R

【技术实现步骤摘要】
一种钛白煅烧回转窑蓄热传热的计算方法


[0001]本专利技术属于工业炉窑领域，尤其涉及一种钛白煅烧回转窑蓄热传热的计算方法。

技术介绍

[0002]生产钛白粉通常采用回转窑，回转窑最早用于水泥生产，1924年，英国人J阿斯普专利技术了土立窑用于水泥生产，间歇操作式的土立窑得到了广泛使用；1983年，德国狄茨世专利技术了连续操作的多层立窑；继而回转窑在1985年由英国人兰萨姆专利技术，并将回转窑投入到生产之中，实现了快速的生产，获得了良好的经济效益。更多的人投入到回转窑的研究之中，回转窑的应用也更加广泛，很多产业都开始使用回转窑来进行生产，并在这些生产中凸显了回转窑的重要性，继而成为企业生产设备中的核心设备。回转窑广泛应用在冶金、建材、化工、环保等领域中，其工作原理是回转窑圆筒容器不断地作回转运动，使得回转窑内的物料也不断地翻滚运动，在高温烟气的作用下，物料翻滚过程中暴露的新表面不断地与高温烟气进行传热传质，进而发生化学反应。在这个过程中，系统热量来源为高温烟气。由于回转窑的转动作用，固体物料在回转窑转动作用下从窑尾向窑头移动，在回转窑的横截面上，总存在与气体物质接触的气侧墙和与固体物料接触的固侧墙，气侧墙与固侧墙相互转换。由于物料的吸热和烟气的加热作用，气侧墙和固侧墙之间存在温差，二者之间存在热量传递，这部分热量称作蓄热传热。
[0003]专利申请号CN202010046835.6，公开了一种在线预测回转窑内煅烧段烟气温度的方法及系统，该方法在确定回转窑内部热量交换等方面具有积极作用，但缺乏对确定回转窑内部蓄热传热量的计算。专利申请号CN201810882251.5，公开了一种内插直肋回转窑污泥热解系统的传热模型计算方法，该专利技术系统分析了回转窑内部的详细传热过程，但计算回转窑蓄热传热量方面存在不足。
[0004]综上所述，目前对钛白煅烧回转窑的的蓄热传热传热过程，缺乏有效的计算方法，而偏钛酸的煅烧过程最大的影响因素是加热温度，回转窑气侧墙和固侧墙钛白煅烧过程起着至关重要的作用，理清钛白煅烧回转窑内的传热过程，进行优化调整有利于提高钛白产品质量，需要开发一种有效的计算方法计算钛白煅烧回转窑蓄热传过程，为钛白煅烧回转窑工艺优化和数值模拟计算等研发提供依据。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种钛白煅烧回转窑蓄热传热的计算方法，能够可靠计算钛白煅烧回转窑内部蓄热传热量。
[0006]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种钛白煅烧回转窑蓄热传热的计算方法，将回转窑沿长度方向等分成若干段，分别对各段进行蓄热传热计算，计算初始段为回转窑固体物料入料端或固体物料出料端，每段内的蓄热传热计算：
[0008][0009]式(1)中，R
i
为回转窑内径，m；ω为回转窑转速，rad/s；λ为回转窑耐材热导率，w/(m
·
K)；为ρ为回转窑耐材密度，kg/m3；c为回转窑耐材比热，J/(kg.K)；T
WS
为回转窑固体物料侧内表面温度，℃；T
WG
为回转窑气体侧内表面温度，℃；Δ的计算式：
[0010]Δ＝0.02555ψ3‑
0.38608ψ2+1.68157ψ+1.11344
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0011]式(2)中，ψ为固体物料夹角，弧度；
[0012]根据各计算段内的蓄热传热计算得到钛白煅烧回转窑沿长度方向的蓄热传热量。
[0013]每段内的蓄热传热计算包括以下步骤：
[0014]1)收集整理每段计算需要的基础数据，该基础数据包括回转窑耐材密度、回转窑耐材热导率、回转窑外表面温度、回转窑内部物料夹角、回转窑转速、回转窑固体物料侧外表面弧长、回转窑气体侧外表面弧长，回转窑外表面轴承、回转窑内表面周长；
[0015]2)回转窑墙体温度场分布函数：
[0016][0017]式(3)中，α为回转窑耐材热扩散系数，m/s；r为回转窑墙体任意点半径，m；T
w
表示回转窑墙体任意点温度，℃；
[0018]3)确定温度场分布函数边界条件，边界条件如下：
[0019][0020][0021]式(4)中，T
WM
为回转窑内表面温度，℃，该温度为假想温度，只存在在一个极微小的薄层上，其厚度可忽略；r为回转窑墙体任意点半径，m；
[0022]式(5)中，Q
wo,A
为表面散热量，J/m2；L
wo，A
为回转窑外表面周长，m；r为回转窑墙体任意点半径，m；R0为回转窑最外侧半径，m；
[0023]4)确定假想温度层温度、回转窑固体物料侧内表面温度、回转窑气体侧内表面温度间的关系：
[0024][0025]式(6)中，ψ为固体物料夹角，弧度；
[0026]5)测量回转窑外表面温度，并计算外表面散热量：
[0027][0028]式(7)中，h
A
为回转窑外表面与环境空气间的对流换热系数，J/(m2·
h
·
℃)；T
WO
为回转窑外表面温度，℃；T
A
为环境温度，℃；ε
A
为回转窑外表面黑度；
[0029]6)回转窑固体侧和气体侧墙体散热关系：
[0030][0031]式(8)中，Q
WG,W
为回转窑内部气侧墙散热，J/m2；L
WG
为气侧墙弧长，m；Q
WS,W
为回转窑内部固体物料侧墙散热，J/m2；L
WS
为固体物料侧墙弧长，m；
[0032]同时，回转窑内部气侧墙散热与回转窑内部固体物料侧墙散热还满足：
[0033]Q
WG,W
+Q
WS,W
＝Q
WO,A
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0034]7)求解蓄热传热量，联立式(1)～式(9)，代入基础数据即可求该计算段的Q
储
、T
WS
和T
WG
。
[0035]重复步骤1)～7)，对回转窑长度方向上所有计算段进行蓄热传热计算，计算出其余计算段的T
WS
和T
WG
。
[0036]回转窑沿长度方向等分的若干段，每段的长度取0.5～2.5m，优选1～2m。
[0037]选择在靠近回转窑窑尾的至少6个计算段内长度方向的中点安装热电偶，计算值与检测值偏差小于1％，则计算值有效。
[0038]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0039]本专利技术的计算方法能够可靠完成钛白煅烧回转窑内部蓄热传计算，解决了计算该类回转窑内部传热过程无法检测分析的技术难题。本专利技术通过分段处理的方式，近似将单个计算段内气测墙和固侧墙温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛白煅烧回转窑蓄热传热的计算方法，其特征在于，将回转窑沿长度方向等分成若干段，分别对各段进行蓄热传热计算，计算初始段为回转窑固体物料入料端或固体物料出料端，每段内的蓄热传热计算：式(1)中，R
i
为回转窑内径，m；ω为回转窑转速，rad/s；λ为回转窑耐材热导率，w/(m
·
K)；为ρ为回转窑耐材密度，kg/m3；c为回转窑耐材比热，J/(kg.K)；T
WS
为回转窑固体物料侧内表面温度，℃；T
WG
为回转窑气体侧内表面温度，℃；Δ的计算式：Δ＝0.02555ψ3‑
0.38608ψ2+1.68157ψ+1.11344
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式(2)中，ψ为固体物料夹角，弧度；根据各计算段内的蓄热传热计算得到钛白煅烧回转窑沿长度方向的蓄热传热量。2.根据权利要求1所述的一种钛白煅烧回转窑蓄热传热的计算方法，其特征在于，每段内的蓄热传热计算包括以下步骤：1)收集整理每段计算需要的基础数据，该基础数据包括回转窑耐材密度、回转窑耐材热导率、回转窑外表面温度、回转窑内部物料夹角、回转窑转速、回转窑固体物料侧外表面弧长、回转窑气体侧外表面弧长，回转窑外表面轴承、回转窑内表面周长；2)回转窑墙体温度场分布函数：式(3)中，α为回转窑耐材热扩散系数，m/s；r为回转窑墙体任意点半径，m；T
w
表示回转窑墙体任意点温度，℃；3)确定温度场分布函数边界条件，边界条件如下：3)确定温度场分布函数边界条件，边界条件如下：式(4)中，T
WM
为回转窑内表面温度，℃，该温度为假想温度，只存在在一个极微小的薄层上，其厚度可忽略；r为回转窑墙体任意点半径，m；式(5)中，Q
wo,A
为表面散热量，J/m2；L
wo，A
为回转窑外表面周长，m；r为回转窑墙体任意点半径，m；R0为回转窑最外侧半径，m；4)确定假想温度层温度、回转窑固体物料侧内表面温度、回转窑气体侧内表面温度间的关系：式(6)中，ψ为固体物料夹角，弧度；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天赋，王东山，艾铖珅，徐伟，马光宇，赵俣，贾振，李卫东，刘常鹏，闫东阳，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：