水泥回轉(zhuǎn)窯的熱力學(xué)分析

對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行熱力學(xué)分析，可得出回轉(zhuǎn)窯內(nèi)窯長(zhǎng)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(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率。通過熱力學(xué)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(duì)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(xué)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(gè)旋轉(zhuǎn)的圓柱體，物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)影響到物料的溫度分布和混合程度，進(jìn)而引起化學(xué)反應(yīng)速率的變化。

對(duì)能量守恒分析可知，窯內(nèi)存在氣體對(duì)物料和窯襯的輻射和對(duì)流傳熱，同時(shí)窯內(nèi)的物料與氣體和窯襯之間也有輻射和對(duì)流傳熱。窯襯可將熱量輻射傳導(dǎo)給物料，同時(shí)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(huì)對(duì)傳熱產(chǎn)生影響。

水泥工業(yè)的化學(xué)反應(yīng)都是非均相過程，受溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)顆粒大小等因素的影響。在實(shí)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(duì)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(xué)反應(yīng)過程。

熱力學(xué)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(xué)強(qiáng)度，因此增大窯頭用煤量就成為一種必然的選擇。

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