讲述回转窑窑内能量传递机理

水泥窑主要用于煅烧水泥熟料，分干法生产水泥窑和湿法生产水泥窑两大类。冶金化工窑则主要用于冶金行业钢铁厂贫铁矿磁化焙烧；铬、镍铁矿氧化焙烧；耐火材料厂焙烧高冶金矿和铝厂焙烧熟料、氢氧化铝；化工厂焙烧铬矿砂和铬矿粉等类矿物。石灰窑（即活性石灰窑）用于焙烧钢铁厂、铁合金厂用的活性石灰和轻烧白云石。 

回转窑的结构主体部分是一个倾斜的转筒，物料由喂料器送入到筒体的精品，以翻转的形式沿转轴缓慢地流向出料口，并通过与窑内高温烟气和窑壁的能量交换完成烘干、锻烧、冷却等过程。为达到节能这一目标，近年来国内学者主要从窑内能量传递机理分析和生产过程的控制优化两方面对回转窑进行了研究：

1、通过分析烟气，窑壁和物料之间的传热机制，建立了一维轴向传热模型，用于预测气体和物料的温度分布和参数的优化。尽管从一维模型能得到很多有用的结论，但是这些模型通常假设物料传输过程处于理想状态，即颗粒混合充分，料床温度均匀。相关资料指出，料床温度均匀这一假设很明显是不完善的，因为它忽略了物料传输特性及其所导致的能量在料床内部的再分配问题。例如，在“滚落”(Rolling)的运动状态下，物料颗粒连续不断地作翻转运动，能够快速地实现热更新;而在“滑落”(SlumPing)状态下，颗粒只能间歇性地下滑，颗粒混合缓慢，料床内的热阻高于Rolling状态下的热阻。因此，传热过程不可避免地与物料传输过程产生强祸合，研究物料的运动状态特点是建立回转窑能量传递模型的基础。

2、采用各种智能控制理论和方法，通过调节喂煤量、排风量、窑速、一次风和下料量等，将烧成带温度和窑尾废气温度控制在允许的范围之内。自动控制系统的引入可以保证回转窑较长时间地稳定运行，减少了由于工况不稳定造成的产品质量不合格和由此带来的大量能源浪费。

然而，以上的控制系统在设计时没有考虑对物料运动这一重要过程进行监测和控制。其中一个原因在于，现有的物料运动理论还有待于进一步完善。此外，物料运动过程特征信息的在线检测也是一个技术难题。因此，研究回转窑物料运动的规律，提取其中有用的特征信息，研究这些特征信息的测量方法，具有重要的理论意义和实际价值。