外热式回转窑烘炉升温曲线的拟定

—以氟化氢回转反应炉为例

张清道，刘国权

（厦工（三明)重型机器有限公司，福建 三明 365000)

摘  要：外热式回转密的烘炉升温尚无有效控制，造成炉体弯曲变形等故障损失。按照间壁式换热器的传热计算方法，校核了外热式回转密的空炉升温和预热加料工作中炉体的实际温度，分析了金属相变温度和去应力退火等因素，以d3.8mx38m氟化氢回转反应炉为例，拟定了升温和降温冷却曲线图。该研究为外热式回转密烘炉升温曲线拟定方法和步骤提供了参考。

关键词：外热式回转窑;空炉升湿;预热加料工作;升温曲线；氧化氢回转反应炉

回转窑广泛应用于水泥冶金化工行业。内热式回转窑用于高温锻烧、焙烧或烘干水泥、冶金原料等，温度较高，炉内一般砌耐火材料。在启动升温过程中，根据耐火材料的理化特性及浇筑后水分溢出的情况，通过升温曲线来控制升温速度，保证得到理想的理化指标，从而达到延长内衬及炉体的使用寿命。外热式回转窑通过炉外的热烟气、电热能等加热炉壁，将热量传递给炉内物料进行反应，实现热源与物料分隔的热量传递。热量通过金属炉壁传导，由于炉体金属材料的物理性能限制，一般热源温度<650℃，但是因为炉内没有耐火材料，外热式回转窑烘炉升温常常未被重视，尚无明确的烘窑制度。

实际生产工作中，常常因为用户对外热式回转窑升温速度、保温时间、极限温度和降温冷却过程没有有效控制，造成炉体弯曲变形、传动载荷偏大、零部件撕裂等故障，却找不到原因，经常停机维护，加大能耗损失、减少炉体寿命，浪费大量人力和物力。

1 外热式回转密烘密升温影响因素

1.1 传热过程的影响

按照工作原理，外热式回转窑实质上是1种间壁式换热器。其传热过程是炉体外高温流体通过炉体壁面把热量传递给炉内低温物料的过程，基本上由3个环节组成，即高温流体传递热量给炉体壁面一炉体壁面内部的热量传递一炉体壁面传递热量给炉内低温物料，是1个热阻串联的热量传递过程。回转窑启动升温过程是1个非稳态导热过程，初始阶段受初始加热温度影响很大，影响炉体及物料温度场和热流场的是热扩散率。如果热源温度上升过快，热烟气通道直接接触的两侧炉体外壁、外保温夹套也迅速升温，而炉体内物料仍处于低温状态，炉体受热不均，温度梯度过大，会产生变形。温度上升达到正常工作稳定状态即热平衡后，即便进风口处的热烟气达到极限的650℃，经过一系列传热过程，炉内物料的温度，视其比热容不同，也只有300～400℃。

如果忌惮热源温度对炉体的影响，升温过于缓慢，则烘窑时间过长，不仅造成大量的能耗浪费，还减少工作运转时间，大大降低回转窑使用效率。外热式回转窑的物料从一端进入，向另外一端移动，接受炉体壁面传递的热量而产生反应，炉体外热烟气从多个分进口进入，径向吹向圆筒状的炉体。这看似交叉流换热，但是由于炉体尺寸一般较大，持续转动，热烟气在整个炉体外壁和外保温夹套之间的环形空间内流动，炉体筒体形状可以忽略，实际上更近似于1种大平壁的传热过程。这种简化假设大大方便了热量传递的计算。

……