回转窑功率的计算方法和装置

权利要求书： 1.一种回转窑功率的计算方法，其特征在于，所述方法包括：根据回转窑的结构信息获得所述回转窑的结构图，并根据所述回转窑物料流的信息将所述回转窑内物料流划分为n个截面；

分别获得所述回转窑第1截面至第n截面各自的质量流量、体积密度，并根据所述质量流量和体积密度计算第1截面至第n截面各自的体积流量；

确定所述回转窑第1截面至第n截面各自的物料流流速；

根据所述回转窑第1截面至第n截面各自的体积流量和物料流流速确定第1至第n截面各自的物料流截面积；

根据所述第1截面至第n截面各自的物料流截面积和所述每个截面的回转窑的有效半径确定所述第1截面至第n截面各自的物料流填充率；

根据所述n个截面的每两个相邻截面将所述回转窑划分为m个区段，并确定物料在第1区段至所述第m区段各自的物料体积，并根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积获得物料总体积，其中，n?m＝1；

计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力臂长度；

计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力矩和物料偏心合力矩，并计算克服所述物料偏心合力矩的功率，根据所述回转窑转动部总重量、运动信息计算摩擦力消耗功率；

根据所述克服所述物料偏心合力矩的功率、摩擦力消耗功率计算回转窑的需用功率；

所述根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积获得物料总体积之前，还包括：根据所述回转窑的结构图、第1至第n物料流截面分别划分所述第1区段至第m区段各自的长度；

所述根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积获得物料总体积之后，还包括：计算所述物料在所述第1区段至所述第m区段各自的停留时间，并根据所述物料在所述第1区段至所述第m区段各自的停留时间获得物料在窑内的总停留时间。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力臂长度之前，还包括：计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料质量，并根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料质量获得窑内物料总质量。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积和体积密度的平均值计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料质量，其中，所述体积密度的平均值为对应区段两端点处体积密度的平均值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述体积流量为对应的质量流量和体积密度的比值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物料流填充率为0.05?0.2。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：采用物料流截面重心估算方式计算所述第1至第m区段各自的物料偏心力臂的长度；

所述第i截面的物料和窑内气体的分界面与水平夹角为θi，并且所述截面以所述回转窑的第i截面内径圆为弧的拱形，其中，i为1?n的自然数。

7.一种回转窑功率的计算装置，其特征在于，所述装置包括：第一划分单元，所述第一划分单元用于根据回转窑的结构信息获得所述回转窑的结构图，并根据所述回转窑物料流的信息将所述回转窑内物料流划分为n个截面；

第一获得单元，所述第一获得单元用于分别获得所述回转窑第1截面至第n截面各自的质量流量、体积密度，并根据所述质量流量和体积密度计算第1截面至第n截面各自的体积流量；

第一确定单元，所述第一确定单元用于确定所述回转窑第1截面至第n截面各自的物料流流速；

第二确定单元，所述第二确定单元用于根据所述回转窑第1截面至第n截面各自的体积流量和物料流流速确定第1至第n截面各自的物料流截面积；

第三确定单元，所述第三确定单元用于根据所述第1截面至第n截面各自的物料流截面积和所述每个截面的回转窑的有效半径确定所述第1截面至第n截面各自的物料流填充率；

第二获得单元，所述第二获得单元用于根据所述n个截面的每两个相邻截面将所述回转窑划分为m个区段，并确定物料在第1区段至所述第m区段各自的物料体积，并根据所述第

1区段至所述第m区段各自的物料体积获得物料总体积，其中，n?m＝1；

第一计算单元，所述第一计算单元用于计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力臂长度；

第二计算单元，所述第二计算单元用于计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力矩和物料偏心合力矩，并计算克服所述物料偏心合力矩的功率，根据所述回转窑转动部总重量、运动信息计算摩擦力消耗功率；

第三计算单元，所述第三计算单元用于根据所述克服所述物料偏心合力矩的功率、摩擦力消耗功率计算回转窑的需用功率；

第二划分单元，所述第二划分单元用于根据所述回转窑的结构图、第1至第n物料流截面分别划分所述第1区段至第m区段各自的长度；

第四计算单元，所述第四计算单元用于计算所述物料在所述第1区段至所述第m区段各自的停留时间，并根据所述物料在所述第1区段至所述第m区段各自的停留时间获得物料在窑内的总停留时间。

8.一种回转窑功率的计算装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：根据回转窑的结构信息获得所述回转窑的结构图，并根据所述回转窑物料流的信息将所述回转窑内物料流划分为n个截面；

分别获得所述回转窑第1截面至第n截面各自的质量流量、体积密度，并根据所述质量流量和体积密度计算第1截面至第n截面各自的体积流量；

确定所述回转窑第1截面至第n截面各自的物料流流速；

根据所述回转窑第1截面至第n截面各自的体积流量和物料流流速确定第1至第n截面各自的物料流截面积；

根据所述第1截面至第n截面各自的物料流截面积和所述每个截面的回转窑的有效半径确定所述第1截面至第n截面各自的物料流填充率；

根据所述n个截面的每两个相邻截面将所述回转窑划分为m个区段，并确定物料在第1区段至所述第m区段各自的物料体积，并根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积获得物料总体积，其中，n?m＝1；

计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力臂长度；

计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力矩和物料偏心合力矩，并计算克服所述物料偏心合力矩的功率，根据所述回转窑转动部总重量、运动信息计算摩擦力消耗功率；

根据所述克服所述物料偏心合力矩的功率、摩擦力消耗功率计算回转窑的需用功率；

所述根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积获得物料总体积之前，还包括：根据所述回转窑的结构图、第1至第n物料流截面分别划分所述第1区段至第m区段各自的长度；

所述根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积获得物料总体积之后，还包括：计算所述物料在所述第1区段至所述第m区段各自的停留时间，并根据所述物料在所述第1区段至所述第m区段各自的停留时间获得物料在窑内的总停留时间。

说明书： 一种回转窑功率的计算方法和装置技术领域[0001] 本发明涉及回转窑设计计算技术领域，特别涉及一种回转窑功率的计算方法和装置。

背景技术[0002] 目前，回转窑是指旋转煅烧窑，属于建材、冶金设备类。回转窑按处理物料不同可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。回转窑已广泛应用于国内外水泥、氧化铝、镍铁、碳酸

锂、钛白粉、金属钒等生产中。根据不同物料物化性质，要求的煅烧时间不同，对于窑的设计

往往采取缩口、挡料圈等措施控制物料的煅烧时间。

[0003] 但本申请发明人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述现有技术至少存在如下技术问题：

[0004] 现有技术中的带有缩口、挡料圈的回转窑，存在回转窑功率和煅烧时间计算复杂化，甚至不可计算的技术问题。

发明内容[0005] 本发明提供了一种回转窑功率的计算方法和装置，用以解决现有技术中的带有缩口、挡料圈的回转窑，存在回转窑功率和煅烧时间计算复杂化，甚至不可计算的技术问题，

达到了计算方法直观、简便，且能够精确计算出煅烧时间和回转窑功率的技术效果。

[0006] 第一方面，本发明提供了一种回转窑功率的计算方法，所述方法包括：根据回转窑的结构信息获得所述回转窑的结构图，并根据所述回转窑物料流的信息将所述回转窑内物

料流划分为n个截面；分别获得所述回转窑第1截面至第n截面各自的质量流量、体积密度，

并根据所述质量流量和体积密度计算第1截面至第n截面各自的体积流量；确定所述回转窑

第1截面至第n截面各自的物料流流速；根据所述回转窑第1截面至第n截面各自的体积流量

和物料流流速确定第1至第n截面各自的物料流截面积；根据所述第1截面至第n截面各自的

物料流截面积和所述每个截面的回转窑的有效半径确定所述第1截面至第n截面各自的物

料流填充率；根据所述n个截面的每两个相邻截面将所述回转窑划分为m个区段，并确定物

料在第1区段至所述第m区段各自的物料体积，并根据所述第1区段至所述第m区段各自的物

料体积获得物料总体积，其中，n?m＝1；计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力

臂长度；计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力矩和物料偏心合力矩，并计算

克服所述物料偏心合力矩的功率，根据所述回转窑转动部总重量、运动信息计算摩擦力消

耗功率；根据所述克服所述物料偏心合力矩的功率、摩擦力消耗功率计算回转窑的需用功

率。

[0007] 优选的，所述根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积获得物料总体积之前，还包括：根据所述回转窑的结构图、第1至第n物料流截面分别划分所述第1区段至第m区

段各自的长度。

[0008] 优选的，所述根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积获得物料总体积之后，还包括：计算所述物料在所述第1区段至所述第m区段各自的停留时间，并根据所述物料

在所述第1区段至所述第m区段各自的停留时间获得物料在窑内的总停留时间。

[0009] 优选的，所述计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力臂长度之前，还包括：计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料质量，并根据所述第1区段至所述第m区

段各自的物料质量获得窑内物料总质量。

[0010] 优选的，所述方法还包括：根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积和体积密度的平均值计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料质量，其中，所述体积密度的

平均值为对应区段两端点处体积密度的平均值。

[0011] 优选的，所述体积流量为对应的质量流量和体积密度的比值。[0012] 优选的，所述物料流填充率为0.05?0.2。[0013] 优选的，所述方法还包括：采用物料流截面重心估算方式计算所述第1至第m区段各自的物料偏心力臂的长度。

[0014] 优选的，所述方法还包括：所述第i截面的物料和窑内气体的分界面与水平夹角为θi，并且所述剖面以所述回转窑的第i截面内径圆为弧的拱形，其中，i为1?n的自然数。

[0015] 第二方面，本发明提供了一种回转窑功率的计算装置，所述装置包括：[0016] 第一划分单元，所述第一划分单元用于根据回转窑的结构信息获得所述回转窑的结构图，并根据所述回转窑物料流的信息将所述回转窑内物料流划分为n个截面；

[0017] 第一获得单元，所述第一获得单元用于分别获得所述回转窑第1截面至第n截面各自的质量流量、体积密度，并根据所述质量流量和体积密度计算第1截面至第n截面各自的

体积流量；

[0018] 第一确定单元，所述第一确定单元用于确定所述回转窑第1截面至第n截面各自的物料流流速；

[0019] 第二确定单元，所述第二确定单元用于根据所述回转窑第1截面至第n截面各自的体积流量和物料流流速确定第1至第n截面各自的物料流截面积；

[0020] 第三确定单元，所述第三确定单元用于根据所述第1截面至第n截面各自的物料流截面积和所述每个截面的回转窑的有效半径确定所述第1截面至第n截面各自的物料流填

充率；

[0021] 第二获得单元，所述第二获得单元用于根据所述n个截面的每两个相邻截面将所述回转窑划分为m个区段，并确定物料在第1区段至所述第m区段各自的物料体积，并根据所

述第1区段至所述第m区段各自的物料体积获得物料总体积，其中，n?m＝1；

[0022] 第一计算单元，所述第一计算单元用于计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力臂长度；

[0023] 第二计算单元，所述第二计算单元用于计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力矩和物料偏心合力矩，并计算克服所述物料偏心合力矩的功率，根据所述回转窑

转动部总重量、运动信息计算摩擦力消耗功率；

[0024] 第三计算单元，所述第三计算单元用于根据所述克服所述物料偏心合力矩的功率、摩擦力消耗功率计算回转窑的需用功率。

[0025] 优选的，所述装置还包括：[0026] 第二划分单元，所述第二划分单元用于根据所述回转窑的结构图、第1至第n物料流截面分别划分所述第1区段至第m区段各自的长度。

[0027] 优选的，所述装置还包括：[0028] 第四计算单元，所述第四计算单元用于计算所述物料在所述第1区段至所述第m区段各自的停留时间，并根据所述物料在所述第1区段至所述第m区段各自的停留时间获得物

料在窑内的总停留时间。

[0029] 优选的，所述装置还包括：[0030] 第五计算单元，所述第五计算单元用于计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料质量，并根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料质量获得窑内物料总质量。

[0031] 优选的，所述装置还包括：[0032] 第六计算单元，所述第六计算单元用于根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积和体积密度的平均值计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料质量，其中，所述

体积密度的平均值为对应区段两端点处体积密度的平均值。

[0033] 优选的，所述装置还包括：所述体积流量为对应的质量流量和体积密度的比值。[0034] 优选的，所述装置还包括：所述物料流填充率为0.05?0.2。[0035] 优选的，所述装置还包括：[0036] 第七计算单元，所述第七计算单元用于采用物料流截面重心估算方式计算所述第1至第m区段各自的物料偏心力臂的长度；

[0037] 所述第i截面的物料和窑内气体的分界面与水平夹角为θi，并且所述剖面以所述回转窑的第i截面内径圆为弧的拱形，其中，i为1?n的自然数。

[0038] 第三方面，本发明提供了一种回转窑功率的计算装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步

骤：根据回转窑的结构信息获得所述回转窑的结构图，并根据所述回转窑物料流的信息将

所述回转窑内物料流划分为n个截面；分别获得所述回转窑第1截面至第n截面各自的质量

流量、体积密度，并根据所述质量流量和体积密度计算第1截面至第n截面各自的体积流量；

确定所述回转窑第1截面至第n截面各自的物料流流速；根据所述回转窑第1截面至第n截面

各自的体积流量和物料流流速确定第1至第n截面各自的物料流截面积；根据所述第1截面

至第n截面各自的物料流截面积和所述每个截面的回转窑的有效半径确定所述第1截面至

第n截面各自的物料流填充率；根据所述n个截面的每两个相邻截面将所述回转窑划分为m

个区段，并确定物料在第1区段至所述第m区段各自的物料体积，并根据所述第1区段至所述

第m区段各自的物料体积获得物料总体积，其中，n?m＝1；计算所述第1区段至所述第m区段

各自的物料偏心力臂长度；计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力矩和物料偏

心合力矩，并计算克服所述物料偏心合力矩的功率，根据所述回转窑转动部总重量、运动信

息计算摩擦力消耗功率；根据所述克服所述物料偏心合力矩的功率、摩擦力消耗功率计算

回转窑的需用功率。

[0039] 本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

[0040] 1、在本发明实施例提供的一种回转窑功率的计算方法和装置，通过根据回转窑的结构信息获得所述回转窑的结构图，并根据所述回转窑物料流的信息将所述回转窑内物料

流划分为n个截面；分别获得所述回转窑第1截面至第n截面各自的质量流量、体积密度，并

根据所述质量流量和体积密度计算第1截面至第n截面各自的体积流量；确定所述回转窑第

1截面至第n截面各自的物料流流速；根据所述回转窑第1截面至第n截面各自的体积流量和

物料流流速确定第1至第n截面各自的物料流截面积；根据所述第1截面至第n截面各自的物

料流截面积和所述每个截面的回转窑的有效半径确定所述第1截面至第n截面各自的物料

流填充率；根据所述n个截面的每两个相邻截面将所述回转窑划分为m个区段，并确定物料

在第1区段至所述第m区段各自的物料体积，并根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料

体积获得物料总体积，其中，n?m＝1；计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力臂

长度；计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力矩和物料偏心合力矩，并计算克

服所述物料偏心合力矩的功率；根据所述回转窑转动部总重量、运动信息计算摩擦力消耗

功率；根据所述克服所述物料偏心合力矩的功率、摩擦力消耗功率计算回转窑的需用功率。

解决了现有技术中的带有缩口、挡料圈的回转窑存在的回转窑功率和煅烧时间计算复杂

化、甚至不可计算的技术问题，达到了计算方法直观、简便，且能够精确计算出煅烧时间和

回转窑功率的技术效果。

[0041] 2、本发明实施例通过所述物料流填充率的为0.05?0.2。进一步达到了避免填充率过小，窑体的散热损失大，降低窑转速可以提高填充率；填充率过大，物料可能煅烧不透，提

高窑速可降低填充率的技术效果。

[0042] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够

更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明[0043] 图1为本发明实施例中一种回转窑功率的计算方法的流程示意图；[0044] 图2为本发明实施例中回转窑的结构示意图；[0045] 图3为本发明实施例中一种回转窑功率的计算装置的结构示意图；[0046] 图4为本发明实施例中另一种回转窑功率的计算装置的结构示意图。[0047] 附图标号说明：总线300，接收器301，处理器302，发送器303，存储器304，总线接口306。

具体实施方式[0048] 本发明实施例提供了一种回转窑功率的计算方法和装置，用以解决现有技术中的带有缩口、挡料圈的回转窑，存在回转窑功率和煅烧时间计算复杂化，甚至不可计算的技术

问题。

[0049] 本发明实施例中的技术方案，总体结构如下：[0050] 本发明提供了一种回转窑功率的计算方法和装置，通过根据回转窑的结构信息获得所述回转窑的结构图，并根据所述回转窑物料流的信息将所述回转窑内物料流划分为n

个截面；分别获得所述回转窑第1截面至第n截面各自的质量流量、体积密度，并根据所述质

量流量和体积密度计算第1截面至第n截面各自的体积流量；确定所述回转窑第1截面至第n

截面各自的物料流流速；根据所述回转窑第1截面至第n截面各自的体积流量和物料流流速

确定第1至第n截面各自的物料流截面积；根据所述第1截面至第n截面各自的物料流截面积

和所述每个截面的回转窑的有效半径确定所述第1截面至第n截面各自的物料流填充率；根

据所述n个截面的每两个相邻截面将所述回转窑划分为m个区段，并确定物料在第1区段至

所述第m区段各自的物料体积，并根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积获得物

料总体积，其中，n?m＝1；计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力臂长度；计算

所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力矩和物料偏心合力矩，并计算克服所述物料

偏心合力矩的功率，根据所述回转窑转动部总重量、运动信息计算摩擦力消耗功率；根据所

述克服所述物料偏心合力矩的功率、摩擦力消耗功率计算回转窑的需用功率。达到了计算

方法直观、简便，且能够精确计算出煅烧时间和回转窑功率的技术效果。

[0051] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是

本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员

在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0052] 实施例一[0053] 本发明实施例提供了一种回转窑功率的计算方法，请参考图1，所述方法包括：[0054] 步骤110：根据回转窑的结构信息获得所述回转窑的结构图，并根据所述回转窑物料流的信息将所述回转窑内物料流划分为n个截面；

[0055] 具体而言，根据已经确定了的所述回转窑规格和所述回转窑内部结构等情况，其中，所述回转窑规格包括有效内径及长度，所述回转窑内部结构包括有无挡料圈、变径、缩

口、扬料板，画出所述回转窑的结构简图，并根据所述回转窑物料流的性质将所述回转窑划

分为n个截面，如图2所示。

[0056] 步骤120：分别获得所述回转窑第1截面至第n截面各自的质量流量、体积密度，并根据所述质量流量和体积密度计算第1截面至第n截面各自的体积流量；

[0057] 进一步的，所述体积流量为对应区段的质量流量和体积密度的比值。[0058] 具体而言，所述回转窑内包含有n个不同的截面，根据所述回转窑的产能及其内部物料的物理化学的反应性质及窑内风速确定窑的不同截面的质量流量、物料密度和体积流

量，其中，煅烧窑有灼减，物料比重和体积有变化；冷却机的物料比重、体积变化不大，干法

水泥窑窑内风速快，风带走细料多；垃圾焚烧窑窑内风速慢，带走细料少。因此，在计算时先

分别获得各个截面的质量流量和体积密度，进而根据质量流量和体积密度计算体积流量，

其中，所述体积流量为所述质量流量和体积密度的比值，即分别获得所述回转窑第第1至第

n截面各自的质量流量和体积密度，并根据所述第1至第n截面各自的质量流量和体积密度

计算所述各截面的体积流量。

[0059] 步骤130：确定所述回转窑第1截面至第n截面各自的物料流流速；[0060] 步骤140：根据所述回转窑第1截面至第n截面各自的体积流量和物料流流速确定第1至第n截面各自的物料流截面积；

[0061] 具体而言，根据HG?T20566?2011《化工回转窑设计规定》有关物料在回转窑内的停留时间的算式“t＝L(θ+24)/(324Dio*n*sinα)”，确定物料在回转窑内不同区段的停留时间

及流速。式中：L为区段长度，单位为m；θ为窑内该区段物料的休止角；Dio为窑内该区段的有

效内径，单位为m；n为窑转速，单位为rpm；sinα为窑的安装斜度。即，根据所述回转窑物料流

的n个截面和m个区段，分别获得物料流在相应区段的停留时间、流速。进一步分别根据所述

区段的物料流体积流量和通过(停留)时间确定相应截面的物料流的截面积，即，分别获得

第1至第n截面各自的物料流截面积，其中，物料通过单位长度段带的时间的倒数是流速，且

物料流的截面积为体积流量与流速的比值，即：物料流的截面积＝体积流量/流速。

[0062] 步骤150：根据所述第1截面至第n截面各自的物料流截面积和所述每个截面的回转窑的有效半径确定所述第1截面至第n截面各自的物料流填充率；

[0063] 进一步的，所述物料流填充率的宜为0.05?0.2。[0064] 具体而言，由不同截面的物料流截面积和所述回转窑在该截面的内有效半径r所决定的窑的有效截面积之比，确定对应该截面的填充率，且填充率宜在0.05?0.2之间最好。

其中，填充率为物料流的截面积与有效半径决定的回转窑的内截面积的比值。从而避免了

填充率过小，窑体的散热损失大，降低窑转速可以提高填充率；填充率过大，物料可能煅烧

不透，提高窑速可降低填充率。

[0065] 步骤160：根据所述n个截面的每两个相邻截面将所述回转窑划分为m个区段，并确定物料在第1区段至所述第m区段各自的物料体积，并根据所述第1区段至所述第m区段各自

的物料体积获得物料总体积，其中，n?m＝1；

[0066] 具体而言，当所述回转窑的截面划分为n个时，此时，由所述n个截面构成了m个区段，所述m个区段各自的物料体积加总，得到所述回转窑的物料总体积。所述回转窑内各区

段物料的体积可由柱体的体积公式和锥台体的体积公式计算各段物料体积及所述回转窑

内物料总体积，其中，柱体的体积公式用于计算没有变径、没有挡料圈、没有明显体积流量

变化的区段，锥台体的体积公式用于计算有变径、有挡料圈、有明显体积流量变化的区段。

计算所述物料体积需要首先获得各个区段的物料体积，然后根据各个区段物料体积的值获

得所述回转窑的物料总体积。

[0067] 步骤170：计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力臂长度；[0068] 进一步的，采用物料流截面重心估算方式计算所述第1至第m区段各自的物料偏心力臂的长度。

[0069] 具体而言，采取重心或质心法，考虑到所述回转窑内反应及灼减，不论是物料流呈柱状的区段还是呈台状的区段，都需要先计算分段物料沿窑轴线方向的重心或质心，然后

对这个重心的拱形剖面进行面心计算，为了计算的准确性，将该拱形面分为四等分，分别算

出拱形总面积1/4、1/2、3/4三个拱形的拱高，取三个拱高的平均值，即，细分的越多，越逼近

真实的数值，该区段的窑的有效半径减去计算得到的平均值，再乘以休止角的正弦值，即为

该区段物料重力对于窑回转中心线的力臂的长度，因此，通过上述即可一一计算出各个区

段的偏心力臂长度，即就是计算所述第1区段至第m区段的各自的物料偏心力臂的长度。

[0070] 步骤180：计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力矩和物料偏心合力矩，并计算克服所述物料偏心合力矩的功率，根据所述回转窑转动部总重量、运动信息计算

摩擦力消耗功率。

[0071] 步骤190：根据所述克服所述物料偏心合力矩的功率、摩擦力消耗功率计算回转窑的需用功率；

[0072] 具体而言，计算过程中，首先计算出各个不同区段的分力矩，然后获得总力矩(合力矩)，即，计算所述第1区段的物料偏心力矩，依次计算所述第2至第m区段的各自的物料偏

心力矩，将所述第1至第m区段各自的偏心力矩相加，最终获得窑内物料总的偏心力矩(合力

矩)。其中，计算克服(反)总力矩(合力矩)的功率，公式为P1＝π×T×n/30，式中，P1为克服反

力矩功率，单位为kw、T为总力矩，单位为k·Nm，n为窑的转速，单位为rpm。进一步采用与HG?

T20566?2011《化工回转窑设计规定》一样的计算公式，根据所述回转窑转动部(包括内衬、

物料)总重量及其运动信息，获得摩擦力消耗功率，其中：总重量W＝筒体+滚圈+齿圈+耐材+

物料。P2＝W×Dr×d×n×f×0.06016/Dt，式中P2为摩擦阻力消耗功率，单位为kw；W为总重

量，单位为kN；D为领圈直径，单位为m；d为托轮轴径，单位为m；n为窑转速，单位为rpm；f为摩

擦系数、滑动轴承取0.03；Dt为托轮直径，单位为m。

[0073] 进一步的，所述根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积获得物料总体积之前，还包括：根据所述回转窑的结构图、第1至第n物料流截面分别划分所述第1区段至第m

区段各自的长度。

[0074] 具体而言，根据所述回转窑内结构简图及物料截面积变化情况划分窑内各区段的长度，即，分别划分所述回转窑内每个区段的长度，获得每个区段的代表截面的面积，即获

得所述回转窑第1至第n截面的各自的物料流截面积；根据各区段的长度及截面积，其中，所

述物料流变化不大的取平均面积，所述物料流变化大的取两端的面积，获得各区段的物料

流的体积，由各区段物料流的体积获得回转窑内物料流的总体积。

[0075] 进一步的，所述根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积获得物料总体积之后，还包括：计算所述物料在所述第1区段至所述第m区段各自的停留时间，并根据所述物

料在所述第1区段至所述第m区段各自的停留时间获得物料在窑内的总停留时间。

[0076] 具体而言，由各区段物料体积及窑内物料总体积及流速计算各区段物料停留时间及总停留时间，所述停留时间是各类煅烧或反应窑的工艺设计要点，关系到煅烧和反应时

间是否满足设计要求。

[0077] 进一步的，所述方法还包括：所述第i截面的物料和窑内气体的分界面与水平夹角为θi，并且所述剖面以所述回转窑的第i截面内径圆为弧的拱形，其中，i为1?n的自然数。

[0078] 具体而言，由于所述回转窑的不断转动和物料休止角θ决定，所述回转窑内任意截面物料流的剖面是一个与水平夹角为θ，以窑有效内径圆为弧的拱形。所述第1至第i截面的

物料流与窑内烟气的分界面分别为与水平夹角为θ1至θi，其中i∈[1,n]的自然数，并且所述

物料流的剖面分别为以所述回转窑的所述截面的有效内径圆为弧的拱形。以第1截面和第2

截面为例，所述第1截面和所述第2截面的剖面分别为与水平夹角为θ1、θ2，并且分别以所述

回转窑的第1截面内径圆为弧的拱形，第2截面内径圆为弧的拱形。其中，窑的有效内径、物

料流的截面积、sinθ值三个参数决定了物料心力矩的力臂长度。

[0079] 进一步的，所述计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力臂长度之前，还包括：计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料质量，并根据所述第1区段至所述第m

区段各自的物料质量获得窑内物料总质量。

[0080] 进一步的，所述方法还包括：根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积和体积密度的平均值计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料质量，其中，所述体积密度

的平均值为对应区段两端面处体积密度的平均值。

[0081] 具体而言，根据所述回转窑内物料的分段体积和分段体积密度平均值，计算分段物料质量和总质量，具体的，分别计算所述第1区段的物料质量和所述第2区段的物料质量，

直至计算所述第m区段的物料质量，并将所述第1区段至第m区段的各自的物料质量相加，最

终获得窑内物料的总质量。

[0082] 实施例二[0083] 下面对本发明实施例提供的一种回转窑功率的计算方法进行详细描述，具体如下：

[0084] 首先，以φ4.85*100m镍铁还原窑为例，获得所述回转窑的结构图如图2所示；[0085] 接着，计算各个截面的体积流量，例如在窑头缩口处，质量流量为56458.5kg/h，质3

量流量等于窑产量。体积密度＝1000kg/m ，该值是由业主或委托检测部门提供或由相关设

3 3

计手册查到。体积流量＝质量流量/体积密度＝56458.5kg/h/1000kg/m ＝56.45m /h＝

3

0.94m/min；

[0086] 然后，计算物料在回转窑内不同区段的停留时间t，单位为min，计算公式如下：t＝L(θ+24)/(324Dio*n*sinα)(1)式中：L为区段长度，单位为m；θ为窑内该区段物料的休止角；

Dio为窑内该区段的有效内径，单位为m；n为窑转速，单位为rpm；sinα为窑的安装斜度。例

如，在窑头缩口段物料通过1m长度段带的时间t＝1*(θ+24)/(324Dio*n*sinα)，式中：θ为窑

内该区段物料的休止角，取θ＝40°；Dio为窑内该区段的有效内径，即窑的筒体内径减去2倍

耐火内衬厚度的实际直径，取Dio＝2.85m；n为窑转速，取n＝1.2rpm；sinα为窑的安装斜度，

取sinα＝0.035，根据公式(1)算得t＝1*(40+24)/(324*2.85*1.2*0.035＝1.65(min)。

[0087] 进一步的，根据体积流量和停留时间确定物料流的截面积，其中，物料通过单位长度段带的时间的倒数是流速，则流速＝1/1.65＝0.61m/min，物料流的截面积＝体积流量/

流速。

[0088] 进一步的，由于回转窑的不断转动和物料休止角θ决定，窑内任意截面物料流的剖面是一个与水平夹角为θ，以窑有效内径圆为弧的拱形。如果θ＝40°，sin40°＝0.66，窑的有

效半径和sinθn值决定了物料心力矩的力臂长度。拱形面积计算公式为：S＝0.5*[r(l?c)+

ch](2)、 其中，

式(2)至式(5)分别是拱形的面积、弧长、拱高、弦长的计算公式。式中：S为拱形面积，单位为

2

m ；l为拱形弧长，单位为m；h为拱高，单位为m；c为拱形的弦长，单位为m；r为拱形的弧半径，

单位为m。计算时先假定拱高，即物料最大厚度，再计算拱形的弦长、弧长和面积，并将该计

算面积与前述步骤140根据工艺确定的面积相比较，经几次对比后，当面积相等时对应的拱

高就是物料的最大厚度。

[0089] 计算克服(反)总力矩的功率后，进一步采用与HG?T20566?2011《化工回转窑设计规定》一样的计算公式，获得摩擦力消耗功率。计算总重量时，总重量W＝筒体+滚圈+齿圈+

耐材+物料＝20498.95kN，则，摩擦阻力消耗功率P2＝W*Dr*d*n*f*0.06016/Dt＝20498.95*

5.9*0.6*1.2*0.03*0.06016/1.8＝87.31kw，式中P2为摩擦阻力消耗功率，单位为kw；W为总

重量，单位为kN；D为领圈直径，单位为m；d为托轮轴径，单位为m；n为窑转速，单位为rpm；f为

摩擦系数、滑动轴承取0.03；Dt为托轮直径，单位为m。

[0090] 回转窑的启动系数和备用功率系数取值不变，且两个系数均取1.3，计算出的总功率637.51kw，更接近工业窑炉的实际值。

[0091] 实施例3[0092] 基于与前述实施例中一种回转窑功率的计算方法同样的发明构思，本发明还提供一种回转窑功率的计算装置，如图3所示，包括：

[0093] 第一划分单元11，所述第一划分单元11用于根据回转窑的结构信息获得所述回转窑的结构图，并根据所述回转窑物料流的信息将所述回转窑内物料流划分为n个截面；

[0094] 第一获得单元12，所述第一获得单元12用于分别获得所述回转窑第1截面至第n截面各自的质量流量、体积密度，并根据所述质量流量和体积密度计算第1截面至第n截面各

自的体积流量；

[0095] 第一确定单元13，所述第一确定单元13用于确定所述回转窑第1截面至第n截面各自的物料流流速；

[0096] 第二确定单元14，所述第二确定单元14用于根据所述回转窑第1截面至第n截面各自的体积流量和物料流流速确定第1至第n截面各自的物料流截面积；

[0097] 第三确定单元15，所述第三确定单元15用于根据所述第1截面至第n截面各自的物料流截面积和所述每个截面的回转窑的有效半径确定所述第1截面至第n截面各自的物料

流填充率；

[0098] 第二获得单元16，所述第二获得单元16用于根据所述n个截面的每两个相邻截面将所述回转窑划分为m个区段，并确定物料在第1区段至所述第m区段各自的物料体积，并根

据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积获得物料总体积，其中，n?m＝1；

[0099] 第一计算单元17，所述第一计算单元17用于计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力臂长度；

[0100] 第二计算单元18，所述第二计算单元18用于计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力矩和物料偏心合力矩，并计算克服所述物料偏心合力矩的功率，根据所述回

转窑转动部总重量、运动信息计算摩擦力消耗功率；

[0101] 第三计算单元19，所述第三计算单元19用于根据所述克服所述物料偏心合力矩的功率、摩擦力消耗功率计算回转窑的需用功率。

[0102] 进一步的，所述装置还包括：第二划分单元，所述第二划分单元用于根据所述回转窑的结构图、第1至第n物料流截面分别划分所述第1区段至第m区段各自的长度。

[0103] 进一步的，所述装置还包括：第四计算单元，所述第四计算单元用于计算所述物料在所述第1区段至所述第m区段各自的停留时间，并根据所述物料在所述第1区段至所述第m

区段各自的停留时间获得物料在窑内的总停留时间。

[0104] 进一步的，所述装置还包括：第五计算单元，所述第五计算单元用于计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料质量，并根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料质量

获得窑内物料总质量。

[0105] 进一步的，所述装置还包括：第六计算单元，所述第六计算单元用于根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料体积和体积密度的平均值计算所述第1区段至所述第m区段

各自的物料质量，其中，所述体积密度的平均值为对应区段两端点处体积密度的平均值。

[0106] 进一步的，所述装置还包括：所述体积流量为对应的质量流量和体积密度的比值。[0107] 进一步的，所述装置还包括：所述物料流填充率为0.05?0.2。[0108] 进一步的，所述装置还包括：第七计算单元，所述第七计算单元用于采用物料流截面重心估算方式计算所述第1至第m区段各自的物料偏心力臂的长度；所述第i截面的物料

和窑内气体的分界面与水平夹角为θi，并且所述剖面以所述回转窑的第i截面内径圆为弧

的拱形，其中，i为1?n的自然数。

[0109] 实施例4[0110] 基于与前述实施例中一种回转窑功率的计算方法同样的发明构思，本发明还提供一种回转窑功率的计算装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行

的计算机程序，该程序被处理器执行时实现前文所述一种回转窑功率的计算方法的任一方

法的步骤。

[0111] 其中，在图3中，总线架构(用总线300来代表)，总线300可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线300将包括由处理器302代表的一个或多个处理器和存储器304代表的存

储器的各种电路链接在一起。总线300还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之

类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步

描述。总线接口306在总线300和接收器301和发送器303之间提供接口。接收器301和发送器

303可以是同一个元件，即收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。

[0112] 处理器302负责管理总线300和通常的处理，而存储器304可以被用于存储处理器302在执行操作时所使用的信息。

[0113] 本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

[0114] 1、在本发明实施例提供的一种回转窑功率的计算方法和装置，通过根据回转窑的结构信息获得所述回转窑的结构图，并根据所述回转窑物料流的信息将所述回转窑内物料

流划分为n个截面；分别获得所述回转窑第1截面至第n截面各自的质量流量、体积密度，并

根据所述质量流量和体积密度计算第1截面至第n截面各自的体积流量；确定所述回转窑第

1截面至第n截面各自的物料流流速；根据所述回转窑第1截面至第n截面各自的体积流量和

物料流流速确定第1至第n截面各自的物料流截面积；根据所述第1截面至第n截面各自的物

料流截面积和所述每个截面的回转窑的有效半径确定所述第1截面至第n截面各自的物料

流填充率；根据所述n个截面的每两个相邻截面将所述回转窑划分为m个区段，并确定物料

在第1区段至所述第m区段各自的物料体积，并根据所述第1区段至所述第m区段各自的物料

体积获得物料总体积，其中，n?m＝1；计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力臂

长度；计算所述第1区段至所述第m区段各自的物料偏心力矩和物料偏心合力矩，并计算克

服所述物料偏心合力矩的功率，根据所述回转窑转动部总重量、运动信息计算摩擦力消耗

功率；根据所述克服所述物料偏心合力矩的功率、摩擦力消耗功率计算回转窑的需用功率。

解决了现有技术中的带有缩口、挡料圈的回转窑，存在回转窑功率和煅烧时间计算复杂化，

甚至不可计算的技术问题，达到了计算方法直观、简便，且能够精确计算出煅烧时间和回转

窑功率的技术效果。

[0115] 2、本发明实施例通过所述物料流填充率的为0.05?0.2。进一步达到了避免填充率过小，窑体的散热损失大，降低窑转速可以提高填充率；填充率过大，物料可能煅烧不透，提

高窑速可降低填充率的技术效果。

[0116] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优

选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

[0117] 显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求

及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。