水泥熟料煅燒-03-第三節(jié)新型干法窯系統(tǒng)中預(yù)燒過程和設(shè)備

1、懸浮預(yù)熱器分解爐窯懸浮預(yù)熱器分解爐窯 回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱器預(yù)熱器窯氣窯氣 生料生料預(yù)預(yù) 熱熱 器器分類分類懸浮預(yù)熱器懸浮預(yù)熱器旋風(fēng)預(yù)熱器旋風(fēng)預(yù)熱器立筒預(yù)熱器立筒預(yù)熱器蓋波爾型蓋波爾型ZAB型型普列洛夫型普列洛夫型懸浮預(yù)熱器懸浮預(yù)熱器 在新型干法窯系統(tǒng)中預(yù)燒過程包括在新型干法窯系統(tǒng)中預(yù)燒過程包括生料的預(yù)熱生料的預(yù)熱和和預(yù)預(yù)分解分解，分別在，分別在懸浮預(yù)熱器懸浮預(yù)熱器和和分解爐分解爐中完成。中完成。一、懸浮預(yù)熱器一、懸浮預(yù)熱器SP和懸浮預(yù)熱器窯簡稱和懸浮預(yù)熱器窯簡稱SP窯窯 充分利用窯尾排出的廢氣中大量熱能將生料粉充分利用窯尾排出的廢氣中大量熱能將生料粉預(yù)熱后入窯，以降低系統(tǒng)熱耗，提高熟料產(chǎn)量，是預(yù)

2、熱后入窯，以降低系統(tǒng)熱耗，提高熟料產(chǎn)量，是預(yù)熱的主要任務(wù)。最大限度換熱、最低的流體阻力、預(yù)熱的主要任務(wù)。最大限度換熱、最低的流體阻力、最省時(shí)的基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)可靠是對預(yù)熱器的根本要最省時(shí)的基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)可靠是對預(yù)熱器的根本要求。為此將細(xì)小生料粉懸浮在熱氣流中，進(jìn)行氣固求。為此將細(xì)小生料粉懸浮在熱氣流中，進(jìn)行氣固直接換熱，將是可供選擇的最正確技術(shù)思路。直接換熱，將是可供選擇的最正確技術(shù)思路。一、懸浮式預(yù)熱器的共性一、懸浮式預(yù)熱器的共性目前用于生產(chǎn)的預(yù)熱器型式很多，但根本上可歸納為目前用于生產(chǎn)的預(yù)熱器型式很多，但根本上可歸納為兩大類：立筒式和旋風(fēng)式，它們都具有如下共性：兩大類：立筒式和旋風(fēng)式，它們都

3、具有如下共性：1稀相氣固系統(tǒng)直接懸浮換熱稀相氣固系統(tǒng)直接懸浮換熱 因?yàn)楦煞ǜG尾廢氣溫度一般在因?yàn)楦煞ǜG尾廢氣溫度一般在1000上下，氣固上下，氣固粉體之間換熱方式應(yīng)以對流為主經(jīng)測算對流換粉體之間換熱方式應(yīng)以對流為主經(jīng)測算對流換熱點(diǎn)總換熱的熱點(diǎn)總換熱的7090%，因此換熱率，因此換熱率QW可用可用一般牛頓方程式，即：一般牛頓方程式，即：Q=a A T式中：式中：aa氣固間換熱系數(shù)，氣固間換熱系數(shù)，W/mW/m2 2；AA氣固接觸面積，氣固接觸面積，/m/m2 2；T氣固之間平均溫差，氣固之間平均溫差，。 結(jié)合實(shí)際分析：由于受工藝條件的限制，結(jié)合實(shí)際分析：由于受工藝條件的限制，a值與值與T值允許波

4、動幅度都不大，因此強(qiáng)化氣固之間換熱值允許波動幅度都不大，因此強(qiáng)化氣固之間換熱速率的最敏感因素是接觸面積速率的最敏感因素是接觸面積A。生料粉的比外表。生料粉的比外表積很大積很大250350 m2/g，其在氣流中分散程度不，其在氣流中分散程度不同，使暴露的外表積有極大差異。由此可見氣固懸同，使暴露的外表積有極大差異。由此可見氣固懸浮換熱效果在很大程度上與生料在氣流中分散狀況浮換熱效果在很大程度上與生料在氣流中分散狀況有關(guān)。有關(guān)。2預(yù)熱過程要求屢次串聯(lián)進(jìn)行預(yù)熱過程要求屢次串聯(lián)進(jìn)行 對于每一級預(yù)熱器其預(yù)熱過程，即使換熱效率極對于每一級預(yù)熱器其預(yù)熱過程，即使換熱效率極佳，最終也只能到達(dá)氣固溫度相等的平衡

5、狀態(tài)。也就佳，最終也只能到達(dá)氣固溫度相等的平衡狀態(tài)。也就是說對給定系統(tǒng)來說，從熱力學(xué)觀點(diǎn)來看，熱交換有是說對給定系統(tǒng)來說，從熱力學(xué)觀點(diǎn)來看，熱交換有個極限溫度。個極限溫度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算： 0 . 1100095. 05 . 040gmTT計(jì)算得計(jì)算得 cpgmTCTT0690 即最大限度換熱后，氣體溫度只能降到即最大限度換熱后，氣體溫度只能降到690（熱（熱力學(xué)力學(xué)極限溫度極限溫度 cpT）。此時(shí)相應(yīng)回收熱量僅僅）。此時(shí)相應(yīng)回收熱量僅僅337kg/kg氣體左右。僅占廢氣總熱焓的氣體左右。僅占廢氣總熱焓的30%不到?？梢娨淮螕Q熱不到?？梢娨淮螕Q熱是達(dá)不到大量回收廢氣熱的要求

6、的，為此需要利用預(yù)熱是達(dá)不到大量回收廢氣熱的要求的，為此需要利用預(yù)熱器進(jìn)行多級串聯(lián)。參見器進(jìn)行多級串聯(lián)。參見P41圖圖2-22，4級旋風(fēng)筒串聯(lián)使用級旋風(fēng)筒串聯(lián)使用時(shí)氣體與生料溫度變化的實(shí)例。時(shí)氣體與生料溫度變化的實(shí)例。 這種組合方式形成了單體內(nèi)氣固同流而宏觀級間這種組合方式形成了單體內(nèi)氣固同流而宏觀級間氣固逆流的系統(tǒng)。多級串聯(lián)組合就決定了每個預(yù)熱單元?dú)夤棠媪鞯南到y(tǒng)。多級串聯(lián)組合就決定了每個預(yù)熱單元級必須同時(shí)具有氣固混合物料分散、換熱與別級必須同時(shí)具有氣固混合物料分散、換熱與別離三個功能。離三個功能。要強(qiáng)化這三個功能所可能采取的措施有：要強(qiáng)化這三個功能所可能采取的措施有：u強(qiáng)化分散：提高氣固相相

7、對運(yùn)動速度強(qiáng)化分散：提高氣固相相對運(yùn)動速度 mgRuuu；形成氣流脈沖；增設(shè)某種異形結(jié)構(gòu)或加裝撒；形成氣流脈沖；增設(shè)某種異形結(jié)構(gòu)或加裝撒料器等。料器等。 u強(qiáng)化換熱：提高相對速度強(qiáng)化換熱：提高相對速度 mgRuuu熱系數(shù)；延長氣固在設(shè)備中的停留時(shí)間；增大氣熱系數(shù)；延長氣固在設(shè)備中的停留時(shí)間；增大氣流與粉料的換熱表面流與粉料的換熱表面A等。等。以增大換以增大換u強(qiáng)化別離：利用離心力、重力慣性力、電力、磁強(qiáng)化別離：利用離心力、重力慣性力、電力、磁力等或相互組合以強(qiáng)化別離作用。力等或相互組合以強(qiáng)化別離作用。認(rèn)識這些規(guī)律，是深入理解、掌握和開發(fā)各類預(yù)熱器認(rèn)識這些規(guī)律，是深入理解、掌握和開發(fā)各類預(yù)熱器的

8、根本思路。的根本思路。二、懸浮式預(yù)熱器類型二、懸浮式預(yù)熱器類型懸浮預(yù)熱器開展很快，種類很多，分類方法不統(tǒng)一。懸浮預(yù)熱器開展很快，種類很多，分類方法不統(tǒng)一。習(xí)慣上常用制造廠命名。也有按預(yù)熱器流動換熱特征習(xí)慣上常用制造廠命名。也有按預(yù)熱器流動換熱特征和組合型式分類。參見和組合型式分類。參見P43表表2-11。主要有：主要有：1、洪堡型旋風(fēng)預(yù)熱器、洪堡型旋風(fēng)預(yù)熱器特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，旋風(fēng)筒體積和高度相比照較??；特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，旋風(fēng)筒體積和高度相比照較?。挥欣脺p少投資和便于布置等。曾一度被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)有利用減少投資和便于布置等。曾一度被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)筒。型旋風(fēng)筒。旋風(fēng)預(yù)熱器分類以及幾種典型的旋風(fēng)預(yù)熱

9、器旋風(fēng)預(yù)熱器分類以及幾種典型的旋風(fēng)預(yù)熱器分類：分類：傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的洪堡型旋風(fēng)預(yù)熱器阻力大洪堡型旋風(fēng)預(yù)熱器阻力大新型的新型的低壓損旋風(fēng)筒阻力小低壓損旋風(fēng)筒阻力小旋風(fēng)筒改進(jìn)的幾個方面：旋風(fēng)筒改進(jìn)的幾個方面：1 1旋風(fēng)筒入口或出口處增設(shè)導(dǎo)向葉片；旋風(fēng)筒入口或出口處增設(shè)導(dǎo)向葉片；2 2旋風(fēng)筒筒體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)；旋風(fēng)筒筒體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)；3 3旋風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口與排氣管內(nèi)筒結(jié)構(gòu)的改進(jìn)；旋風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口與排氣管內(nèi)筒結(jié)構(gòu)的改進(jìn)；4 4旋風(fēng)筒下料口結(jié)構(gòu)的改進(jìn)旋風(fēng)筒下料口結(jié)構(gòu)的改進(jìn)5 5旋風(fēng)筒旋流方式的改進(jìn)旋風(fēng)筒旋流方式的改進(jìn)Tm4=800Tm1=315Tm2=495Tm3=670C4C1C2C3Tm2Tm3Tm1Tg1=350T

10、m0=70生料生料排風(fēng)排風(fēng)窯窯Tg=1050圖圖2-23洪堡型預(yù)熱洪堡型預(yù)熱器預(yù)熱效果器預(yù)熱效果2、史密斯型旋風(fēng)預(yù)熱器、史密斯型旋風(fēng)預(yù)熱器旋風(fēng)筒早期結(jié)構(gòu)與洪堡型相近。旋風(fēng)筒早期結(jié)構(gòu)與洪堡型相近。其特點(diǎn)是：強(qiáng)調(diào)一級筒別離效率高，因此內(nèi)筒氣體其特點(diǎn)是：強(qiáng)調(diào)一級筒別離效率高，因此內(nèi)筒氣體出口管插入旋風(fēng)局部較長，直筒高度也較大。而四出口管插入旋風(fēng)局部較長，直筒高度也較大。而四級筒因?yàn)闇囟雀?，?nèi)筒容易燒壞，所以主張?jiān)摷壊辉O(shè)級筒因?yàn)闇囟雀?，?nèi)筒容易燒壞，所以主張?jiān)摷壊辉O(shè)內(nèi)筒。內(nèi)筒。但實(shí)踐證明內(nèi)筒插入深度對別離效率和阻力損失影響但實(shí)踐證明內(nèi)筒插入深度對別離效率和阻力損失影響都明顯。后經(jīng)改進(jìn)，開發(fā)了一種高效低

11、阻新型旋風(fēng)筒。都明顯。后經(jīng)改進(jìn)，開發(fā)了一種高效低阻新型旋風(fēng)筒。特點(diǎn)：進(jìn)風(fēng)口截面有矩形改為多邊形，通體改為雙柱雙錐的組特點(diǎn)：進(jìn)風(fēng)口截面有矩形改為多邊形，通體改為雙柱雙錐的組 合，柱體直徑相對減小，內(nèi)筒直徑加大，插入深度減小合，柱體直徑相對減小，內(nèi)筒直徑加大，插入深度減小 等。等。試驗(yàn)研究證明：其流速分布比較較合理，氣固別離效率較高試驗(yàn)研究證明：其流速分布比較較合理，氣固別離效率較高 (9096)，處理氣體量較大，流體阻力較小。，處理氣體量較大，流體阻力較小。3、KS5型預(yù)熱器型預(yù)熱器 這是一種由日本川奇公司設(shè)計(jì)制造的一種預(yù)熱器。它這是一種由日本川奇公司設(shè)計(jì)制造的一種預(yù)熱器。它由五級旋風(fēng)筒串聯(lián)而成

12、。其中二、三兩級為降低高度由五級旋風(fēng)筒串聯(lián)而成。其中二、三兩級為降低高度和氣體阻力而采用臥式旋風(fēng)筒。和氣體阻力而采用臥式旋風(fēng)筒。與傳統(tǒng)旋風(fēng)筒相比，其氣流沿水平方向旋轉(zhuǎn)以別離物與傳統(tǒng)旋風(fēng)筒相比，其氣流沿水平方向旋轉(zhuǎn)以別離物料。臥式旋風(fēng)筒斷面風(fēng)速較高料。臥式旋風(fēng)筒斷面風(fēng)速較高10m/s，因而直，因而直徑可減小。處理氣量較同直徑立式旋風(fēng)筒高一倍。徑可減小。處理氣量較同直徑立式旋風(fēng)筒高一倍。主要特點(diǎn)是：壓力損失低，但相應(yīng)別離效率也比較低，主要特點(diǎn)是：壓力損失低，但相應(yīng)別離效率也比較低，僅僅80%左右。帶兩級臥式筒所組成的五級預(yù)熱器總壓左右。帶兩級臥式筒所組成的五級預(yù)熱器總壓降與一般四級預(yù)熱器相當(dāng)。據(jù)稱

13、降與一般四級預(yù)熱器相當(dāng)。據(jù)稱KS-5可節(jié)約熱耗可節(jié)約熱耗4%左左右，電耗降低右，電耗降低158kJ/t熟料。熟料。特點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)臥式，壓損較低，高度較低，降低預(yù)熱器系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)臥式，壓損較低，高度較低，降低預(yù)熱器系統(tǒng) 的阻力和框架高度。的阻力和框架高度。缺點(diǎn)：氣固別離效率較低，適用于作為旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)的缺點(diǎn)：氣固別離效率較低，適用于作為旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)的 中間級中間級特點(diǎn)：最上一級為高型圓柱型旋風(fēng)筒；最下一級的旋風(fēng)筒那么采特點(diǎn)：最上一級為高型圓柱型旋風(fēng)筒；最下一級的旋風(fēng)筒那么采 用較陡的錐角；目的是為提高別離效率。中部各級采用較陡的錐角；目的是為提高別離效率。中部各級采 用的是低壓損旋風(fēng)筒，其排氣

14、管用的是低壓損旋風(fēng)筒，其排氣管(內(nèi)筒內(nèi)筒)部位采用了導(dǎo)向部位采用了導(dǎo)向 板，以便使旋風(fēng)筒內(nèi)的大局部循環(huán)氣流由導(dǎo)向板直接板，以便使旋風(fēng)筒內(nèi)的大局部循環(huán)氣流由導(dǎo)向板直接 引入排氣管，從而保證在不降低氣固別離效率的前提引入排氣管，從而保證在不降低氣固別離效率的前提 下，降低旋風(fēng)筒中的阻力損失。下，降低旋風(fēng)筒中的阻力損失。4、多爾波型預(yù)熱器、多爾波型預(yù)熱器是德國是德國Polysius公司開發(fā)的。公司開發(fā)的。其特點(diǎn)是其特點(diǎn)是：生料在雙系列預(yù)熱器內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱。一般布：生料在雙系列預(yù)熱器內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱。一般布置是：四個一級，兩個二級，一個三級，兩個四級。置是：四個一級，兩個二級，一個三級，兩個四級。第三級是個渦流

15、立筒，生料由兩個二級下料管送入渦第三級是個渦流立筒，生料由兩個二級下料管送入渦流立筒的肩部，與四級排出的氣體進(jìn)行逆流熱交換。流立筒的肩部，與四級排出的氣體進(jìn)行逆流熱交換。熱生料從渦流立筒的底部排料口送到窯尾上升煙道中，熱生料從渦流立筒的底部排料口送到窯尾上升煙道中，再被分別帶入兩個四級入口。再被分別帶入兩個四級入口。開展這種型式的目的是減小單體尺寸，提高別離效率，開展這種型式的目的是減小單體尺寸，提高別離效率，也是為了適應(yīng)大型窯的需要。也是為了適應(yīng)大型窯的需要。渦流立筒的設(shè)置一方面可以使從兩個二級來的熱生料渦流立筒的設(shè)置一方面可以使從兩個二級來的熱生料的均勻性得到提高，另一方面也有利于防止結(jié)皮

16、。因的均勻性得到提高，另一方面也有利于防止結(jié)皮。因此這種型式的預(yù)熱器系統(tǒng)應(yīng)用較廣。此這種型式的預(yù)熱器系統(tǒng)應(yīng)用較廣。隨著生產(chǎn)的開展，渦流立于筒又被雙進(jìn)風(fēng)的旋風(fēng)筒所隨著生產(chǎn)的開展，渦流立于筒又被雙進(jìn)風(fēng)的旋風(fēng)筒所代替。代替。5、米亞格型預(yù)熱器、米亞格型預(yù)熱器德國德國Buhler-Mlag公司開發(fā)的。公司開發(fā)的。其特點(diǎn)是：其特點(diǎn)是：第四級用一個倒錐形立筒代替旋風(fēng)筒，由第四級用一個倒錐形立筒代替旋風(fēng)筒，由于噴射作用和氣流變速延長了生料在這一級的停留時(shí)于噴射作用和氣流變速延長了生料在這一級的停留時(shí)間，同時(shí)由于立筒與窯尾聯(lián)接的過渡管斷面積大，有間，同時(shí)由于立筒與窯尾聯(lián)接的過渡管斷面積大，有利用防止結(jié)皮堵塞。

17、利用防止結(jié)皮堵塞。6、維達(dá)克預(yù)熱器、維達(dá)克預(yù)熱器德國德國Wedag公司的產(chǎn)品。公司的產(chǎn)品。其主要特點(diǎn)：其主要特點(diǎn)：一是窯尾到第四級之間的上升管道做成變徑燈籠一是窯尾到第四級之間的上升管道做成變徑燈籠形立管，可防止結(jié)皮和強(qiáng)化換熱。形立管，可防止結(jié)皮和強(qiáng)化換熱。二是第三級氣流出口處設(shè)有一個渦室，第一級來的二是第三級氣流出口處設(shè)有一個渦室，第一級來的生料先喂入渦室，以加強(qiáng)混合均化。生料先喂入渦室，以加強(qiáng)混合均化。這種預(yù)熱器阻力比較大，但運(yùn)行比較可靠。早其的這種預(yù)熱器阻力比較大，但運(yùn)行比較可靠。早其的5000噸噸/日熟料的大型窯就是用這種型式。日熟料的大型窯就是用這種型式。7、Krupp型與型與ZAB

18、型立筒預(yù)熱器型立筒預(yù)熱器 Krupp型立筒預(yù)熱器又稱型立筒預(yù)熱器又稱Gepol型，型，是由帶三個正錐縮口的立筒和一級旋是由帶三個正錐縮口的立筒和一級旋風(fēng)筒所組成的預(yù)熱器系統(tǒng)。生料從立風(fēng)筒所組成的預(yù)熱器系統(tǒng)。生料從立筒頂部上升管道喂入，經(jīng)第一級旋風(fēng)筒頂部上升管道喂入，經(jīng)第一級旋風(fēng)筒預(yù)熱別離后送到立筒肩部。立筒用筒預(yù)熱別離后送到立筒肩部。立筒用縮口將內(nèi)局部成假設(shè)干缽室，作為換縮口將內(nèi)局部成假設(shè)干缽室，作為換熱單元。由于縮口的噴射作用，使窯熱單元。由于縮口的噴射作用，使窯尾上升的廢氣變速運(yùn)動，生料在其中尾上升的廢氣變速運(yùn)動，生料在其中上下回流形成懸浮狀態(tài)，并進(jìn)行熱交上下回流形成懸浮狀態(tài)，并進(jìn)行熱交換

19、。生料在每一室內(nèi)的換熱以同流為換。生料在每一室內(nèi)的換熱以同流為主，但室間形成宏觀的物料逆氣流而主，但室間形成宏觀的物料逆氣流而下的運(yùn)動。被預(yù)熱以后的生料自立筒下的運(yùn)動。被預(yù)熱以后的生料自立筒底部被送入窯內(nèi)。底部被送入窯內(nèi)。ZAB型與型與Krupp型根本結(jié)構(gòu)相同，型根本結(jié)構(gòu)相同，其特殊之處在于縮口設(shè)計(jì)成彼此其特殊之處在于縮口設(shè)計(jì)成彼此偏心，目的是加大擾動，形成較偏心，目的是加大擾動，形成較強(qiáng)的渦環(huán)，促進(jìn)氣固換熱與別離。強(qiáng)的渦環(huán)，促進(jìn)氣固換熱與別離。ZAB型通常是由三個缽室和兩級型通常是由三個缽室和兩級旋風(fēng)筒所組成。旋風(fēng)筒所組成。特點(diǎn)是：特點(diǎn)是：立筒結(jié)構(gòu)簡單、無任何立筒結(jié)構(gòu)簡單、無任何運(yùn)動部件，而

20、且還可以不需另建運(yùn)動部件，而且還可以不需另建框架，因此投資??；立筒底部生框架，因此投資省；立筒底部生料入窯通道尺寸相對較大，不易料入窯通道尺寸相對較大，不易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，因此對生料的適產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，因此對生料的適應(yīng)性較強(qiáng)，即對其中的有害成分應(yīng)性較強(qiáng)，即對其中的有害成分如氯、硫、堿的含量限制可適當(dāng)如氯、硫、堿的含量限制可適當(dāng)放寬，同時(shí)對原料的塑性也無特放寬，同時(shí)對原料的塑性也無特殊要求。故適用于中小窯上使用。殊要求。故適用于中小窯上使用。但其換熱效果一般不但其換熱效果一般不如旋風(fēng)筒好。如旋風(fēng)筒好。8、普列洛夫型立筒預(yù)熱器、普列洛夫型立筒預(yù)熱器這是捷克開發(fā)的，又稱捷克立筒，這是捷克開發(fā)的，又稱捷克

21、立筒，其特點(diǎn)是筒內(nèi)不設(shè)縮口，窯氣自筒其特點(diǎn)是筒內(nèi)不設(shè)縮口，窯氣自筒下部切向進(jìn)入，螺旋上升，生料從下部切向進(jìn)入，螺旋上升，生料從上部參加，盤旋氣流作用下沿筒壁上部參加，盤旋氣流作用下沿筒壁向下運(yùn)動，直至入窯。氣固之間形向下運(yùn)動，直至入窯。氣固之間形成了逆向運(yùn)動并完成換熱。成了逆向運(yùn)動并完成換熱。這種預(yù)熱器當(dāng)這種預(yù)熱器當(dāng)H/D等于等于5時(shí)，其預(yù)時(shí)，其預(yù)熱效果可與旋風(fēng)筒相當(dāng)。熱效果可與旋風(fēng)筒相當(dāng)。其優(yōu)點(diǎn)是：其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、漏風(fēng)少，系統(tǒng)壓降不超過漏風(fēng)少，系統(tǒng)壓降不超過3.5kPa ,在窯氣量產(chǎn)生較大波動時(shí)，也不致在窯氣量產(chǎn)生較大波動時(shí)，也不致給操作帶來困難。國內(nèi)使用效

22、果也給操作帶來困難。國內(nèi)使用效果也較好。較好。三、懸浮預(yù)熱器的工作原理三、懸浮預(yù)熱器的工作原理懸浮預(yù)熱器的根本流動方式：一是旋轉(zhuǎn)流，二是噴射流。懸浮預(yù)熱器的根本流動方式：一是旋轉(zhuǎn)流，二是噴射流。1、旋風(fēng)筒式預(yù)熱器的工作原理、旋風(fēng)筒式預(yù)熱器的工作原理 作為預(yù)熱單元的旋風(fēng)筒是從旋風(fēng)別離器延拓而來的，作為預(yù)熱單元的旋風(fēng)筒是從旋風(fēng)別離器延拓而來的，其淵源已有其淵源已有100多年的歷史。多年的歷史。1旋風(fēng)筒式預(yù)熱器與旋風(fēng)別離器的區(qū)別旋風(fēng)筒式預(yù)熱器與旋風(fēng)別離器的區(qū)別 其工作原理隨兩相流理論和測試方法的開展，已漸其工作原理隨兩相流理論和測試方法的開展，已漸趨深入，但作為預(yù)熱器的旋風(fēng)筒尚有其特殊性。趨深入，但

23、作為預(yù)熱器的旋風(fēng)筒尚有其特殊性。首先，所處理的氣體溫度和含塵量均很高；首先，所處理的氣體溫度和含塵量均很高；其次，是旋風(fēng)預(yù)熱器多半是多級組合使用；其次，是旋風(fēng)預(yù)熱器多半是多級組合使用； 第三，是其功能要求集分散、換熱、別離與一身。第三，是其功能要求集分散、換熱、別離與一身。正因?yàn)槿绱?，在沿用旋風(fēng)別離器理論時(shí)要作某些修正。正因?yàn)槿绱耍谘赜眯L(fēng)別離器理論時(shí)要作某些修正。2旋風(fēng)預(yù)熱器的工作原理與根本功能旋風(fēng)預(yù)熱器的工作原理與根本功能旋風(fēng)預(yù)熱器的功能分布如圖旋風(fēng)預(yù)熱器的功能分布如圖2-36所示。所示。氣 流氣料 流分 散換 熱換 熱 管料旋 風(fēng) 筒分 離換 熱 區(qū)分 離 區(qū)旋風(fēng)預(yù)熱器功能分析圖旋風(fēng)預(yù)

24、熱器功能分析圖 旋風(fēng)筒的入口旋風(fēng)筒的入口管道內(nèi)高速氣流使管道內(nèi)高速氣流使物料分散；分散后物料分散；分散后氣固同流進(jìn)行熱交氣固同流進(jìn)行熱交換；進(jìn)入旋風(fēng)筒后換；進(jìn)入旋風(fēng)筒后繼續(xù)局部氣固換熱，繼續(xù)局部氣固換熱，但旋風(fēng)筒本身主要但旋風(fēng)筒本身主要是別離物料，也就是別離物料，也就是物料在旋風(fēng)筒中是物料在旋風(fēng)筒中進(jìn)行別離。這樣旋進(jìn)行別離。這樣旋風(fēng)預(yù)熱器完成了物風(fēng)預(yù)熱器完成了物料分散、氣固換熱料分散、氣固換熱和氣固別離。和氣固別離。工作原理工作原理 低溫粉體物料均勻分散在高低溫粉體物料均勻分散在高溫氣流之中，在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行溫氣流之中，在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行熱交換，使物料得到迅速加熱升熱交換，使物料得到迅速加熱升溫

25、。起換熱和氣固兩相別離的雙溫。起換熱和氣固兩相別離的雙重作用。重作用。據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算： 傳熱系數(shù)：傳熱系數(shù)：1400W/(m2)； 傳熱面積：傳熱面積：29.4 m2/kg 將平均粒徑將平均粒徑40m左左右水泥生料喂入右水泥生料喂入740-760、流速為、流速為9-12m/s的氣流中，在料氣比為的氣流中，在料氣比為3，在完全分散的條件，在完全分散的條件下，只要秒，即可將氣下，只要秒，即可將氣流和生料的溫度溫差減流和生料的溫度溫差減少到少到30-90 。 熱流比可達(dá)熱流比可達(dá)0.908-0.968(熱流比是指管道內(nèi)有效傳熱流比是指管道內(nèi)有效傳熱量與最正確傳熱量的比值，當(dāng)熱流比為熱量與最正確

26、傳熱量的比值，當(dāng)熱流比為1時(shí)，氣固相時(shí)，氣固相溫度達(dá)完全平衡溫度達(dá)完全平衡)據(jù)研究：據(jù)研究：加熱時(shí)間加熱時(shí)間s s 不同石灰石顆粒懸浮在氣流中的加熱時(shí)間不同石灰石顆粒懸浮在氣流中的加熱時(shí)間 1008060402000.050.10.15 管道內(nèi)的物料分散管道內(nèi)的物料分散 生產(chǎn)中的旋風(fēng)筒，進(jìn)口生產(chǎn)中的旋風(fēng)筒，進(jìn)口風(fēng)速一般在風(fēng)速一般在1622m/s之間，之間，氣體流動時(shí)氣體流動時(shí)Re104，根本，根本屬于高度湍流狀態(tài)。屬于高度湍流狀態(tài)。 由加料管自然滑落的物由加料管自然滑落的物料，在高速氣流的沖擊下，料，在高速氣流的沖擊下，折轉(zhuǎn)方向，隨氣流向上運(yùn)動，折轉(zhuǎn)方向，隨氣流向上運(yùn)動，與此同時(shí)被分散。與此同

27、時(shí)被分散。 粉塵下落點(diǎn)到轉(zhuǎn)向處的距離粉塵下落點(diǎn)到轉(zhuǎn)向處的距離L見圖，取決于料團(tuán)的見圖，取決于料團(tuán)的大小和氣速的上下。落料團(tuán)小，氣速高，物料容易被分散大小和氣速的上下。落料團(tuán)小，氣速高，物料容易被分散而折流。而折流。 為了防止大塊難以分散，在加料管口下部，適當(dāng)位置上為了防止大塊難以分散，在加料管口下部，適當(dāng)位置上設(shè)置撒料裝置是有利的。設(shè)置撒料裝置是有利的。L氣 流圖圖2-37 料粉落入管道后運(yùn)動軌跡示意圖料粉落入管道后運(yùn)動軌跡示意圖回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱器預(yù)熱器窯氣窯氣上長管道中的分散裝置上長管道中的分散裝置 生料生料下下 料料 溜溜 子子下料管下料管閃動閥閃動閥NC單板閥結(jié)構(gòu)單板閥結(jié)構(gòu)管道分散裝置管

28、道分散裝置 B.管道內(nèi)的氣固換熱管道內(nèi)的氣固換熱 就實(shí)際工況條件分析，可以認(rèn)為氣固運(yùn)動由逆向變就實(shí)際工況條件分析，可以認(rèn)為氣固運(yùn)動由逆向變?yōu)橥颍瑢儆诜欠€(wěn)態(tài)對流換熱。為同向，屬于非穩(wěn)態(tài)對流換熱。 以此為根本出發(fā)點(diǎn)建立的數(shù)學(xué)模型，適用于單個團(tuán)以此為根本出發(fā)點(diǎn)建立的數(shù)學(xué)模型，適用于單個團(tuán)粒，可以計(jì)算出充分換熱所需的時(shí)間和距離。略粒，可以計(jì)算出充分換熱所需的時(shí)間和距離。略 例：例：經(jīng)理論計(jì)算，對于團(tuán)粒粒徑為經(jīng)理論計(jì)算，對于團(tuán)粒粒徑為100m 的顆粒，的顆粒，在風(fēng)速為在風(fēng)速為20m/s時(shí)，有效換熱時(shí)間時(shí)，有效換熱時(shí)間 0.01s，說明氣固，說明氣固換熱速度是非常迅速。換熱速度是非常迅速。 眾多資料已說

29、明，氣固之間眾多資料已說明，氣固之間80%甚至甚至90%的熱量的熱量是在入口管道內(nèi)進(jìn)行傳遞的。當(dāng)團(tuán)粒粒徑為是在入口管道內(nèi)進(jìn)行傳遞的。當(dāng)團(tuán)粒粒徑為100m，換熱時(shí)間也只需換熱時(shí)間也只需0.020.04s內(nèi)完成，與前述理論計(jì)算內(nèi)完成，與前述理論計(jì)算根本一致，相應(yīng)換熱距離也僅為根本一致，相應(yīng)換熱距離也僅為0.20.4m。由此可以。由此可以肯定，氣固換熱主要在進(jìn)口管道內(nèi)瞬間完成，即粉料肯定，氣固換熱主要在進(jìn)口管道內(nèi)瞬間完成，即粉料在轉(zhuǎn)向被加速的起始區(qū)域內(nèi)完成的。在轉(zhuǎn)向被加速的起始區(qū)域內(nèi)完成的。 理論與實(shí)驗(yàn)還進(jìn)一步證明，旋風(fēng)筒本體也具有一理論與實(shí)驗(yàn)還進(jìn)一步證明，旋風(fēng)筒本體也具有一定的換熱能力，只是因?yàn)槿?/p>

30、口處氣固溫差已很小，旋定的換熱能力，只是因?yàn)槿肟谔帤夤虦夭钜押苄?，旋風(fēng)筒沒有發(fā)揮換熱能力的時(shí)機(jī)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)只要考風(fēng)筒沒有發(fā)揮換熱能力的時(shí)機(jī)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)只要考慮其別離效果即可。慮其別離效果即可。C.氣固別離氣固別離 旋風(fēng)預(yù)熱器中氣流所承載的粉體粒徑很細(xì)，因此氣旋風(fēng)預(yù)熱器中氣流所承載的粉體粒徑很細(xì)，因此氣體流動狀態(tài)對塵粒的運(yùn)動起著決定性作用，對所能別離體流動狀態(tài)對塵粒的運(yùn)動起著決定性作用，對所能別離的粉粒數(shù)量和大小有很大影響。的粉粒數(shù)量和大小有很大影響。 研究旋風(fēng)預(yù)熱器中氣固別離問題，應(yīng)著眼于氣體流研究旋風(fēng)預(yù)熱器中氣固別離問題，應(yīng)著眼于氣體流動的流型、速度和壓力分布等特征，給分析認(rèn)識別離作動的

31、流型、速度和壓力分布等特征，給分析認(rèn)識別離作用提供依據(jù)。用提供依據(jù)。 其他因素如塵粒間的碰撞、凝聚、粘附和靜電效應(yīng)其他因素如塵粒間的碰撞、凝聚、粘附和靜電效應(yīng)均會對別離作用產(chǎn)生影響。均會對別離作用產(chǎn)生影響。關(guān)于別離效果的相關(guān)參數(shù)略。關(guān)于別離效果的相關(guān)參數(shù)略。影響旋風(fēng)預(yù)熱器預(yù)熱效率的因素影響旋風(fēng)預(yù)熱器預(yù)熱效率的因素 (2)選擇適當(dāng)?shù)墓艿里L(fēng)速 一般要求粉料懸浮區(qū)內(nèi)的風(fēng)速在1025m/s之間，通常要求大于15ms以上氣流的沖擊懸浮能力，可在懸浮區(qū)局部縮小管徑，使氣體局部加速以增大沖擊力。 (3)在喂料口加裝撒料裝置 -目的是促使物料分散4來料均勻性 l換熱方式已對流換熱為主換熱方式已對流換熱為主l懸

32、浮換熱效果取決于生料懸浮換熱效果取決于生料在氣流中的分散程度。在氣流中的分散程度。l用多個旋風(fēng)換熱單元相串用多個旋風(fēng)換熱單元相串聯(lián)組成旋風(fēng)預(yù)熱系統(tǒng)。聯(lián)組成旋風(fēng)預(yù)熱系統(tǒng)。因素之二因素之二： 氣、固相的傳熱氣、固相的傳熱因素之三：氣、固相的別離因素之三：氣、固相的別離 氣、固相的別離的效果直接影響到換熱效率。氣、固相的別離的效果直接影響到換熱效率。提高別離效率的措施：提高別離效率的措施：1 1開發(fā)新型高效、低阻的旋風(fēng)筒開發(fā)新型高效、低阻的旋風(fēng)筒2 2開發(fā)新型換熱管道開發(fā)新型換熱管道3 3開發(fā)新型鎖風(fēng)閥開發(fā)新型鎖風(fēng)閥4 4開發(fā)新型撒料裝置開發(fā)新型撒料裝置2、立筒正錐縮口預(yù)熱器的工作原理、立筒正錐縮口

33、預(yù)熱器的工作原理1立筒預(yù)熱器內(nèi)氣速的分布特征立筒預(yù)熱器內(nèi)氣速的分布特征 通過模試驗(yàn)所測定的速度值經(jīng)無因次處理后，以通過模試驗(yàn)所測定的速度值經(jīng)無因次處理后，以及二維床層示蹤試驗(yàn)的結(jié)果均說明：及二維床層示蹤試驗(yàn)的結(jié)果均說明： 立筒中氣速分布仍然具有噴射流二維正態(tài)分布的立筒中氣速分布仍然具有噴射流二維正態(tài)分布的根本特征。根本特征。2等速線與功能區(qū)等速線與功能區(qū) 立筒預(yù)熱器的功能：物料在立筒內(nèi)同樣要完成分立筒預(yù)熱器的功能：物料在立筒內(nèi)同樣要完成分散、換熱和別離三個功能。散、換熱和別離三個功能。等速線：為了分析方便，將流股中與主流方向向上等速線：為了分析方便，將流股中與主流方向向上相一致且速度相一致且速

34、度u相等的各點(diǎn)聯(lián)成線稱之為等速線。相等的各點(diǎn)聯(lián)成線稱之為等速線。功能區(qū)的劃分：根據(jù)等速線的分布可將兩個縮口之功能區(qū)的劃分：根據(jù)等速線的分布可將兩個縮口之間的缽室，劃分為四個區(qū)，如下圖。間的缽室，劃分為四個區(qū)，如下圖。縮 口核 心 區(qū)渦 流 區(qū)噴 射 區(qū)回 流 區(qū)等 速 線穩(wěn) 流 區(qū)圖圖2-45 立筒中射流運(yùn)動分區(qū)示意圖立筒中射流運(yùn)動分區(qū)示意圖核心區(qū)：核心區(qū)：保持噴射初保持噴射初速不變，是一個縮口速不變，是一個縮口截面為底邊的圓錐區(qū)截面為底邊的圓錐區(qū)域。當(dāng)域。當(dāng)Re104，此，此區(qū)氣體高度湍流，其區(qū)氣體高度湍流，其范圍與高度均不再發(fā)范圍與高度均不再發(fā)生變化。生變化。噴柱射區(qū)：指流噴柱射區(qū)：指流向

35、不變，中心風(fēng)速不向不變，中心風(fēng)速不斷衰減的區(qū)域。斷衰減的區(qū)域。渦流區(qū)：渦流區(qū)：由于氣體微團(tuán)作劇烈的、無定向的運(yùn)動與邊由于氣體微團(tuán)作劇烈的、無定向的運(yùn)動與邊界處氣體進(jìn)行動量交換的區(qū)域。在速度矢量測量中表界處氣體進(jìn)行動量交換的區(qū)域。在速度矢量測量中表現(xiàn)流動方向的隨機(jī)性，經(jīng)數(shù)據(jù)處理可以確定出擾動強(qiáng)現(xiàn)流動方向的隨機(jī)性，經(jīng)數(shù)據(jù)處理可以確定出擾動強(qiáng)烈的環(huán)形渦流，稱渦環(huán)。烈的環(huán)形渦流，稱渦環(huán)?；亓鲄^(qū)：回流區(qū)：即氣體產(chǎn)生反向運(yùn)動的區(qū)域，是由渦流作用即氣體產(chǎn)生反向運(yùn)動的區(qū)域，是由渦流作用對周圍氣體的卷吸作用而形成的。對周圍氣體的卷吸作用而形成的。 由于尺寸的限制，穩(wěn)流區(qū)類似于直管內(nèi)的流內(nèi)由于尺寸的限制，穩(wěn)流區(qū)類

36、似于直管內(nèi)的流內(nèi)在立筒中不存在。在立筒中不存在。 正因?yàn)榱⑼仓袣怏w具有受限射流運(yùn)動的特征，才正因?yàn)榱⑼仓袣怏w具有受限射流運(yùn)動的特征，才表現(xiàn)出流動的復(fù)雜性。復(fù)雜的流場對于微粒的運(yùn)動與表現(xiàn)出流動的復(fù)雜性。復(fù)雜的流場對于微粒的運(yùn)動與換熱起著非常重要的作用。換熱起著非常重要的作用。3物料在立筒中運(yùn)動的物理模型物料在立筒中運(yùn)動的物理模型粉料參加立筒后形成了復(fù)雜的兩相流動。粉料參加立筒后形成了復(fù)雜的兩相流動。 粉料以團(tuán)塊的形式自上一室落下，由于重力的作粉料以團(tuán)塊的形式自上一室落下，由于重力的作用進(jìn)入下一縮口的核心區(qū)被高速氣流所分散。細(xì)粉隨用進(jìn)入下一縮口的核心區(qū)被高速氣流所分散。細(xì)粉隨著氣流上升，并被卷吸擾

37、動而入渦流區(qū)，在此方向不著氣流上升，并被卷吸擾動而入渦流區(qū)，在此方向不定的氣流中粉料有時(shí)機(jī)被推向近壁處而產(chǎn)生氣固別離。定的氣流中粉料有時(shí)機(jī)被推向近壁處而產(chǎn)生氣固別離。經(jīng)回流區(qū)再沉落到縮口斜坡上。在斜坡上堆積到一定經(jīng)回流區(qū)再沉落到縮口斜坡上。在斜坡上堆積到一定程度，并凝成團(tuán)塊，在重力作用下滑過縮口逆氣流而程度，并凝成團(tuán)塊，在重力作用下滑過縮口逆氣流而落入下一室。重復(fù)以上過程直至入窯。落入下一室。重復(fù)以上過程直至入窯。 概括地說，就是圖上所表示的，粉料在每一室中概括地說，就是圖上所表示的，粉料在每一室中經(jīng)歷分散經(jīng)歷分散別離別離堆積堆積滑落等幾個過程，是在不同滑落等幾個過程，是在不同的氣流區(qū)域中進(jìn)行

38、的，又分別對于完成立筒預(yù)熱器的的氣流區(qū)域中進(jìn)行的，又分別對于完成立筒預(yù)熱器的主要功能：分散、換熱與別離。主要功能：分散、換熱與別離。分散：分散：是被高速上升氣流沖散而完成的。是被高速上升氣流沖散而完成的。換熱：換熱：是在粉料被分散并被氣流噴射作用反向揚(yáng)起并是在粉料被分散并被氣流噴射作用反向揚(yáng)起并不斷加速的過程中進(jìn)行的，可以認(rèn)為是同流加速階段不斷加速的過程中進(jìn)行的，可以認(rèn)為是同流加速階段非穩(wěn)定的有效換熱。非穩(wěn)定的有效換熱。別離：是由于源流推動已經(jīng)換熱的粉料向周邊移動而別離：是由于源流推動已經(jīng)換熱的粉料向周邊移動而別離，再在重力和回流氣體作用下沿壁沉落到縮口斜別離，再在重力和回流氣體作用下沿壁沉落

39、到縮口斜坡上完成的。由此可以認(rèn)為渦環(huán)的存在是立筒中氣固坡上完成的。由此可以認(rèn)為渦環(huán)的存在是立筒中氣固別離的根本原因。別離的根本原因。 ZAB型立筒預(yù)熱器工作原理根本類似。只是縮口型立筒預(yù)熱器工作原理根本類似。只是縮口彼此錯開，目的是加大氣流擾動，強(qiáng)化分散換熱。彼此錯開，目的是加大氣流擾動，強(qiáng)化分散換熱。3、各級旋風(fēng)預(yù)熱器性能的匹配、各級旋風(fēng)預(yù)熱器性能的匹配 由于各級旋風(fēng)筒作為換熱單元在系統(tǒng)中所處的位由于各級旋風(fēng)筒作為換熱單元在系統(tǒng)中所處的位置不同，對其性能的要求也有區(qū)別，因此存在著合理置不同，對其性能的要求也有區(qū)別，因此存在著合理匹配的問題。匹配的問題。 根據(jù)理論分析和適當(dāng)簡化所建立的數(shù)學(xué)模型

40、，取根據(jù)理論分析和適當(dāng)簡化所建立的數(shù)學(xué)模型，取系統(tǒng)總熱效率作為目標(biāo)函數(shù)，通過計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)結(jié)系統(tǒng)總熱效率作為目標(biāo)函數(shù)，通過計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)結(jié)果，有如下假設(shè)干觀點(diǎn)，與生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)根本一致：果，有如下假設(shè)干觀點(diǎn)，與生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)根本一致：1各級別離效率對熱效率各級別離效率對熱效率的影響順序是：的影響順序是：1234cccc式中式中 4c代表最下一級即第代表最下一級即第4級旋風(fēng)筒分離效率，級旋風(fēng)筒分離效率，其余類推。但考慮到其余類推。但考慮到C1排塵量對系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性影排塵量對系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性影響最大，因此應(yīng)調(diào)整其順序?yàn)椋喉懽畲?，因此?yīng)調(diào)整其順序?yàn)椋?341cccc 最下一級別離效率不僅對熱效率有明顯的影

41、響，最下一級別離效率不僅對熱效率有明顯的影響，而且直接決定回流上一級旋風(fēng)筒物料量的多少，且在而且直接決定回流上一級旋風(fēng)筒物料量的多少，且在高溫下，高溫下，C4別離效率低容易造成別離效率低容易造成C3的堵塞，影響正常的堵塞，影響正常操作。因此從指導(dǎo)思想上力求保持較高的。但實(shí)際上操作。因此從指導(dǎo)思想上力求保持較高的。但實(shí)際上由于由于C4所處環(huán)境溫度高，流速大，內(nèi)筒容易變形燒壞所處環(huán)境溫度高，流速大，內(nèi)筒容易變形燒壞等原因，往往又很難提高等原因，往往又很難提高C4的別離效率，因此是近年的別離效率，因此是近年來預(yù)熱器改進(jìn)的重點(diǎn)研究課題之一。來預(yù)熱器改進(jìn)的重點(diǎn)研究課題之一。2各級漏風(fēng)量對熱效率的影響順序

42、是：各級漏風(fēng)量對熱效率的影響順序是：1234ccccLLLL式中：式中： ciL表示表示i級的漏風(fēng)量對熱效率的影響的程度級的漏風(fēng)量對熱效率的影響的程度 計(jì)算說明，同樣漏入計(jì)算說明，同樣漏入1%冷風(fēng)，如果從冷風(fēng)，如果從C4漏入對漏入對系統(tǒng)熱效率的影響要比從系統(tǒng)熱效率的影響要比從C1漏入大得多。這就是說，漏入大得多。這就是說，對于預(yù)熱器窯中，盡管堵漏是共同任務(wù)，但重點(diǎn)應(yīng)放對于預(yù)熱器窯中，盡管堵漏是共同任務(wù)，但重點(diǎn)應(yīng)放在高溫級預(yù)熱器的堵漏。在高溫級預(yù)熱器的堵漏。3各級外表散熱損失對熱效率的影響順序是：各級外表散熱損失對熱效率的影響順序是：1234ccccqqqq式中：式中： ciq表示表示i級的表面

43、散熱損失對熱效率的影響級的表面散熱損失對熱效率的影響程度。程度。 由此可見由此可見，對高溫級預(yù)熱器采取隔熱保溫措施實(shí)，對高溫級預(yù)熱器采取隔熱保溫措施實(shí)際效益更好。際效益更好。 凡此均可說明，對于預(yù)熱器系統(tǒng)各級性能應(yīng)有合凡此均可說明，對于預(yù)熱器系統(tǒng)各級性能應(yīng)有合理匹配，以求滿足總體最正確的要求。理匹配，以求滿足總體最正確的要求。4、預(yù)熱器串聯(lián)的級數(shù)、預(yù)熱器串聯(lián)的級數(shù) 研究說明，氣固懸浮換熱速率很快，因此每一級研究說明，氣固懸浮換熱速率很快，因此每一級預(yù)熱單元熱交換后，出口時(shí)實(shí)際氣固之間的溫度差大預(yù)熱單元熱交換后，出口時(shí)實(shí)際氣固之間的溫度差大約是約是030，而且?guī)缀跖c入口氣固各自溫度無關(guān)。，而且?guī)?/p>

44、乎與入口氣固各自溫度無關(guān)。根據(jù)理論分析與計(jì)算還說明：根據(jù)理論分析與計(jì)算還說明： 預(yù)熱器廢氣溫度隨級數(shù)預(yù)熱器廢氣溫度隨級數(shù)n的增加而降低，即回收的增加而降低，即回收熱效率有所提高。但它們之間不是線性關(guān)系，而是隨熱效率有所提高。但它們之間不是線性關(guān)系，而是隨著著n值增大、廢氣溫度的降低趨勢不斷減小。也可以值增大、廢氣溫度的降低趨勢不斷減小。也可以說，級數(shù)愈多，平均每級所能回收的熱量趨于減少。說，級數(shù)愈多，平均每級所能回收的熱量趨于減少。反過來說物料預(yù)熱升溫曲線趨于平緩。反過來說物料預(yù)熱升溫曲線趨于平緩。 從理論上來講，級數(shù)愈多，愈趨于可逆過程，能從理論上來講，級數(shù)愈多，愈趨于可逆過程，能量品位熵的

45、損失愈小，愈合理。量品位熵的損失愈小，愈合理。 但實(shí)際生產(chǎn)中，每增加一級預(yù)熱器，需要克服更大但實(shí)際生產(chǎn)中，每增加一級預(yù)熱器，需要克服更大的阻力，動力消耗相應(yīng)增大，而且還增大了土建和設(shè)備的阻力，動力消耗相應(yīng)增大，而且還增大了土建和設(shè)備投資。因此對于工廠的具體條件，顯然不是級數(shù)愈多愈投資。因此對于工廠的具體條件，顯然不是級數(shù)愈多愈好，而是存在一個最佳級數(shù)好，而是存在一個最佳級數(shù) 佳。 佳的確定不僅需要完整的技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，而且還的確定不僅需要完整的技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，而且還要有明確的目標(biāo)函數(shù)和某些約束條件。若以我國現(xiàn)有的要有明確的目標(biāo)函數(shù)和某些約束條件。若以我國現(xiàn)有的旋風(fēng)預(yù)熱器窯生產(chǎn)中有代表性的操作參數(shù)為

46、基礎(chǔ)，綜合旋風(fēng)預(yù)熱器窯生產(chǎn)中有代表性的操作參數(shù)為基礎(chǔ)，綜合考慮原料、燃料、電力、成品的價(jià)格、土建投資及設(shè)備考慮原料、燃料、電力、成品的價(jià)格、土建投資及設(shè)備投資等情況，認(rèn)為預(yù)熱器級數(shù)對某些經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的影投資等情況，認(rèn)為預(yù)熱器級數(shù)對某些經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的影響如下：響如下：1假設(shè)以單位熱耗值最低值為目標(biāo)函數(shù)時(shí)：假設(shè)以單位熱耗值最低值為目標(biāo)函數(shù)時(shí)：佳78級級 2假設(shè)以單位產(chǎn)品綜合能耗包括熱耗和電耗為假設(shè)以單位產(chǎn)品綜合能耗包括熱耗和電耗為計(jì)算的目標(biāo)函數(shù)時(shí)：計(jì)算的目標(biāo)函數(shù)時(shí)：佳67級級3假設(shè)以單位產(chǎn)品本錢最低為目標(biāo)函數(shù)時(shí)：假設(shè)以單位產(chǎn)品本錢最低為目標(biāo)函數(shù)時(shí)：佳5級級 4當(dāng)預(yù)熱器系統(tǒng)操作條件欠佳，如物料在氣流

47、中分當(dāng)預(yù)熱器系統(tǒng)操作條件欠佳，如物料在氣流中分散不好，傳熱效果差，表現(xiàn)為出口氣固溫差大大散不好，傳熱效果差，表現(xiàn)為出口氣固溫差大大于于30、外表散熱大、漏風(fēng)系數(shù)大等，均將使上、外表散熱大、漏風(fēng)系數(shù)大等，均將使上述最正確點(diǎn)向級數(shù)低的方向偏移。反之如果條件改述最正確點(diǎn)向級數(shù)低的方向偏移。反之如果條件改善，如選用新型低阻高效預(yù)熱器，那么系統(tǒng)可能取善，如選用新型低阻高效預(yù)熱器，那么系統(tǒng)可能取更多級如更多級如6級串聯(lián)更為經(jīng)濟(jì)合理。級串聯(lián)更為經(jīng)濟(jì)合理。 總之，需要強(qiáng)調(diào)兩個基本概念，一是預(yù)熱器多級總之，需要強(qiáng)調(diào)兩個基本概念，一是預(yù)熱器多級串聯(lián)級數(shù)有一個最佳值串聯(lián)級數(shù)有一個最佳值 佳；其次是；其次是 佳不是一

48、個固不是一個固定值，而是取決于一系列技術(shù)與經(jīng)濟(jì)條件的一個參數(shù)。定值，而是取決于一系列技術(shù)與經(jīng)濟(jì)條件的一個參數(shù)。 四懸浮預(yù)熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)與技術(shù)參數(shù)四懸浮預(yù)熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)與技術(shù)參數(shù) 預(yù)熱器結(jié)構(gòu)包括聯(lián)接管道尺寸設(shè)計(jì)和組合以預(yù)熱器結(jié)構(gòu)包括聯(lián)接管道尺寸設(shè)計(jì)和組合以及操作技術(shù)參數(shù)的選取，直接關(guān)系到設(shè)備功能的發(fā)揮、及操作技術(shù)參數(shù)的選取，直接關(guān)系到設(shè)備功能的發(fā)揮、熱回收效果和動力消耗，從而也影響到窯系統(tǒng)的產(chǎn)量熱回收效果和動力消耗，從而也影響到窯系統(tǒng)的產(chǎn)量和各項(xiàng)指標(biāo)，因此一直是預(yù)熱器窯技術(shù)改進(jìn)的重要方和各項(xiàng)指標(biāo)，因此一直是預(yù)熱器窯技術(shù)改進(jìn)的重要方面。面。1、預(yù)熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)確實(shí)定、預(yù)熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)確實(shí)定 如前所述，作為

49、預(yù)熱器單體，分散換熱主要是在如前所述，作為預(yù)熱器單體，分散換熱主要是在管道內(nèi)完成，而別離功能那么主要是在旋風(fēng)筒體中完管道內(nèi)完成，而別離功能那么主要是在旋風(fēng)筒體中完成。成。 經(jīng)驗(yàn)說明，旋風(fēng)筒別離效率與其阻力損失往往又經(jīng)驗(yàn)說明，旋風(fēng)筒別離效率與其阻力損失往往又是同步增減的。即別離效率高的旋風(fēng)筒相應(yīng)阻力損失是同步增減的。即別離效率高的旋風(fēng)筒相應(yīng)阻力損失大。大。頂部旋風(fēng)筒頂部旋風(fēng)筒旋風(fēng)預(yù)熱器的幾個重要參數(shù)：旋風(fēng)預(yù)熱器的幾個重要參數(shù)：阻力阻力P別離效率別離效率操作斷面風(fēng)速操作斷面風(fēng)速Vi、氣流進(jìn)口風(fēng)速、氣流進(jìn)口風(fēng)速V進(jìn)口進(jìn)口五級總壓降：五級總壓降：4800300Pa，別離效率：別離效率：C192-96%

50、,C2-C487-88%,C588%。斷面風(fēng)。斷面風(fēng)速：。速：。高徑比高徑比高徑比高徑比單體壓損：單體壓損：550650Pa，別離，別離效率：效率：C195%,C2-C486-92。旋風(fēng)預(yù)熱器結(jié)構(gòu)尺寸確實(shí)定包括：旋風(fēng)預(yù)熱器結(jié)構(gòu)尺寸確實(shí)定包括：1旋風(fēng)筒柱體直徑旋風(fēng)筒柱體直徑D 柱體直徑柱體直徑D是旋風(fēng)筒設(shè)計(jì)的定型尺寸，是比較關(guān)鍵是旋風(fēng)筒設(shè)計(jì)的定型尺寸，是比較關(guān)鍵的，目前尚無理論計(jì)算式，通常按以下兩種經(jīng)驗(yàn)方法來的，目前尚無理論計(jì)算式，通常按以下兩種經(jīng)驗(yàn)方法來確定：確定：按旋風(fēng)筒排氣管內(nèi)筒所需要的尺寸按旋風(fēng)筒排氣管內(nèi)筒所需要的尺寸d反推算柱體反推算柱體直徑直徑D，即按下式求取，即按下式求取D：278

51、5. 027. 1ndKQD m 式中：式中：D旋風(fēng)筒柱體內(nèi)徑，旋風(fēng)筒柱體內(nèi)徑，m；nd內(nèi)筒外徑，根據(jù)處理氣量內(nèi)筒外徑，根據(jù)處理氣量Q及經(jīng)驗(yàn)排氣風(fēng)速確定，及經(jīng)驗(yàn)排氣風(fēng)速確定，m； Q系統(tǒng)單位時(shí)間要求處理的含塵氣體量，系統(tǒng)單位時(shí)間要求處理的含塵氣體量，m3/s；K負(fù)荷系數(shù)，經(jīng)驗(yàn)值約為負(fù)荷系數(shù)，經(jīng)驗(yàn)值約為1.21.7m2/m3/s，通常，通常Q、D值大，值大，K取小值。取小值。按旋風(fēng)筒截面風(fēng)速按旋風(fēng)筒截面風(fēng)速 Au的經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算，即：的經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算，即： AuQD27. 1式中：式中： Au假想氣流沿旋風(fēng)筒全截面通過的平均流假想氣流沿旋風(fēng)筒全截面通過的平均流速，即表觀風(fēng)速，速，即表觀風(fēng)速，m/s。 各

52、廠的取值有一波動范圍，一般取各廠的取值有一波動范圍，一般取3.55.5m/s，在，在一定范圍內(nèi)，一定范圍內(nèi)，Au高，隨之進(jìn)口風(fēng)速也高，分離效率高，隨之進(jìn)口風(fēng)速也高，分離效率略有改善，但阻力相應(yīng)也有所增加。但對不同結(jié)構(gòu)略有改善，但阻力相應(yīng)也有所增加。但對不同結(jié)構(gòu)的旋風(fēng)筒二者變化規(guī)律不心一致，因此最好是通過的旋風(fēng)筒二者變化規(guī)律不心一致，因此最好是通過試驗(yàn)確定。試驗(yàn)確定。2旋風(fēng)筒進(jìn)口形狀、尺寸和氣流進(jìn)入方式旋風(fēng)筒進(jìn)口形狀、尺寸和氣流進(jìn)入方式進(jìn)口形狀進(jìn)口形狀 進(jìn)口風(fēng)管的形狀目前多數(shù)采用矩形，其高寬比進(jìn)口風(fēng)管的形狀目前多數(shù)采用矩形，其高寬比b/a2Dab入一般取一般取2左右。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，進(jìn)口面積系數(shù)左

53、右。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，進(jìn)口面積系數(shù)， 平均為平均為0.2，中間級較大，以降低阻力。，中間級較大，以降低阻力。氣流入口方式氣流入口方式 一般有兩類，進(jìn)口氣流外沿與圓柱體相切，稱為一般有兩類，進(jìn)口氣流外沿與圓柱體相切，稱為直直入式入式；進(jìn)口氣流內(nèi)沿與圓周柱體相切稱；進(jìn)口氣流內(nèi)沿與圓周柱體相切稱渦殼式渦殼式。渦殼式又有兩種，渦殼式又有兩種，90度相切和度相切和180度相切。度相切。旋風(fēng)筒進(jìn)口形式與結(jié)構(gòu)旋風(fēng)筒進(jìn)口形式與結(jié)構(gòu) 進(jìn)口風(fēng)速：進(jìn)口風(fēng)速：15-25m/s。 由于渦殼式進(jìn)口能使進(jìn)入旋風(fēng)筒氣流通道變窄，由于渦殼式進(jìn)口能使進(jìn)入旋風(fēng)筒氣流通道變窄，有利于減小顆粒間筒壁移動別離的距離，而且增加有利于減小顆粒間

54、筒壁移動別離的距離，而且增加了氣流通向排氣管的距離，防止產(chǎn)生短路，因此可了氣流通向排氣管的距離，防止產(chǎn)生短路，因此可提高別離效率，同時(shí)處理風(fēng)量較大，故常采用。提高別離效率，同時(shí)處理風(fēng)量較大，故常采用。但阻力比直入式大。但阻力比直入式大。3內(nèi)筒排氣管尺寸與插入深度內(nèi)筒排氣管尺寸與插入深度 內(nèi)筒結(jié)構(gòu)多數(shù)是圓形管道，其結(jié)構(gòu)尺寸對旋風(fēng)筒的內(nèi)筒結(jié)構(gòu)多數(shù)是圓形管道，其結(jié)構(gòu)尺寸對旋風(fēng)筒的流體阻力和別離效率影響很大。假設(shè)設(shè)計(jì)不當(dāng)，其下端流體阻力和別離效率影響很大。假設(shè)設(shè)計(jì)不當(dāng)，其下端面附近會產(chǎn)生亂流區(qū)，會起二次揚(yáng)塵的作用或產(chǎn)生入口面附近會產(chǎn)生亂流區(qū)，會起二次揚(yáng)塵的作用或產(chǎn)生入口氣流短路。氣流短路。內(nèi)筒直徑內(nèi)筒

55、直徑 一般認(rèn)為內(nèi)筒尺寸決定了揚(yáng)析區(qū)域的大小，可見內(nèi)一般認(rèn)為內(nèi)筒尺寸決定了揚(yáng)析區(qū)域的大小，可見內(nèi)筒直徑筒直徑nd小，飛揚(yáng)量少，分離效率高，但流速高，阻小，飛揚(yáng)量少，分離效率高，但流速高，阻力相應(yīng)增大。因此內(nèi)筒直徑受到出口風(fēng)速的制約。力相應(yīng)增大。因此內(nèi)筒直徑受到出口風(fēng)速的制約。22Ddn出經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：內(nèi)筒面積系數(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：內(nèi)筒面積系數(shù) 為為0.2左右或左右或 nd=0.5D較為適宜。較為適宜。 內(nèi)筒插入深度內(nèi)筒插入深度一般情況下插入深度一般情況下插入深度 3h對分離效率影響顯著。對分離效率影響顯著。 3h小，易造成短路，飛揚(yáng)量大；小，易造成短路，飛揚(yáng)量大； 3h過大，影響流場分布，過大，影響流場分布

56、， 在頂蓋處折流后易產(chǎn)生渦流，徒增流動阻力而與分離作在頂蓋處折流后易產(chǎn)生渦流，徒增流動阻力而與分離作用無補(bǔ)。由此可見，內(nèi)筒插入深度與空間流場有關(guān)，也用無補(bǔ)。由此可見，內(nèi)筒插入深度與空間流場有關(guān)，也就是與進(jìn)口氣流與筒體結(jié)構(gòu)有關(guān)，往往需要通過試驗(yàn)來就是與進(jìn)口氣流與筒體結(jié)構(gòu)有關(guān)，往往需要通過試驗(yàn)來選定。選定。（4）圓柱體高度）圓柱體高度 1h 柱體的高度關(guān)系到生料粉是否有足夠的沉降時(shí)間。柱體的高度關(guān)系到生料粉是否有足夠的沉降時(shí)間。理論認(rèn)為，可根據(jù)粉粒體從旋風(fēng)筒上部環(huán)形空間位移到理論認(rèn)為，可根據(jù)粉粒體從旋風(fēng)筒上部環(huán)形空間位移到筒壁的時(shí)間和單位時(shí)間氣流螺旋運(yùn)動軸向位移大小而定。筒壁的時(shí)間和單位時(shí)間氣流螺

57、旋運(yùn)動軸向位移大小而定。但這種計(jì)算方法干擾因素很多，精度也有限。故一般仍但這種計(jì)算方法干擾因素很多，精度也有限。故一般仍按下式要求計(jì)算：按下式要求計(jì)算：uunAndDuDdDQh2221式中：式中：u指氣體在柱體上部環(huán)形空間內(nèi)螺旋運(yùn)動時(shí)向指氣體在柱體上部環(huán)形空間內(nèi)螺旋運(yùn)動時(shí)向下有效線速度，它取決于入口風(fēng)速下有效線速度，它取決于入口風(fēng)速iu，經(jīng)，經(jīng)驗(yàn)取驗(yàn)取u=0.67 iu； Au柱體斷面表觀速度，柱體斷面表觀速度，m/s。 5圓錐體尺寸圓錐體尺寸錐體尺寸包括高度錐體尺寸包括高度 2h和錐度和錐度（或者在（或者在 2h一定一定時(shí)用排料口時(shí)用排料口md表示）。表示）。 錐體的作用是縮小粉塵向壁面運(yùn)

58、動的距離，同時(shí)錐體的作用是縮小粉塵向壁面運(yùn)動的距離，同時(shí)有效地將帖壁捕獲的顆粒向排料口輸送，并且提供旋有效地將帖壁捕獲的顆粒向排料口輸送，并且提供旋轉(zhuǎn)氣體折流向上的空間。合理的形狀和尺寸，將有利轉(zhuǎn)氣體折流向上的空間。合理的形狀和尺寸，將有利于氣固別離并將折流揚(yáng)析量減到最小。錐體過長，使于氣固別離并將折流揚(yáng)析量減到最小。錐體過長，使設(shè)備增大，流體阻力也增加。由于影響因素很多且復(fù)設(shè)備增大，流體阻力也增加。由于影響因素很多且復(fù)雜，其尺寸根本上是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定。通常錐體高收塵雜，其尺寸根本上是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定。通常錐體高收塵效率也高。效率也高。6旋風(fēng)筒聯(lián)接管道之間的尺寸旋風(fēng)筒聯(lián)接管道之間的尺寸 管道中氣流運(yùn)

59、動要完成分散物料和傳遞熱量的任管道中氣流運(yùn)動要完成分散物料和傳遞熱量的任務(wù)，因此尺寸設(shè)計(jì)也不容忽視。關(guān)鍵是要確定管道內(nèi)務(wù)，因此尺寸設(shè)計(jì)也不容忽視。關(guān)鍵是要確定管道內(nèi)合適的平均風(fēng)速合適的平均風(fēng)速 0u。 這要從兩方面考慮，這要從兩方面考慮，一是從阻力角度看一是從阻力角度看，應(yīng)選低值；，應(yīng)選低值；二是從承載、分散和換熱能力考慮二是從承載、分散和換熱能力考慮，宜選高值。為了，宜選高值。為了防止加料團(tuán)塊沉落到下一級破壞系統(tǒng)的正常運(yùn)行，管防止加料團(tuán)塊沉落到下一級破壞系統(tǒng)的正常運(yùn)行，管道風(fēng)速應(yīng)不低于道風(fēng)速應(yīng)不低于1112m/s為宜。從我國情況來看，一為宜。從我國情況來看，一般管道風(fēng)速在般管道風(fēng)速在1723

60、m/s。管道風(fēng)速選定后，其尺寸即可根據(jù)風(fēng)量計(jì)算而得：管道風(fēng)速選定后，其尺寸即可根據(jù)風(fēng)量計(jì)算而得：027. 1uQd管式中：式中： 管道d管道內(nèi)徑，管道內(nèi)徑，m； Q處理風(fēng)量，處理風(fēng)量，m3/s；0u管道所選定風(fēng)速，管道所選定風(fēng)速，m/s。 2、立筒預(yù)熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)確實(shí)定、立筒預(yù)熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)確實(shí)定 立筒預(yù)熱器的設(shè)計(jì)，關(guān)鍵是確定立筒直徑，縮口立筒預(yù)熱器的設(shè)計(jì)，關(guān)鍵是確定立筒直徑，縮口直徑以及每一換熱單元室的高度。直徑以及每一換熱單元室的高度。 目前確定立筒直徑根本上還是以經(jīng)驗(yàn)方法為根目前確定立筒直徑根本上還是以經(jīng)驗(yàn)方法為根底，簡單方法如下：底，簡單方法如下：04uQDim 式中：式中： 立筒出口斷面