预热器

第3章预热器

水泥生产煅烧熟料的预分解技术，从根本上改变了物料的传热状态，使物料由堆积状态转为悬浮状态下进行，物料与气流的接触面积大幅度增加，因此传热速率极快，传热效率高。

预分解窑系统装备主要有预热器、分解炉、回转窑、冷却机，依次完成物料与气流热交换过程。

3.1 预热器

预热器是实现熟料烧成四个热交换过程中第一个的装备，使生料粉与热气流在悬浮状态下充分接触，完成物料预热及部分碳酸盐分解过程。为提高此过程的热交换效率，要设法提高生料在热气流中的均散程度、增加固气间的接触几率；并提高每个旋风筒的选粉效率。3.1.1 预热器工艺任务

预分解窑的预热器，使用较多的是旋风式预热器。旋风式预热器一般由4~6级旋风筒及各级旋风筒之间的连接管道、下料管（包括锁风阀、撒料器）等组成。各级旋风筒置串联向上，最顶部的旋风筒，为两个并联，以尽量降低废气带走的粉尘量与热量。现在最常用由6个旋风筒组成的五级旋风式预热器，自上而下分为顶部Cl 旋风筒的筒体是细而高双旋风筒，目的是为了提高分离效率。而C2～C5 是矮胖型旋风筒，是为了达到更低压力损失。每级换热单元同时具备气固混合、换热和气固分离三个功能。

窑炉内的废气从底端旋风筒逐级向上端旋风筒运动，而生料则是从顶端旋风筒逆流向底端运动（图 1-1）。

当生料以切线方向进入旋风筒C1后，利用自身重力、惯性力和及随废气旋转的离心力，在旋风筒外壁与内筒（排风口）间的环状空间作旋流向下的外涡旋运动，一直延伸到锥体底部（图3.1-3），物料便从气流中分离并沉降，进入到C2级下料管，与排出的废气彼此开始热交换，在共同进入C2旋风筒，大部分粗粉受离心力作用与含细粉的废气分离，靠重力从本级下料管排出，落入到更下一级旋风筒的排风管道中，再与更高温度的废气热交换；回转窑，另一方面，携带细粉的废气进入旋风筒后，在风机负压作用下继续旋转上升作内涡旋运动，直至从筒上端的排风口排出。它们充分利用熟料煅烧与分解后废气中的余热，对即将入窑的生料进行烘干与预热，最大限度提高气、固两相间的热交换效率。为此，该设备的结构设计就要让它具备让气、固相混合均匀、有足够热交换时间、并最后高效分离的三个功能。最终生料粉由50℃预热至800℃，而窑尾废气由1100℃降至300℃左右。

仅凭单个旋风筒一次换热，远不能回收废气中余热，而需要多级旋风筒的多次换热。这就是预热器要由多个旋风筒串联成塔的理论依据。

3.1．2预热器各部分的作用

1、旋风筒作用

旋风筒主要作用：完成气、固相的分离和生料粉的收集，还有一定的换热作用。

旋风筒使气固分离的能力大小，用分离效率表示。分离效率越高，就越能减少已受热的生料继续随气流做内、外循环的可能，既可减少电能的消耗，也降低了热物料飞出所带走的热损失。但分离效率过高，就要弱化本级旋风筒内的气、固相热交换效率。

2 、换热管道

各个旋风筒之间的联接管道在换热方面起着主要作用，所以有人干脆将其称为“换热管道”。换热管道是旋风预热器系统中的重要部分，承担着物料分散、均布、锁风和换热的任务。气固之间８０％以上的换热在进风管道中就已完成，换热时间仅需０．０２～０．０４ｓ。

在旋风筒连接管道内进行的热交换是以对流为主。影响换热速率的主要因素是接触面积F，只要料粉充分分散于气流中，换热面积就比处于结团或堆积状态时，增大上千倍。

风速很重要。风速太低，影响传热效率，甚至会使料沉降积聚；风速过高，增大系统阻力，增加电耗，并影响旋风筒的分离效率。一级旋风筒一般为并联的双旋风筒一般选用12～18m/s。

各级旋风筒分离效率及圆筒断面风速，见表3.1-2。

3、撒料装置

为使生料迅速分散悬浮，防止大料团难以分散甚至短路冲入下级旋风筒，在换热管道下料口通常装有撒料装置。一般撒料装置有板式撒料器和箱式撒料器两种形式。板式撒料器一般安装在下料管底部，撒料板伸入管道中的长度可调，伸入长度与下料管安装的角度有关，必须根据生料状况调节，以保持良好的撒料分散效果。由于撒料板暴露在炽热的烟气中，磨蚀严重，寿命较短。箱式撒料器下料管安装在撒料箱体的上部，下料管安装角度和箱内的撒料板倾斜角度经过试验优化固定。撒料箱经优化选定角度，打上浇注料后，既能保证撒料效果，又能降低成本，延长寿命。

作用：防止下料管下行物料进入换热管道时的向下冲料，并促使下冲物料冲至下料板后飞溅、分散。

4下料管及锁风翻板排灰阀（锁风阀）

旋风筒下料管应保证下料均匀通畅，同时密封严密，防止漏风。如密封不严，换热管道中的热气流经下料管窜至上级旋风筒下料口，引起已收集的物料二次飞扬，降低分离效率。因此，应在上级旋风筒下料管与下级旋风筒出口换热管道的入料口之间的适当部位装设锁风阀（翻板排灰阀）。锁风阀(又称翻板阀)的作用既保持下料均匀畅通，又起密封作用。它装在上级旋风筒下料管与下级旋风筒出口的换热管道入料口之间的适当部位。

锁风阀应锁风严密、开启灵

活、工作可靠。安装位置不能离撒

料装置太近，以免物料冲击力过

小，影响撒料装置功能的发挥；也

不能离旋风筒太近，否则压力过小

易使出料受阻，料流不畅。常用的

锁风阀一般有单板式、双板式和瓣

式三种。一般来说，倾斜式或料流

量较小的下料管，多采用单板阀；垂直的或料流量较大的下料管，多采用双板阀。作用：下料、锁风。做到换热管道中的气流及下料管中的物料“气走气路、料走料路”，各行其路。