新型干法窑系统中预烧过程和设备之预热器

主
偏心缩口立筒与1-2级旋风
筒组合
4旋流运动 逆流换热为主
旋流立筒与旋风筒组合
① 洪堡型旋风预热器
Tg1=350℃
Tm0=70℃
Tm1=315℃ Tm2=495℃ Tm3=670℃
Tg=1050℃ Tm4=800℃
洪堡型旋风预热器预热效果
① 洪堡型旋风预热器
一般最上一级C1分离效率要求最高，以减 少飞损，降低生料消耗，减轻收尘设备的 负荷；往往用两个尺寸相对较小的旋风筒 并联；2000t/d可配双系列
生料通过预热器系统的时间大约为25s 窑系统总阻力(4级)约为4～5kPa 窑的单位容积产量比中空窑提高1～3倍
洪堡型旋风预热器优点
结构简单； 在保持一定收尘效率和压力损失的条件下，
旋风筒体积和高度相对较小； 有利于减少投资、便于布置
洪堡型旋风预热器结构参数
比值
数值
dn
H
③ KS-5型预热器
日本川崎(Kawasaki)公司
KS-5型预热器及卧式旋风筒
③ KS-5型预热器
为降低高度、气体阻力， C2、C3采用卧式 旋风筒，与传统旋风筒相比，其气流沿垂 直方向旋转以分离物料
处理气量较同直径立式旋风筒高一倍，主 要特点是压力损失低，但相应分离效率也 比较低，仅80％上下
ZAB型立筒预热器布置与流程
⑤ 米亚格型预热器
德 Buhler-Miag公司开发
C4用一个倒锥形立筒代 替旋风筒，由于喷射作用 和气流变速延长了生料在 这一级的停留时间； 由于立筒与窑尾联接的 过渡管断面积大，利于防 止结皮堵塞
米亚格型预热器
⑥ 维达克预热器
C3气流出口处设有一个涡 室，C1来的生料先喂入涡室， 以加强混合均化
普列洛夫立筒
按流动换热特征 组合型式分类
1、旋流运动为主 气固同流换热
4(多)级旋风筒组合 4(多)级旋风筒组合 旋风筒与涡旋室组合
旋风筒与卧式旋风筒组合
2喷（腾）-旋流动或 旋风筒与锥形立筒组合 旋-旋流动结合变式 旋风筒与变径立筒组合 旋风筒换热
3喷（腾）-旋流动， 带缩口立筒与1-2级旋风筒
同室内同流换热为 组合
2 悬浮式预热器的共性
II. 预热过程要求多次串联进行 每一级预热器，即使换热效率极佳，最 终也只能达到气固温度相等的平衡
气体温度只能降到690℃，回收热量337kg／kg气体;仅占废气总热焓的30％不到
。 气固换热热力学极限
多级串联预热器换热情况
强化措施
①强化分散：提高气固间相对运动速度；形 成气流脉冲；增设某种异形结构或加装撒 料器等
H/D h1/D h3/D dn/D a/b dm/D
1.65-2.5 0.6-1.0 0.3-0.1 0.25-0.5 0.4-0.6
0. 2
h3
h1
h2 dm
旋风筒各部分尺寸示意图
② 史密斯型旋风预热器
dn
h3 h1
H
强调一级筒分离效率高
内筒(气体出口管插入旋风筒部分)较长，
h2
直筒高度也较大 四级筒因为温度高，内筒容易烧坏，所以d主m 张
C4不设内筒 内筒插入深度对分离效率和阻力损失影响明显
高效低阻新型旋风筒
入口截面以菱形(多边形)代替长方形 柱体改为双柱双椎组合 气流入口角度减小 柱体直径减小 内筒直径加大，插入深度减小
改进后的史密斯型旋风预热器
保持较高分离效率:90～96％ 阻力损失较低：△p=0.1～0.5kPa 处理气量比较大 最佳匹配 η1= 95% η2= 90% η3= 90% η4= 93%
一、悬浮预热器SP和悬浮预热器窑(SP窑)
1 预热的主要任务, 基本要求 ① 充分利用窑尾排出废气中大量热能将生料
粉预热后入窑，降低系统热耗，提高熟料 产量 ② 最大限度换热、最低的流动阻力、最省的 基建投资和运转可靠 最佳技术思路： 将细小生料粉悬浮在热气流中，进行气固 直接快速换热
2 悬浮式预热器的共性
系统可节约热耗4％，电耗降低158kJ/t熟料
④ 多波尔型预热器POLYSIUS 德
（a）原多波尔型预热器
生料在双系列预热器内进 行预热
4-C1，2-C2，1-C3，2-C4 C3是一个涡流立筒，生料
由两个C2下料管送到涡流 立筒的肩部，与C4排出的 气体进行逆流热交换;热生 料从涡流立筒的底部排料
两大类：立筒式和旋风筒式
I. 稀相气固系统直接悬浮换热
特点：气固相之间换热方式以对流为主
经测算对流换热占总换热量的70-90％
换热速率Q：Q=αA△T
α:气固相的换热系数，W/m2·℃
A:气固接触表面积，m2 T:固间平均温差，℃
2500～3500cm2／g
换热效果：取决于生料粉的比表面积及 其在气流中的分散状况
口送到窑尾上升烟道中，
再被分别带入两个C4入口
多波尔型预热器特点
发展双系列旋风筒的 目的是减小单体尺寸 提高分离效率
涡流立筒的设置：改 善从两个C2来的热 生料的均匀性；有利 于防止结皮
④ 多波尔型预热器POLYSIUS 德
涡流立筒被双进风的旋风筒取代
（a）原多波尔型预热器
（b）改进多波尔型预热器
上升管道做成变径(灯笼形) 立管，可防止结皮和强化换 热
大型维达克预热器
⑦ KRUPP型与ZAB型立筒预热器
A-生料加料管 B-回转窑 1～4-立筒 5-旋风筒 6-加料口
KRUPP型立筒预热器
KRUPP型与ZAB型立筒 预热器原理
生料从立筒顶部上升管道喂入，经一级旋风筒预热 分离后送到立筒肩部
②强化换热：提高相对速度以增大换热系数; 延长气固在设备中的停留时间；增大气流 与粉料换热表面积等
③强化分离：利用离心力、重力、惯性力、 电力、磁力等或相互组合以强化分离作用
3．悬浮式预热器类型
按制造厂商命名 洪堡型 史密斯型 多波尔型 KS-5型 米亚格旋风筒 维达格旋风筒
克虏伯型立筒
德骚（ZAB）立筒
立筒用缩口将内部分成若干钵体，作为换热单元； 由于缩口的喷射作用，使窑尾上升的废气变速运动 ，生料在其中上下回流形成悬浮状态，并进行热交 换
生料在每一室内的换热以同流为主，但在室间形成 宏观的物料逆气流而下的运动 被预热后的生料自立筒底部被送入窑内
ZAB型立筒预热器
特殊: 缩口被设计成
彼此偏心，目的是 加大扰动，形成较 强的涡环，促进气 固换热与分离