悬浮预热器

第七章 悬浮预热器
§7—3旋风筒结构计算 一．作用：80％分离烟尘，20％的热交换。 二．分离效率 C1级———90％以上； C2级———70％以上； …………………… C4级———70％以上。
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三．结构参数与计算： D——旋风筒内径； H——旋风筒总高度； h1——圆柱体高度； h2——圆锥体高度； h3——内筒扦入深度； h4——喂料口底部至内筒末端 距离； a——进风口宽度； b——进风口高度； d——内筒内径； de——排灰口内径； d0——下料口内径： α——锥边仰角。
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§7—2旋风筒的组合类型 一．分类： ⒈按厂商名称分： 史密斯型—丹麦 洪堡型—德国 多波尔型、维达格型、盖波尔型、ZAB型 ⒉按工作原理分： 同流交换型(物流与气流同向) 逆流交换型(物流与气流相反) 混合交换型(两种状况都有) ⒊按预热器组合形式分： 旋风筒组合式 立筒为主式 混合式(立筒、旋风筒都有)
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§7—4换热管道结构与计算 一．管道直径： 直径φ可根据风速确定，管道 风速一般取10～25m／s。 二．管道长度：L根据上升温度和所需时间而定。 例：温度从680C上升到800C，升高了132C，所需时 间为0.0176秒。管道风速为20m／s；确定长度L。 L＝0.0176×20＝0.4米 三．管道的作用： ⒈连接和输送气固流； ⒉分散物料、均布物料、锁风； ⒊气固两相之间换热—最主要的功能。
12 1 23 2 34 3 4 4 4 4 34 3 23 2 12 1
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⒍锁风阀(图4.9)
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四．分析 ⒈生料在管道内呈悬浮状态，80％的热交 换是在管道内完成的。 ⒉旋风筒的作用是将烟气与粉料分离(或者 说集尘)，只有20％的热交换作用。 ⒊气流与物流是混合运行的(同流、逆流都 有)
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⒊原理—生料从连接第一级旋凤筒与第二级 旋凤筒的管道L上加入，并迅速成悬浮状态， 同时进行热交换。进入到旋风筒后粉料流 速下降，（旋风筒比管道体积加大了）由 于旋风筒筒壁的阻力作用，使得粉料呈螺 旋状下落到筒体的底部。随后定时向下一 级旋风筒排放粉料继续加热，直至完成预 热过程进入回转窑中煅烧。
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§7—１旋风筒式悬浮预热器的功能与特性 一．基本概念（名词解词） ⒈预热—将生料颗粒表面的水份烘干。(20°～ 850°) ⒉分解—使颗粒物料的内部水份溢出。(850°～ 950°) ⒊煅烧—改变物料内部的晶体结构。（1450°) ⒋悬浮—物料颗粒在空间位置上呈飘移状态。 ⒌旋风筒—承受飘移粉料的载体。 ⒍悬浮预热器—粉料在旋风筒内部呈飘移状态进行 热交换的组合结构体。
⒉第一次变革：将预热段立起来，1950年开 始，回转窑可以缩短三分之一，产量有所 提高，质量得到稳定。 ⒊第二次变革：预热段、分解段都立起来。 1970年开始出现， 回转窑继续缩短，产量 成百倍的增长。目前这项改革己经成熟， 传统的中空旋窑、立窑、湿法窑都面临着 淘汰。
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四．特性：(经过二次演变过程) ⒈预热、分解过程都在窑外进行； ⒉粉料由原来的堆积状态下进行预热、分 解的过程改由现在的悬浮状态下进行热交 换。 ⒊窑长缩短了，产量、质量却大大的提高 了。

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§7—5影响预热器热效率的因素 一．粒径不同，加热时间与传热效率之间的关系： 由曲线可以看出，粉料直径在0.1mm时，只要与热气流接触0.1秒， 颗粒表面温度就到了热气体温度的70％。而实际生产中，生料颗粒 85%以上小于0.08mm，其加热速度之快就容易理解了。 二．预热器的效率： η＝1－ Q—输入预热器的热量； Q1—出预热器废气所带走的热量； Q2—出预热器粉尘所带走的热量； Q3—预热器的散热损失。 三．几条改造措施 ⒈选择合适的下料口位置；下料口位置应在旋风筒气流的上游，生料 落差小，且热烟气流速大的地方。物料先下降一段距离，然后迅速随 气流上升。气流速度要大于粉料下降的速度。 ⒉提高来料的均匀性。 ⒊对管道进行缩口处理；提高喂料口气流速度。 ⒋采用撒料装置。
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二．功能与作用： 充分利用回转窑及分解炉内排出的炽热气 流加热粉料，使粉料进行预热及部分碳酸 盐的分解，然后进入分解炉和回转窑内继 续加热分解，至直完成熟料的烧成任务。
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三．演变过程：
⒈传统的干法中空旋窑煅烧工艺与预热器窑比较
图6.14与6.28
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⒈旋风筒直径D的计算： ①推荐算法 ： K＝ K＝1.2～1.7之间；实验数据。 Q—气体流量，m／s； 假设一个d，算出一个D，直到符合要求为止。 ②假设截面风速算法： D＝2· Q—气体流量，m／s； V—假设截面风速，m／s；根据经验选取。
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⒉圆柱体高度h1 理论算法：h1＝ τ—尘粒从旋风筒环状空间位移到筒底所需时 间。 经验公式：h1≥ v—气流在旋风筒内的线速度。 ⒊圆锥体高度h2 tgα＝ α—一般在65～75之间； de／D—0.1～0.15之间； h2／D—0.9～1.2之间。
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二．组合形式： ⒈五级旋风预热器（图6.31）
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⒉四级旋风预热器（图）
四级旋风预热器
1 - 1.5 %在流程控制系 统之后的氧含量
分解炉氧含量 2.5 - 3.5% 烧成带温度 1450 °C 窑尾温度 ~1150 °C
燃烧比率
窑速
窑内通风和流程控 喂料率 制系统内通风 燃料比率流程控制 系统
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旋风筒结构类型；根据H＝h1＋h2与直径D的比值H／D H／D＞2—高型旋风筒： h1／ h2＜1 圆锥型 h1／h2＝1 过渡型 h1／h2＞1 圆柱型 H／D＜2—低型旋风筒 H／D＝2—过渡型旋风筒 ⒋进风口尺寸： a／b一般为2左右，进风口面积(a×b)可根据进风口凤速确定，凤速 V＝15～25m／s。 ⒌排气管的尺寸与扦入深度： d≈0.5D左右； h≈0.5d—Ⅰ级旋凤筒， h≈0.25d—Ⅱ～Ⅴ级旋凤筒。 ⒍根据以上的计算公式，满足使用的条件下，对旋凤筒的结构、进口型 式、出口型式等还可以作很多变化。
第七章 生料均化库
小结： 原料→破碎系统→预均化→生料粉磨系统→ 生料均化库→（煅烧）→ ▲先期的烧成工艺：

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▲先期的烧成工艺—预热、分解、烧成都在回转窑中进行。
干法中空旋窑煅烧工艺流程系统
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预热 分解 煅烧
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预热 分解 煅烧 窑体倾斜3～5° 窑体缓慢回转，2～3转／分钟； 窑内的温度变化是连续的，但随着工况的不同， 预热、分解、煅烧各段会有前移和后移的可能； 物料成堆积状况缓慢地向前移动，物料从窑尾 到窑头约需40分钟到60分钟； △缺点：烧成周期长、产量低； △改进：用悬浮预热器、分解炉进行窑外分解
气物走向及温度变化
进程
315 500
315
1 2
50
生料 废气
660 500
3
785
4 5 0
660 880 785 1000
500 温度 0C
1000
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⒋生料走向： 下料口 →L →C →L →C →L →C →L →C →窑尾。 ⒌气流走向： 窑尾 →L →C →L →C →L →C →L →C →×× →抽烟风机。 ⒍锁风阀(图4.9)
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⒊立筒预热器（图6.32、6.33）
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⒋ZAB立筒预热器(图6.34) ⒌捷克型立筒预热器(图6.35)
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⒍维达格型预热器(图6.36)
第七章 悬浮预热器
⒎米亚格型预热器(图6.37)
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三．四级旋风筒预热器详述： ⒈将单级旋凤筒左右错开垂直叠加，层数由 工艺而定，有四级和五级之分；上层与下 层之间用管道相连。 ⒉级数＝旋风筒的层数，由上而下依次为C 、 C 、C 、C …；
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五．旋风筒的结构原理
旋风筒的换热原理
(schematic)
Counter current (shaft stage)
Co-current (cyclone stage)
第七章 悬浮预热器
⒈ 筒体由圆柱体、圆锥体两段构成；（金属 材料结构件） ⒉ 内部镶砌耐火材料，外部包裹保温材料； ⒊ 圆柱体上部切向留有进凤口； ⒋ 圆锥体下端装有排灰阀；（重锤式锁凤阀）