预热器工作原理

预热器的结构及工作原理

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一、预热器的结构

预热器主要由旋风筒、风管、下料溜管、锁风阀,撒料板、内筒挂片等部分组成。

旋风筒与连接管道组成预热器的换热单元功能如下图所示:

旋风筒换热单元功能结构示意图物料落入旋风筒上升管道后运动轨迹示意图

二、预热器的工作原理

1、预热器的换热功能

预热器的主要功能就是充分利用回转窑与分解炉排出的废气余热加热生料,使生料预热及部分碳酸盐分解。为了最大限度提高气固间的换热效率,实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗,必需具备气固分散均匀、换热迅速与高效分离三个功能。

2、物料分散

喂入预热器管道中的生料,在与高速上升气流的冲击下,物料折转向上随气流运动,同时被分散。物料下落点到转向处的距离(悬浮距离)及物料被分散的程度取决于气流速度、物料性质、气固比、设备结构等。因此,为使物料在上升管道内均匀迅速地分散、悬浮,应注意下列问题:

(1)选择合理的喂料位置为了充分利用上升管道的长度,延长物料与气体的热交换时间,喂料点应选择靠近进风管的起始端,即下一级旋风筒出风内筒的起始端。但必须以加入的物料能够充分悬浮、不直接落入下一级预热器(短路)为前提。

(2)选择适当的管道风速要保证物料能够悬浮于气流中,必须有足够的风速,一般要求料粉悬浮区的风速为16～22m/s。为加强气流的冲击悬浮能力,可在悬浮区局部缩小管径或加插板(扬料板),使气体局部加速,增大气体动能。

(3)合理控制生料细度

(4)喂料的均匀性要保证喂料均匀,要求来料管的翻板阀(一般采用重锤阀)灵活、严密;来料多时,它能起到一定的阻滞缓冲作用;来料少时,它能起到密封作用,防止系统内部漏风。

(5)旋风筒的结构旋风筒的结构对物料的分散程度也有很大影响,如旋风筒的锥体角度、布置高度等对来料落差及来料均匀性有很大影响。

(6)在喂料口加装撒料装置早期设计的预热器下料管无撒料装置,物料分散差,热效率低,经常发生物料短路,热损失增加,热耗高。

3、撒料板

为了提高物料分散效果,在预热器下料管口下部的适当位置设置撒料板,当物料喂入上升管道下冲时,首先撞击在撒料板上被冲散并折向,再由气流进一步冲散悬浮。

4、锁风阀

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。锁风阀必须结构合理,轻便灵活。

对锁风阀的结构要求

(1) 阀体及内部零件坚固、耐热,避免过热引起变形损坏。

(2) 阀板摆动轻巧灵活,重锤易于调整,既要避免阀板开,闭动作过大,又要防止料流发生脉冲,做到下料均匀。一般阀板前端部开有圆形或弧形孔洞使部分物料由此流下。

(3) 阀体具有良好的气密性,阀板形状规整与管内壁接触严密,同时要杜绝任何连接法兰或轴承间隙的漏风。

(4) 支撑阀板转轴的轴承(包括滚动、滑动轴承等)要密封良好,防止灰尘渗入。

(5) 阀体便于检查、拆装,零件要易于更换。

5、气固间换热

气固间的热交换80％以上就是在入口管道内进行的,热交换方式以对流换热为主。气固之间的换热主要在进口管道内瞬间完成的,即粉料在转向被加速的起始区段内完成换热。

6、气固分离

旋风筒的主要作用就是气固分离。提高旋风筒的分离效率就是减少生料粉内、外循环,降低热损失与加强气固热交换的重要条件。

影响旋风筒分离效率的主要因素:

(1)旋风筒的直径。在其它条件相同时,筒体直径小,分离效率高。

(2)旋风筒进风口的型式及尺寸。气流应以切向进入旋风筒,减少涡流干扰;进风口宜采用矩形,进风口尺寸应使进口风速在16～22m/s之间,最好在18～20m/s之间。

(3)内筒尺寸及插入深度。内筒直径小、插入深,分离效率高。

(4)增加筒体高度,分离效率提高。

(5)旋风筒下料管锁风阀漏风,将引起分离出的物料二次飞扬,漏风越大,扬尘越严重,分离效率越低。

(6)物料颗粒大小、气固比(含尘浓度)及操作的稳定性等,都会影响分离效率。