第二节_新型干法窑系统中预烧过程和设备

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1、新型干法窑系统中预烧过程和设备第二节悬浮预热器＋分解炉＋窑ⅣⅢ回转窑预热器窑气ⅠⅠⅡ生料预热器分类悬浮预热器旋风预热器立筒预热器盖波尔型ZAB型普列洛夫型悬浮预热器在新型干法窑系统中预烧过程包括生料的预热和预分解，分别在悬浮预热器和分解炉中完成。一、悬浮预热器（SP）和悬浮预热器窑（简称SP窑）充分利用窑尾排出的废气中大量热能将生料粉预热后入窑，以降低系统热耗，提高熟料产量，是预热的主要任务。最大限度换热、最低的流体阻力、最省时的基建投资和运转可靠是对预热器的基本要求。为此将细小生料粉悬浮在热气流中，进行气固直接换热，将是可供选择的最佳技术思路。（一）、悬浮式预热器的共性目前用于生产的预热器

2、型式很多，但基本上可归纳为两大类：立筒式和旋风式，它们都具有如下共性：（1）稀相气固系统直接悬浮换热因为干法窑尾废气温度一般在1000℃上下，气固（粉体）之间换热方式应以对流为主（经测算对流换热点总换热的70～90%），因此换热率Q（W）可用一般牛顿方程式，即：Q=aAΔT式中：a—气固间换热系数，W/m2℃；A—气固接触面积，/m2；ΔT—气固之间平均温差，℃。结合实际分析：由于受工艺条件的限制，a值与ΔT值允许波动幅度都不大，因此强化气固之间换热速率的最敏感因素是接触面积A。生料粉的比表面积很大（250～350m2/g），其在气流中分散程度不同，使暴露的表面积有极大差异。由此可见气固悬浮

3、换热效果在很大程度上与生料在气流中分散状况有关。（2）预热过程要求多次串联进行对于每一级预热器其预热过程，即使换热效率极佳，最终也只能达到气固温度相等的平衡状态。也就是说对给定系统来说，从热力学观点来看，热交换有个极限温度。根据实验数据估算：计算得即最大限度换热后，气体温度只能降到690℃（热力学极限温度）。此时相应回收热量仅仅337kg/kg气体左右。仅占废气总热焓的30%不到。可见一次换热是达不到大量回收废气热的要求的，为此需要利用预热器进行多级串联。这种组合方式形成了单体内气固同流而宏观（级间）气固逆流的系统。多级串联组合就决定了每个预热单元（级）必须同时具有气固混合（物料分散）、换热

4、与分离三个功能。要强化这三个功能所可能采取的措施有：强化分散：提高气固相相对运动速度；形成气流脉冲；增设某种异形结构或加装撒料器等。强化换热：提高相对速度热系数；延长气固在设备中的停留时间；增大气流与粉料的换热表面A等。以增大换强化分离：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。认识这些规律，是深入理解、掌握和开发各类预热器的基本思路。（二）、悬浮式预热器类型悬浮预热器发展很快，种类很多，分类方法不统一。习惯上常用制造厂命名。也有按预热器流动换热特征和组合型式分类。主要有：1、洪堡型旋风预热器特点是：结构简单，旋风筒体积和高度相对比较小；有利用减少投资和便于布置等。曾一度

5、被认为是标准型旋风筒。旋风预热器分类以及几种典型的旋风预热器分类：传统的——洪堡型旋风预热器（阻力大）新型的——低压损旋风筒（阻力小）旋风筒改进的几个方面：1）旋风筒入口或出口处增设导向叶片；2）旋风筒筒体结构的改进；3）旋风筒进风口与排气管（内筒）结构的改进；4）旋风筒下料口结构的改进5）旋风筒旋流方式的改进Tm4=800℃Tm1=315℃Tm2=495℃Tm3=670℃C4C1C2C3Tm2Tm3Tm1Tg1=350℃Tm0=70℃生料排风窑Tg=1050℃图2-23洪堡型预热器预热效果2、史密斯型旋风预热器旋风筒早期结构与洪堡型相近。其特点是：强调一级筒分离效率高，因此内筒（气体出口管

6、插入旋风部分）较长，直筒高度也较大。而四级筒因为温度高，内筒容易烧坏，所以主张该级不设内筒。但实践证明内筒插入深度对分离效率和阻力损失影响都明显。后经改进，开发了一种高效低阻新型旋风筒。特点：进风口截面有矩形改为多边形，通体改为双柱双锥的组合，柱体直径相对减小，内筒直径加大，插入深度减小等。试验研究证明：其流速分布比较较合理，气固分离效率较高(90％～96％)，处理气体量较大，流体阻力较小。（三）、悬浮预热器的工作原理悬浮预热器的基本流动方式：一是旋转流，二是喷射流。1、旋风筒式预热器的工作原理作为预热单元的旋风筒是从旋风分离器延拓而来的，其渊源已有100多年的历史。（1）旋风筒式预热器与旋

7、风分离器的区别其工作原理随两相流理论和测试方法的发展，已渐趋深入，但作为预热器的旋风筒尚有其特殊性。首先，所处理的气体温度和含尘量均很高；其次，是旋风预热器多半是多级组合使用；第三，是其功能要求集分散、换热、分离与一身。正因为如此，在沿用旋风分离器理论时要作某些修正。（2）旋风预热器的工作原理与基本功能旋风预热器的功能分布如图2-36所示。旋风预热器功能分析图旋风筒的入口管道内高速气流使物料分散；分散后气固同