第五組 預熱器的選擇[優(yōu)選材料]

1、“水泥熟料燒成”課程任務書院（系） 材料工程系 班級 材料技能14級任務下達日期： 2016年 10 月 日任務完成日期： 2016年 11月 日任 務 題 目： 選擇旋風預熱器、分解爐、回轉窯及冷卻機指 導 教 師： 胡家林主要內容和要求：掌握熟料煅燒過程，熟悉影響過程的各因素，能對四個熱工設備進行合理的選擇。一、預熱器的選擇要 求： （1）合理選擇預熱器的列數(shù)、旋風筒的類型和各級旋風筒的分離效率； （2）計算出各級旋風筒的直徑、高度； （3）合理選擇進氣方式、尺寸、進口形式，排氣管尺寸和插入深度； （4）繪制各級旋風預熱器的結構圖； （5）對影響旋風傳熱效率和分離效率的因素作簡要的分析。一

2、、合理選擇預熱器的列數(shù)、旋風筒的類型和各級旋風筒的分離效率回轉窯預熱器的列數(shù)一般為單列或雙列。經(jīng)考慮我組熟料的燒成系統(tǒng)中均采用雙系列回轉窯預熱器。TC型低壓損旋風筒的特點1、采用三心270大蝸殼，擴大了大部分進口區(qū)域與蝸殼，減少了進口區(qū)渦流阻力；2、大蝸殼內設有螺旋結構，可將氣流平穩(wěn)引入旋風筒，物料在慣性力和離心力的作用下達到筒壁，有利于物料分離效率的提高；3、對進風口尺寸優(yōu)化設計，減少進口氣流與回流相撞；4、適當降低旋風筒入口風速，蝸殼底邊做成斜面，適當降低旋風筒內氣流旋轉速度；5、適當加大內筒直徑，縮短旋風筒內氣流的無效行程；6、旋風筒其高徑比適當增大，減少氣流擾動；7、旋風筒出口與連接管

3、道選取合理結構型工，減少阻力損失；保持連接管道合理風速。TC型五級預熱器系統(tǒng)，總壓降為4500-5100Pa，分離效率1=92%-96%，2-4=87%-88%，5在88%左右。旋風筒截面風速一般為3.5-5.5m/s，旋風筒高徑比：C1級2.8-3.0，C2-C5級1.9-2.0，進口風速為15-18m/s。二：計算出各級旋風筒的直徑、高度廢氣量計算熟料煤耗量：=0.146生料的額定消耗量：K=1.56kg/kg熟料預分解窯相關數(shù)據(jù)如下：溫度/負壓/pa空氣系數(shù)分解率/%風速（m/s）窯尾10503501.025分解爐88020001.05807.988020001.03954.880028

4、001.05304.770034001.10104.755040001.1534.231045001.2003.7空氣系數(shù)1.2，漏風量5%則：理論空氣量=0.903/kg 理論廢氣量=0.977/kg 生料分解廢氣量：V=KJ%=0.262/kg窯尾排出廢氣量1 窯內煤燃燒產生的廢氣量為0.3908 /kg(40%為回轉窯用燃料比)2 窯尾過?？諝饬繛椋?1）40%=0.0722/kg3 生料分解產生的廢氣量為V5%=0.0131/kg所以窯尾廢氣量為0.4761/kg 分解爐內廢氣量1 煤燃燒的廢氣量： =（爐內煤+窯內煤）燃燒的廢氣量=0.977/kg2 生料分解產生的的量： =生料全部

5、分解產生的的量（爐內分解率+窯內分解率） =V（80%+5%） =0.2227/kg3 過?？諝饬浚?=（-1）=（1.05-1）0.903=0.0452/kg所以爐內廢氣量為1.2449/kg，化為工作態(tài)為5.3636/kg熟料。 C5廢氣量 出爐廢氣量： 1.2449/kg 漏入空氣量：1.24495%=0.0452/kg C5分解產生的量為0.2699/kg所以C5廢氣量為1.5600/kg，化為工作態(tài)為6.7212 /kg熟料。C4廢氣量 來自C5的廢氣量1.5600/kg 漏入空氣量：1.56005%=0.0780/kg C4廢氣量：=1.5600+0.0780=1.6380/kg，

6、化為標準態(tài)為： 6.6208/kg熟料。C3廢氣量C3廢氣量：（1+5%）=1.7199/kg，化為標準態(tài)為：6.3427/kg熟料。C2廢氣量C2廢氣量：（1+5%）=1.8059/kg，化為標準態(tài)為5.6680/kg熟料。C1廢氣量C1廢氣量：（1+5%）=1.8962/kg，化為標準態(tài)為：4.2375/kg熟料。1. 旋風筒直徑旋風筒的處理能力主要取決于通過的風量和截面風速。各級旋風筒圓筒斷面風速如下：2. 各級旋風筒圓筒斷面風速項目C1C2C3C4C5圓筒斷面風速（m/s）3-45.5-65-5.5（1）根據(jù)我組選用的旋風筒風速可計算：D=2QVA=2Q5.5D旋風筒圓柱體直徑，m；Q

7、旋風筒內氣體流量，m/s；VA截面風速，3.55.5m/s。D=2209916=6.68則：=D+20.2=6.68+20.2=7.08m（選擇耐火磚厚度為0.2m）2.旋風筒圓錐體高度計算（H）(1)圓柱體高度：理論計算是根據(jù)粉粒從旋風筒環(huán)狀空間位移到筒壁所需的時間和氣流在環(huán)狀空間的軸向速度求得H1；H1=4Q（D2-d2）D旋風筒排氣管直徑，m；塵粒從旋風筒環(huán)狀空間位移到筒壁所需的時間，根據(jù)塵粒粒徑通過理論計算求得，s。為了保證足夠的分離效率，圓柱體高度應滿足以下要求，即：H12QD-dV1=D2V22D-dVtVt氣流在旋風筒內的線速度，它取決于進風口風速，一般可取Vt=0.67，m/s

8、。（2）圓錐體高度H2;圓錐體結構尺寸由旋風筒內徑和排灰口直徑及錐邊決定，其關系為：tan=2H2D-dc值一般在65至75之間，D-dc可在0.1到0.15之間。由H/D=1.52。（H=）且。所以：圓柱體高度=5.69m圓錐體高度=6.33mC1C5級預熱器C1C2C3C4C5旋風筒直筒內徑D(m)5.776.687.067.257.96旋風筒直外徑(m)6.177.087.467.658.36旋風筒直筒高度(m)5.265.696.695.487.12旋風筒圓錐體高度(m)5.856.337.436.086.41三、合理選擇進氣方式、尺寸、進口形式，排氣管尺寸和插入深度進口方式、尺寸、進

9、口形式：旋風筒進口結構一般為矩形，長寬比在2左右，最上級（C1)圓筒部分較長，一般在（22.5）D，其他級在（1.51.8）D之內。新型低壓損旋風筒的進風口呈菱形，其目的主要是引導入筒的氣流向下偏斜運動，減少阻力。旋風筒的進口面積大小根據(jù)進口面積系數(shù)，即進口面積與旋風筒直徑平方之比確定。新型旋風筒進口一般采用斜坡面形式，以免造成粉塵堆積而引起“塌料”。旋風筒進口風速（V進）一般在1820m/s之間。在一定范圍內提高進口風速會提高分離效率，但風速過高會引起二次飛揚加劇，分離效率降低。在實際生產中，進口風速對壓損的影響遠大于對分離效率的影響，因此在影響分離效率和進口不致產生過多物料沉積的前提下，適

10、當降低進口風速，可作為有效的降阻措施之一。旋風筒氣流進口方式有蝸殼式和直入式兩種，進口氣流內緣與圓柱體相切稱為蝸殼式；進口氣流外緣與圓柱體相切成為直入式。蝸殼式由于氣流進入旋風筒之后，通道逐漸變窄，有利于減小顆粒向筒壁移動的距離，增加氣流通向排氣管的距離，避免短路，提高分離效率；且同時具有處理風量大、壓損小等優(yōu)點，采用較多。蝸殼式進口分為90、180、270。排氣管尺寸、插入深度：排氣管的結構尺寸對旋風筒的流體阻力及分離效率至關重要，設計不但，在排氣管在下端會使已經(jīng)沉降下來的料粒被帶走而降低分離效率。一般認為排氣管尺寸是按氣流出口風速（V出)計算的。一般來說V出大于10m/s，并有良好的撒料裝

11、置時，不會發(fā)生短路。新型旋風筒V出一般在1520m/s之間。內筒插入深度對分離效率和阻力有很大影響，降低內筒插入深度，可降低阻力，但插入過淺會明顯影響分離效率。內筒插入深度越深，阻力越大，分離效率越高。但d/D大于0.6時，分離效率顯著下降。因此國內一般取d/D=0.450.6，以保證適當?shù)某隹陲L速。與此同時，要對上級旋風筒的下料位置和撒料裝置進行適當調整，防止物料短。四、繪制各級旋風預熱器的結構圖。五、對影響旋風傳熱效率和分離效率的因素作簡要的分析。1.預熱器的結構預熱器主要由旋風筒、風管、下料溜管、鎖風閥，撒料板、內筒掛片等部分組成。2.主要作用旋風筒（旋風預熱器）的主要作用是氣固分離。提

12、高旋風筒的分離效率：（1）減少生料粉內，外循環(huán)條件。（2）降低熱損失和加強氣固熱交換的重要。3.旋風筒（旋風預熱器）的工作過程（1）當氣流攜帶料粉進入旋風筒（旋風預熱器）后，被迫在旋風筒筒體與內筒（排氣管）之間的環(huán)狀空間內做旋轉流動，表情一邊旋轉一邊向下運動，由筒體到錐體，一直可以延伸到錐體的端部，然后轉而向上旋轉上升，由排氣管排出。（2）由于物料密度大于氣體密度，受離心力作用，物料向邊部移動的速度遠大于氣體，致使靠近邊壁處濃度增大，同時，由于黏 滯阻力作用，邊壁處流體速度降低，使得懸浮阻力大大減小，物料沉降而與氣體分離。4.預熱器的工作原理旋風筒是利用粉塵的慣性力和含塵氣流旋轉產生的離心力將

13、粉塵從氣流中分離出來的。（1）預熱器的換熱功能預熱器的主要功能是充分利用回轉窯和分解爐排出的廢氣余熱加熱生料，使生料預熱及部分碳酸鹽分解。為了最大限度提高氣固間的換熱效率，實現(xiàn)整個煅燒系統(tǒng)的優(yōu)質、高產、低消耗，必需具備氣固分散均勻、換熱迅速和高效分離三個功能。（2）物料分散喂入預熱器管道中的生料，在與高速上升氣流的沖擊下，物料折轉向上隨氣流運動，同時被分散。物料下落點到轉向處的距離（懸浮距離）及物料被分散的程度取決于氣流速度、物料性質、氣固比、設備結構等。因此，為使物料在上升管道內均勻迅速地分散、懸浮，應注意下列問題：a.選擇合理的喂料位置：為了充分利用上升管道的長度，延長物料與氣體的熱交換時

14、間，喂料點應選擇靠近進風管的起始端，即下一級旋風筒出風內筒的起始端。但必須以加入的物料能夠充分懸浮、不直接落入下一級預熱器（短路）為前提。b.選擇適當?shù)墓艿里L速：要保證物料能夠懸浮于氣流中，必須有足夠的風速，一般要求料粉懸浮區(qū)的風速為1622m/s。為加強氣流的沖擊懸浮能力，可在懸浮區(qū)局部縮小管徑或加插板（揚料板），使氣體局部加速，增大氣體動能。 c.合理控制生料細度。 d.喂料的均勻性：要保證喂料均勻，要求來料管的翻板閥（一般采用重錘閥）靈活、嚴密；來料多時，它能起到一定的阻滯緩沖作用；來料少時，它能起到密封作用，防止系統(tǒng)內部漏風。 e.旋風筒的結構：旋風筒的結構對物料的分散程度也有很大影響

15、，如旋風筒的錐體角度、布置高度等對來料落差及來料均勻性有很大影響。 f.在喂料口加裝撒料裝置：早期設計的預熱器下料管無撒料裝置，物料分散差，熱效率低，經(jīng)常發(fā)生物料短路，熱損失增加，熱耗高。（3）撒料板為了提高物料分散效果，在預熱器下料管口下部的適當位置設置撒料板，當物料喂入上升管道下沖時，首先撞擊在撒料板上被沖散并折向，再由氣流進一步?jīng)_散懸浮。 （4）鎖風閥鎖風閥(又稱翻板閥)的作用既保持下料均勻暢通，又起密封作用。它裝在上級旋風筒下料管與下級旋風筒出口的換熱管道入料口之間的適當部位。鎖風閥必須結構合理，輕便靈活。5.影響旋風筒分離效率的主要因素（1）旋風筒的直徑。在其它條件相同時，筒體直徑小

16、，分離效率高。（2）旋風筒進風口的型式及尺寸。氣流應以切向進入旋風筒，減少渦流干擾；進風口宜采用矩形，進風口尺寸應使進口風速在1622m/s之間，最好在1820m/s之間。（3）內筒尺寸及插入深度。內筒直徑小、插入深，分離效率高。增加筒體高度，分離效率提高。（4）旋風筒下料管鎖風閥漏風，將引起分離出的物料二次飛揚，漏風越大，揚塵越嚴重，分離效率越低。（5）物料顆粒大小、氣固比（含塵濃度）及操作的穩(wěn)定性等，都會影響分離效率。6.影響旋風筒換熱效率的因素（1）預熱器分離效率對換熱效率的影響研究表明：預熱器的分離效率與換熱效率呈線性關系（2）各級旋風筒分離效率對換熱效率的影響提高上一級預熱器的分離效率對提高換熱效率的作用比提高下一級預熱器的分離效率的作用要大，因此，保持最上級預熱器有較高的分離效率是合理的。（3）氣固