流体阻力降低课件.ppt

1、一、悬浮预热器一、悬浮预热器SP和悬浮预热器窑和悬浮预热器窑(SP窑窑)1 预热的主要任务预热的主要任务,基本要求基本要求充分利用窑尾排出废气中大量热能将生料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，提高熟料粉预热后入窑，降低系统热耗，提高熟料产量产量最大限度换热、最低的流动阻力、最省的最大限度换热、最低的流动阻力、最省的基建投资和运转可靠基建投资和运转可靠最佳技术思路：最佳技术思路：将细小生料粉悬浮在热气流中，进行气固将细小生料粉悬浮在热气流中，进行气固直接快速换热直接快速换热2 悬浮式预热器的共性悬浮式预热器的共性两大类：立筒式和旋风筒式两大类：立筒式和旋风筒式I.稀

2、相气固系统直接悬浮换热稀相气固系统直接悬浮换热特点特点：气固相之间换热方式以对流为主：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经测算对流换热占总换热量的70-90换热速率换热速率Q：Q=AT :气固相的换热系数，气固相的换热系数，W/m2 A:气固接触表面积，气固接触表面积，m2 T:气固间平均温差，气固间平均温差，换热效果：换热效果：取决于生料粉的比表面积及取决于生料粉的比表面积及其在气流中的分散状况其在气流中的分散状况2 悬浮式预热器的共性悬浮式预热器的共性II.预热过程要求多次串联进行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，最每一级预热器，即使换热效率极佳，

3、最终也只能达到气固温度相等的平衡终也只能达到气固温度相等的平衡。气固换热热力学极限气固换热热力学极限气体温度只能降到气体温度只能降到690690，回收热量，回收热量337kg337kgkgkg气体气体;仅占废气总热焓的仅占废气总热焓的3030不到不到多级串联预热器换热情况多级串联预热器换热情况强化措施强化措施强化分散强化分散：提高气固间相对运动速度；形：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成气流脉冲；增设某种异形结构或加装撒料器等料器等强化换热强化换热：提高相对速度以增大换热系数：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；增大气流延长气固在设备中的停留时

4、间；增大气流与粉料换热表面积等与粉料换热表面积等强化分离强化分离：利用离心力、重力、惯性力、：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悬浮式预热器类型悬浮式预热器类型 洪堡型旋风预热器洪堡型旋风预热器Tg=1050Tm4=800Tg1=350Tm0=70Tm1=315Tm2=495Tm3=670一般最上一级一般最上一级C1分离效率要求最高，以减分离效率要求最高，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负荷；往往用两个尺寸相对较小的旋风筒并联；并联；2000t/d可

5、配双系列可配双系列生料通过预热器系统的时间大约为生料通过预热器系统的时间大约为25s窑系统总阻力窑系统总阻力(4级级)约为约为45kPa窑的单位容积产量比中空窑提高窑的单位容积产量比中空窑提高13倍倍 洪堡型旋风预热器洪堡型旋风预热器洪堡型旋风预热器优点洪堡型旋风预热器优点结构简单；结构简单；在保持一定收尘效率和压力损失的条件下，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；旋风筒体积和高度相对较小；有利于减少投资、便于布置有利于减少投资、便于布置洪堡型旋风预热器结构参数洪堡型旋风预热器结构参数旋风筒各部分尺寸示意图旋风筒各部分尺寸示意图dndmh1h2h3H 史密斯型旋风预

6、热器史密斯型旋风预热器强调一级筒分离效率高强调一级筒分离效率高内筒内筒(气体出口管插入旋风筒部分气体出口管插入旋风筒部分)较长，较长，直筒高度也较大直筒高度也较大四级筒因为温度高，内筒容易烧坏，所以主张四级筒因为温度高，内筒容易烧坏，所以主张C4不设内筒不设内筒内筒插入深度对分离效率和阻力损失影响明显内筒插入深度对分离效率和阻力损失影响明显dndmh1h2h3H高效低阻新型旋风筒高效低阻新型旋风筒入口截面以菱形入口截面以菱形(多边形多边形)代替长方形代替长方形柱体改为双柱双椎组合柱体改为双柱双椎组合气流入口角度减小气流入口角度减小柱体直径减小柱体直径减小内筒直径加大，插入深度减小内筒直径加大，

7、插入深度减小改进后的史密斯型旋风预热器改进后的史密斯型旋风预热器保持较高分离效率保持较高分离效率:9096阻力损失较低：阻力损失较低：p=0.10.5kPa处理气量比较大处理气量比较大最佳匹配最佳匹配 1=95%2=90%3=90%4=93%KS-5型预热器型预热器日本川崎日本川崎(Kawasaki)公司公司 KS-5型预热器型预热器为降低高度、气体阻力，为降低高度、气体阻力，C2、C3采用卧式采用卧式旋风筒，与传统旋风筒相比，其气流沿旋风筒，与传统旋风筒相比，其气流沿垂垂直方向旋转以分离物料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，主处理气量较同直径立式旋风筒高一倍，主要特点是压

8、力损失低，但相应分离效率也要特点是压力损失低，但相应分离效率也比较低，仅比较低，仅80上下上下系统可节约热耗系统可节约热耗4，电耗降低，电耗降低158kJ/t熟料熟料 生料在双系列预热器内进生料在双系列预热器内进行预热行预热 4-C4-C1 1，2-C2-C2 2，1-C1-C3 3，2-C2-C4 4 C C3 3是一个涡流立筒，生料是一个涡流立筒，生料由两个由两个C C2 2下料管送到涡流下料管送到涡流立筒的肩部，与立筒的肩部，与C C4 4排出的排出的气体进行逆流热交换气体进行逆流热交换;热生热生料从涡流立筒的底部排料料从涡流立筒的底部排料口送到窑尾上升烟道中，口送到窑尾上升烟道中，再被

9、分别带入两个再被分别带入两个C C4 4入口入口 多波尔型预热器多波尔型预热器POLYSIUS 德德多波尔型预热器特点多波尔型预热器特点发展双系列旋风筒的发展双系列旋风筒的目的是减小单体尺寸目的是减小单体尺寸提高分离效率提高分离效率涡流立筒的设置：改涡流立筒的设置：改善从两个善从两个C2来的热来的热生料的均匀性；有利生料的均匀性；有利于防止结皮于防止结皮 多波尔型预热器多波尔型预热器POLYSIUS 德德涡流立筒被双进风的旋风筒取代涡流立筒被双进风的旋风筒取代 米亚格型预热器米亚格型预热器德德 Buhler-Miag公司开发公司开发C4用一个倒锥形立筒代用一个倒锥形立筒代替旋风筒，由于喷射作用

10、替旋风筒，由于喷射作用和气流变速延长了生料在和气流变速延长了生料在这一级的停留时间；这一级的停留时间；由于立筒与窑尾联接的由于立筒与窑尾联接的过渡管断面积大，利于防过渡管断面积大，利于防止结皮堵塞止结皮堵塞 维达克预热器维达克预热器C3气流出口处设有一个涡气流出口处设有一个涡室，室，C1来的生料先喂入涡室，来的生料先喂入涡室，以加强混合均化以加强混合均化上升管道做成变径上升管道做成变径(灯笼形灯笼形)立管，可防止结皮和强化换立管，可防止结皮和强化换热热 KRUPP型与型与ZAB型立筒预热器型立筒预热器A-生料加料管生料加料管B-回转窑回转窑14-立筒立筒5-旋风筒旋风筒6-加料口加料口KRUP

11、P型与型与ZAB型立筒型立筒预热器原理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分离后送到立筒肩部立筒用缩口将内部分成若干钵体，作为换热单元；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，生料在其中上下回流形成悬浮状态，并进行热交换换生料在每一室内的换热以同流为主，但在室间形成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宏观的物料逆气流而下的运动被预热后的生料自立筒

12、底部被送入窑内被预热后的生料自立筒底部被送入窑内ZAB型立筒预热器型立筒预热器特殊特殊:缩口被设计成缩口被设计成彼此偏心，目的是彼此偏心，目的是加大扰动，形成较加大扰动，形成较强的涡环，促进气强的涡环，促进气固换热与分离固换热与分离立筒预热的优点立筒预热的优点结构简单、无任何运动部件，可以不需结构简单、无任何运动部件，可以不需另建框架，投资较省；另建框架，投资较省；立筒底部生料入窑通道的尺寸相对较大立筒底部生料入窑通道的尺寸相对较大，不易产生堵塞现象，对生料的适应性，不易产生堵塞现象，对生料的适应性较强，即对其中有害成分如硫、氯和碱较强，即对其中有害成分如硫、氯和碱的含量限制可适当放松，同时对

13、原料塑的含量限制可适当放松，同时对原料塑性也无特殊要求性也无特殊要求换热效果较旋风预热差换热效果较旋风预热差捷克开发，又称捷克立筒捷克开发，又称捷克立筒特点：筒内不设缩口，特点：筒内不设缩口，窑气窑气自筒下部自筒下部切向进入切向进入，螺旋上，螺旋上升，升，生料从上部加入生料从上部加入，在回，在回旋气流作用下沿筒壁向下运旋气流作用下沿筒壁向下运动，直至入窑，气固之间形动，直至入窑，气固之间形成逆向运动并完成换热成逆向运动并完成换热 普列洛夫型立筒预热器普列洛夫型立筒预热器 普列洛夫型立筒预热器普列洛夫型立筒预热器捷克开发捷克开发-捷克立筒捷克立筒预热效果可与旋风筒预热效果可与旋风筒相当相当结构简

14、单、操作方便、结构简单、操作方便、漏风少，系统压降不超漏风少，系统压降不超过过3.5kPa3.5kPa窑气窑气 4悬浮式预热器的工作原理悬浮式预热器的工作原理基本流动方式：旋转流、喷射流基本流动方式：旋转流、喷射流（1）旋风式预热器的工作原理）旋风式预热器的工作原理作业特点：作业特点：气体温度和含粉量高；多级气体温度和含粉量高；多级组合使用组合使用功能要求：功能要求：分散、换热、分离分散、换热、分离 4悬浮式预热器的工作原理悬浮式预热器的工作原理（1）旋风式预热器的工作原理）旋风式预热器的工作原理旋风式预热器的功能分布：旋风式预热器的功能分布：换热区：换热区：分离区：旋风筒本体分离区：旋风筒本

15、体生料在管道内被分散生料在管道内被分散管道内气固换热管道内气固换热气气流流气气旋风预热器功能分析图旋风预热器功能分析图30工作原理工作原理主要从以下三个方面进行分析：主要从以下三个方面进行分析：物料的分散物料的分散 气气-固换热固换热 气气-固分离固分离3131位置位置换热类型换热类型换换 热热 量量I.物料的分散、气物料的分散、气-固换热固换热 物料分散强化措施：物料分散强化措施：撒料装置撒料装置32 生料在管道内被分散生料在管道内被分散进口管道的风速：进口管道的风速：1623ms Re104，高度湍流，高度湍流粉料下落点到转向处粉料下落点到转向处的距离，取决于料团的距离，取决于料团的大小和

16、气速的高低的大小和气速的高低l3333 生料在管道内被分散生料在管道内被分散 物料分散强化措施：物料分散强化措施：撒料装置撒料装置34撒料箱撒料箱3536 管道内气固换热管道内气固换热换热类型：非稳态对流换热，气固运动换热类型：非稳态对流换热，气固运动由逆向变为同向由逆向变为同向换热量：气固之间换热量：气固之间8090的热量在入的热量在入口管道内完成口管道内完成换热时间：换热时间：dp=100微米时，微米时，0.02-0.04s换热距离：换热距离：0.20.4m 气固之间换热主要在进口管道内瞬间气固之间换热主要在进口管道内瞬间完成，即粉料在转向被加速的起始区域完成，即粉料在转向被加速的起始区域

17、内完成内完成37 管道内气固换热管道内气固换热 旋风筒本体也具有一定的换热能力，只旋风筒本体也具有一定的换热能力，只是因为入口处气固温差已很小，旋风筒是因为入口处气固温差已很小，旋风筒没有发挥换热能力的机会没有发挥换热能力的机会.3838II.气气-固分离固分离位位 置置 -旋风筒内旋风筒内决定因素决定因素 -气体运动状态气体运动状态 -尘粒间的碰撞、凝聚、粘附、静电效应尘粒间的碰撞、凝聚、粘附、静电效应气体流动的流型气体流动的流型速速 度度压力分布压力分布3939II.气气-固分离固分离气体运动状态之气体运动状态之速度速度三维分布三维分布切向速度切向速度u ut t径向速度径向速度u ur

18、r轴向速度轴向速度u uz zutuzurro=0.50.7rnuturuzrn Rro向上向上o内筒内筒z轴轴旋风筒内气流的三维速度分布旋风筒内气流的三维速度分布同一截面实测结果同一截面实测结果气气-固分离固分离utuzur向向下下源源汇汇 切向速度：切向速度：除轴心附近，切向速除轴心附近，切向速度在三维速度分量中度在三维速度分量中数值最大数值最大 在径向上的分布规律在径向上的分布规律几乎与侧面位置高低几乎与侧面位置高低没有多大关系没有多大关系 分两个旋转流区分两个旋转流区ro=0.50.7rnuturuzrn Rro向上向上o内筒内筒z轴轴旋风筒内气流的三维速度分布旋风筒内气流的三维速度分

19、布同一截面实测结果同一截面实测结果气气-固分离固分离向向下下源源汇汇42 切向速度：切向速度：两个旋转流区两个旋转流区强制涡区强制涡区：近轴心部位，类似于近轴心部位，类似于固体在旋转（可设想固体在旋转（可设想流体粘性力无穷大）流体粘性力无穷大）自由涡区自由涡区：近壁部位，气体质点近壁部位，气体质点可以自由运动可以自由运动(粘性粘性可忽略不计可忽略不计)ro=0.50.7rnuturuzz轴轴旋风筒内气流的三维速度分布旋风筒内气流的三维速度分布同一截面实测结果同一截面实测结果气气-固分离固分离向向下下rn Rro向上向上o内筒内筒向向下下源源汇汇43 切向速度：切向速度：两区交界处，两区交界处，

20、Ut最大，其最大，其与轴心距离与轴心距离r0称为涡核半径称为涡核半径 理想流体理想流体 Utrn=C r-旋风筒半径旋风筒半径 n-切向速度分布指数切向速度分布指数 C-与进口风速、结构参数有与进口风速、结构参数有关的常数关的常数自由涡区：自由涡区：n=1.0准自由涡区：准自由涡区：n=0.550.95强制涡区：强制涡区：n=-1.0类强制涡区：类强制涡区：n=-1.5-2.0 作用：承载、夹带、分离作用：承载、夹带、分离粉粒粉粒 ro=0.50.7rnuturuzz轴轴旋风筒内气流的三维速度分布旋风筒内气流的三维速度分布同一截面实测结果同一截面实测结果气气-固分离固分离向向下下rn Rro向

21、上向上o内筒内筒向向下下源源汇汇44径向速度径向速度 类源流：类源流：在核心部分在核心部分由里向外；使粉粒向由里向外；使粉粒向筒壁移动，径向速度筒壁移动，径向速度很小，对分离作用不很小，对分离作用不很显著很显著 类汇流：类汇流：外部外部旋风筒内气流的三维速度分布旋风筒内气流的三维速度分布同一截面实测结果同一截面实测结果rn Rro向上向上o内筒内筒向下向下uturuz源源汇汇45轴向速度轴向速度 在紧邻筒壁处，显在紧邻筒壁处，显示有向下流动示有向下流动 轴心附近基本是向轴心附近基本是向上流动，也是粉料上流动，也是粉料被扬起带出的区域被扬起带出的区域旋风筒内气流的三维速度分布旋风筒内气流的三维速

22、度分布同一截面实测结果同一截面实测结果rn Rro向上向上o内筒内筒向向下下汇汇源源中心区、周边区的划分中心区、周边区的划分ro=0.5rn0.7rn沿内筒沿内筒0.7rn处向下延伸而处向下延伸而得的假想类圆柱体（或上得的假想类圆柱体（或上宽下窄呈宽下窄呈7倒锥）作为倒锥）作为空间界面，则类圆柱体内空间界面，则类圆柱体内部可认为主要是扬析区部可认为主要是扬析区，外部捕集区，外部捕集区464747II.气气-固分离固分离气体运动状态之气体运动状态之压力分布压力分布折流改变气流方向折流改变气流方向时，压力陡降，可时，压力陡降，可见见p旋风筒内压力分布旋风筒内压力分布同一截面实测结果rnR4848

23、旋风式预热器在水泥生产中的应用旋风式预热器在水泥生产中的应用多多 级级 组组 合合 使使 用用4950(2)立筒立筒(正锥缩口正锥缩口)预热器的工作原理预热器的工作原理 立筒中气体的流动图形立筒中气体的流动图形 物料在立筒中运动的物理物料在立筒中运动的物理模型模型 立筒立筒(正锥缩口正锥缩口)预热器的预热器的工作过程特征工作过程特征立筒预热器中气固流向及换热效果51 立筒中气体的流动图形立筒中气体的流动图形气速分布基本特征：气速分布基本特征：喷射流呈二维正态分喷射流呈二维正态分布布等速线：流股中与主等速线：流股中与主流方向流方向(向上向上)相一致且相一致且速度值相等的各点的速度值相等的各点的联

24、线联线根据等速线分布可将根据等速线分布可将两缩口之间的钵室，两缩口之间的钵室，划分为四个区如图划分为四个区如图立筒中喷射流运动分区示意图立筒中喷射流运动分区示意图52 立筒中气体的流动图形立筒中气体的流动图形核心区：保持喷射核心区：保持喷射初速不变，是一个初速不变，是一个缩口截面为底边的缩口截面为底边的圆锥体区域圆锥体区域 当当Re104，此区间，此区间气体高度湍流，其气体高度湍流，其范围与高度均不再范围与高度均不再发生变化发生变化立筒中喷射流运动分区示意图立筒中喷射流运动分区示意图53雷诺准数雷诺准数3pf3fffmfp/,Pa/,:Re/udRemkgsmkgmfmf固体颗粒密度流体粘度，

25、流体密度临界状态雷诺准数54喷柱区喷柱区喷柱区：流向不喷柱区：流向不变，中心风速不变，中心风速不断衰减的区域断衰减的区域立筒中喷射流运动分区示意图立筒中喷射流运动分区示意图55涡流区涡流区气体微团作剧烈的、无气体微团作剧烈的、无定向的运动，并与边界定向的运动，并与边界处气体进行动量交换的处气体进行动量交换的区域区域在速度矢量测量中表现在速度矢量测量中表现流动方向的随机性，经流动方向的随机性，经数据处理可以确定出扰数据处理可以确定出扰动强烈的环形涡流，称动强烈的环形涡流，称为为涡环涡环立筒中喷射流运动分区示意图立筒中喷射流运动分区示意图56回流区回流区 稳流区稳流区回流区：气流产生回流区：气流产

26、生反向运动的区域，反向运动的区域，是由涡旋作用对周是由涡旋作用对周围气体的卷吸作用围气体的卷吸作用而形成而形成稳流区稳流区(类似直管类似直管内流动内流动)：由于尺：由于尺寸所限，立筒中不寸所限，立筒中不存在存在立筒中喷射流运动分区示意图立筒中喷射流运动分区示意图57 物料在立筒中运动的物理模型物料在立筒中运动的物理模型物料在盖伯尔立筒中运动的物理模型物料在盖伯尔立筒中运动的物理模型58 物料在立筒中运动的过程物料在立筒中运动的过程粉料以团块的形式自上粉料以团块的形式自上一室落下，由于一室落下，由于重力重力作作用进入下一缩口的用进入下一缩口的核心核心区区被高速气流所被高速气流所分散分散料粉随气流

27、上升，并被料粉随气流上升，并被卷吸扰动卷吸扰动而入而入涡流区涡流区，在此方向不定的气流中在此方向不定的气流中粉料有机会被推向近壁粉料有机会被推向近壁处而产生气固处而产生气固分离分离59物料在立筒中运动的过程物料在立筒中运动的过程 经经回流区回流区时再时再沉落沉落到缩到缩口斜坡上口斜坡上堆积堆积 堆积到一定程度凝结成堆积到一定程度凝结成团块，在团块，在重力重力作用下滑作用下滑过缩口逆气流而过缩口逆气流而滑落滑落入入下一室；重复以上过程下一室；重复以上过程直至入窑直至入窑 粉料在每一室中经历粉料在每一室中经历分分散散-分离分离-堆积堆积-滑落滑落60 立筒内的气固换热立筒内的气固换热主要过程：在粉

28、料被分散并被气流喷射主要过程：在粉料被分散并被气流喷射作用反向扬起并不断加速时进行的，可作用反向扬起并不断加速时进行的，可认为是认为是同流加速段非稳定的有效换热同流加速段非稳定的有效换热核心区核心区是气固换热最激烈的地区是气固换热最激烈的地区61 立筒内的气固分离立筒内的气固分离立筒室下部近壁处存在封闭的流线区立筒室下部近壁处存在封闭的流线区-涡环涡环涡环的位置距离缩口涡环的位置距离缩口0.1D向上延伸到向上延伸到1.1D(D为立筒内径为立筒内径)处处源流推动已经换热后的粉料向周边移动而分源流推动已经换热后的粉料向周边移动而分离，再在重力和回流气体作用下沿壁沉落到离，再在重力和回流气体作用下沿

29、壁沉落到缩口斜坡上，可认为缩口斜坡上，可认为涡环涡环存在是立筒中气固存在是立筒中气固分离分离的基本原因的基本原因62小结小结立筒预热器由多个直立筒和旋风筒组合立筒预热器由多个直立筒和旋风筒组合而成；每一室相当于一级，分别完成分而成；每一室相当于一级，分别完成分散、换热和分离的功能；在每一室中实散、换热和分离的功能；在每一室中实质上进行同流换热，多室串联形成宏观质上进行同流换热，多室串联形成宏观上气固的逆向运动；上气固的逆向运动；同流换热的效果取决于分散情况：分散同流换热的效果取决于分散情况：分散与换热主要发生在缩口处的核心区，由与换热主要发生在缩口处的核心区，由于换热速率快，因而几乎同时完成于

30、换热速率快，因而几乎同时完成63有效换热距离l/m有效换热时间/s64比较比较 立筒分离能力远比不上旋立筒分离能力远比不上旋风筒的原因风筒的原因?从分离机制看，涡环分从分离机制看，涡环分离靠离靠径向速度径向速度，离心分，离心分离靠离靠切向速度切向速度可比条件下，立筒中的可比条件下，立筒中的径向速度比旋风向中的径向速度比旋风向中的切向速度的数值要小一切向速度的数值要小一个数量级个数量级.655 各级旋风预热器性能的匹配各级旋风预热器性能的匹配（1）各级分离效率各级分离效率对热效率的影响顺序对热效率的影响顺序C4 C3 C2 C1实际分离效率分离效率设计 C1 C4 C3 C2排尘量对系统运行排尘

31、量对系统运行经济性的影响最大经济性的影响最大66（1 1）各级分离效率）各级分离效率对热效率的影响顺序对热效率的影响顺序最下一级预热器分离效率不仅对热效率最下一级预热器分离效率不仅对热效率有明显影响，且直接决定回流入上一级有明显影响，且直接决定回流入上一级旋风筒物料量的多少；高温下旋风筒物料量的多少；高温下C4分离效率分离效率低容易造成低容易造成C3堵塞，影响正常操作；因此堵塞，影响正常操作；因此C4应力求保持较高的应力求保持较高的实际生产中，由于所处环境温度高，流实际生产中，由于所处环境温度高，流速大，内筒容易变形烧坏等原因，速大，内筒容易变形烧坏等原因，C4的的分离效率往往很难提高分离效率

32、往往很难提高67（2 2）各级漏风量对热效率的影响顺序各级漏风量对热效率的影响顺序LC4 LC3 LC2 LC1研究课题：研究课题：对于预热器窑，堵漏是共同任务，但重点应放在高温级预热器的堵漏68（3 3）各级表面散热损失对热效率的影响）各级表面散热损失对热效率的影响qC4 qC3 qC2 qC1研究课题：高温级预热器采取隔热保温研究课题：高温级预热器采取隔热保温措施措施69(4(4）预热器串联的级数预热器串联的级数气固悬浮换热速率很快（气固悬浮换热速率很快（0.020.04s），），因此每一级预热单元热交换后，出口时因此每一级预热单元热交换后，出口时实际气固之间的温度差大约是实际气固之间的温

33、度差大约是30 ，且，且几乎与入口气固各自温度无关几乎与入口气固各自温度无关70假设假设系统无任何热损失系统无任何热损失各级旋风筒分离效率设定各级旋风筒分离效率设定 1不考虑系统漏风不考虑系统漏风各级气固之间的温度差大约是各级气固之间的温度差大约是30计计物料量及物性参数取常用定值物料量及物性参数取常用定值71不同级数预热器各级气体温度及物料预热效果不同级数预热器各级气体温度及物料预热效果72（几个）（几个）73分析分析1（理论）（理论）预热器废气温度随级数预热器废气温度随级数n的增加而降低，的增加而降低，即回收热效率有所提高即回收热效率有所提高二者间非线性关系，随着二者间非线性关系，随着n值

34、增大、废气值增大、废气温度的降低趋势逐渐减小温度的降低趋势逐渐减小级数愈多，平均每级所能回收的热量趋级数愈多，平均每级所能回收的热量趋于减少于减少物料预热升温曲线趋于平缓物料预热升温曲线趋于平缓级数越多，愈趋近于可逆换热过程，能级数越多，愈趋近于可逆换热过程，能量损失愈小量损失愈小74分析分析2（实际）（实际）实际生产中，每增加一级预热器，需要克服实际生产中，每增加一级预热器，需要克服更大的阻力，动力消耗相应增大，且增加土更大的阻力，动力消耗相应增大，且增加土建和设备投资建和设备投资存在一个最佳级数存在一个最佳级数n？以单位热耗值最低为目标函数以单位热耗值最低为目标函数：n78级级 以单位产品

35、综合能耗以单位产品综合能耗(包括热耗与电耗包括热耗与电耗)为目为目标函数标函数：n 67级级75分析分析2（实际）（实际）以单位产品的成本最低为目标函数：以单位产品的成本最低为目标函数：n5 条件差时，使最佳级数降低条件差时，使最佳级数降低 选用新型低阻高效预热器，级数可高选用新型低阻高效预热器，级数可高预热器串联级数预热器串联级数n存在最佳值，但不固定，存在最佳值，但不固定，取决于一系列技术与经济条件取决于一系列技术与经济条件76生产现状生产现状据国内外现有生产资料统计，采用五级旋风预热据国内外现有生产资料统计，采用五级旋风预热器约比四级旋风预热器的出口废气温度降低器约比四级旋风预热器的出口

36、废气温度降低40左右，可降低熟料烧成热耗约左右，可降低熟料烧成热耗约125kJ/kg采用四级预热器的预分解系统，入窑生料分解率采用四级预热器的预分解系统，入窑生料分解率为为80%85%；采用五级预热器的预分解系统，；采用五级预热器的预分解系统，入窑生料分解率为入窑生料分解率为90%95%采用五级预热器的预分解窑，产量要比采用四级采用五级预热器的预分解窑，产量要比采用四级预热器的预分解窑高预热器的预分解窑高5%15%在回转窑系统的改造中，应尽量选用五级预热器在回转窑系统的改造中，应尽量选用五级预热器近几年来，有的工厂已采用六级旋风预热器，节近几年来，有的工厂已采用六级旋风预热器，节能增产效果更好

37、，但需采用更低阻力的预热器系能增产效果更好，但需采用更低阻力的预热器系统统 777悬浮式预热器结构参数与技术参数悬浮式预热器结构参数与技术参数 关系到预热器功能的发挥、热回收效果、关系到预热器功能的发挥、热回收效果、动力消耗，影响窑系统产量及各项指标动力消耗，影响窑系统产量及各项指标(1)旋风预热器主要结构参数的确定旋风预热器主要结构参数的确定(2)立筒预热器结构参数的确定立筒预热器结构参数的确定 78(1)旋风预热器主要结构参数的确定旋风预热器主要结构参数的确定 旋风筒柱体旋风筒柱体D 旋风筒进口形状、尺寸和气流进入方式旋风筒进口形状、尺寸和气流进入方式 内筒内筒(排气管排气管)尺寸与插入深

38、度尺寸与插入深度 圆柱体高度圆柱体高度(h1)圆锥体的尺寸圆锥体的尺寸 旋风筒之间联接管道的尺寸旋风筒之间联接管道的尺寸分散换热分散换热主要在主要在管道管道内完成内完成分离分离功能则主要在功能则主要在旋风筒体旋风筒体中完成中完成旋风筒分离效率与其阻力损失同步增减旋风筒分离效率与其阻力损失同步增减79(1)旋风预热器主要结构参数的确定旋风预热器主要结构参数的确定旋风筒柱体旋风筒柱体D柱体直径是旋风筒设计的柱体直径是旋风筒设计的定型尺寸定型尺寸A按排气管按排气管(内筒内筒)所需要的尺寸所需要的尺寸d反推计算柱体直径反推计算柱体直径D取小值值大，通常负荷系数，经验值约的含尘气体量，系统单位时间要求处

39、理及经验排气风速确定，体量内筒外径，根据处理气旋风筒柱体内径，KDQ,/.71.21/mmQm)152()785.0(27.1)142(44323222smmKsQdDmdKQDQdDKnnn 80旋风筒柱体旋风筒柱体DB、按旋风筒截面风速、按旋风筒截面风速u的经验值计算的经验值计算uA 3.55.5m/s（一般范围）；（一般范围）；uA 2.66.6m/s（为追求总体优化效果或满足特（为追求总体优化效果或满足特殊目标函数的要求，可超常规选取）殊目标函数的要求，可超常规选取）smuuQDAA/)162(27.12即：表观风速，面通过时的平均流速假想气流沿旋风筒全截 81旋风筒进口形状、尺寸和气

40、流进入方式旋风筒进口形状、尺寸和气流进入方式 进口风管的型状进口风管的型状 进口风管的型状，目前多数采用矩形，进口风管的型状，目前多数采用矩形，其高宽比其高宽比ba一般取一般取2左右左右 面积系数面积系数入入ab/D2，平均为，平均为0.2，中间，中间级较大，以降低阻力级较大，以降低阻力82气流入口的方式气流入口的方式直入式，进口气流外缘与圆柱体相切直入式，进口气流外缘与圆柱体相切蜗壳式：进口气流内缘与圆柱体相切蜗壳式：进口气流内缘与圆柱体相切旋风筒进气方式旋风筒进气方式83气流入口方式分析气流入口方式分析涡壳式进口使进入旋风筒气流通道逐渐变窄，有利涡壳式进口使进入旋风筒气流通道逐渐变窄，有利

41、于减小颗粒向筒壁移动分离的距离于减小颗粒向筒壁移动分离的距离增加了气流通向排气管的距离，避免产生短路，分增加了气流通向排气管的距离，避免产生短路，分离效率高，同时处理风量较大离效率高，同时处理风量较大通道变窄，速度增加通道变窄，速度增加调整气流方向使内部流场合理，分离效率高，流体调整气流方向使内部流场合理，分离效率高，流体阻力降低阻力降低84 内筒内筒(排气管排气管)尺寸与插入深度尺寸与插入深度内筒直径受到出口风速的制约，经验数据：内筒直径受到出口风速的制约，经验数据：内筒面积系数内筒面积系数 出出dn2/D2 0.2 或 dn=0.5D 对旋风筒的流体阻力和分离效率有影响对旋风筒的流体阻力和

42、分离效率有影响 设计不当，下端面附近会产生乱流区，产生设计不当，下端面附近会产生乱流区，产生二次扬尘或入口气体短路二次扬尘或入口气体短路 内筒尺寸决定了扬析区域的大小，内筒直径内筒尺寸决定了扬析区域的大小，内筒直径dn小，飞扬量少，分离效率高；但流速高，小，飞扬量少，分离效率高；但流速高，阻力相应增大阻力相应增大85插入深度插入深度h3对分离效率影响显著对分离效率影响显著 h3小，易造成短路，飞扬小，易造成短路，飞扬量大量大;h3过大，影响流场分布，过大，影响流场分布，在顶盖处折流后易产生涡在顶盖处折流后易产生涡流，流动阻力增加而分离流，流动阻力增加而分离作用不变。作用不变。86 圆柱体高度圆

43、柱体高度(h1)关系到生料粉是否有足够的沉降时间关系到生料粉是否有足够的沉降时间 可根据粉粒从旋风筒上部环形空间位移到可根据粉粒从旋风筒上部环形空间位移到筒壁所需的时间和单位时间气流螺旋运动筒壁所需的时间和单位时间气流螺旋运动轴向位移的大小而定轴向位移的大小而定smuuuuumudDuDudDQhAiinAn/,7.60)172(,)(2)(221柱体断面表观速度，经验取入口风速取决于线速度间螺线运动时向下有效气体在柱体上部环形空 87 圆锥体的尺寸圆锥体的尺寸 缩小粉尘向壁面运动缩小粉尘向壁面运动的距离的距离 有效地将贴壁捕获的有效地将贴壁捕获的颗粒向排料口输送颗粒向排料口输送 提供旋转气体

44、折流向提供旋转气体折流向上的空间上的空间 通常锥体高，收尘效通常锥体高，收尘效率高率高 影响因素复杂，尺寸影响因素复杂，尺寸据经验选定据经验选定dndmh1h2h3旋风筒各部分尺寸示意图旋风筒各部分尺寸示意图88 旋风筒之间联接管道的尺寸旋风筒之间联接管道的尺寸 管道中气流运动要完成分散物料相传递管道中气流运动要完成分散物料相传递热量的任务热量的任务 从阻力角度看，应选低风速值从阻力角度看，应选低风速值 承载、分散和换热能力考虑，宜选高风承载、分散和换热能力考虑，宜选高风速值速值 防止加料团块沉落到下一级破坏系统的防止加料团块沉落到下一级破坏系统的正常运行，管道风速应不低于正常运行，管道风速应

45、不低于1112ms89p5890管道直径的确定管道直径的确定31.27(2 16)mm/Qm/ooQduduss管管管道内径，管道所选定风速，处理风量，91p5992(2)立筒预热器结构参数的确定立筒预热器结构参数的确定 立筒直径立筒直径 缩口直径缩口直径 每一换热单元每一换热单元(室室)的高度的高度 经验法为主经验法为主93立筒直径立筒直径 根据生产能力要求及实际生产条件，估算通过根据生产能力要求及实际生产条件，估算通过立筒烟气总量立筒烟气总量Q（m3/s）选定立筒出口处气体工况速度选定立筒出口处气体工况速度uo(m3/s)计算立筒内径计算立筒内径DissuuQDooi/mQ/.5m2.81

46、mD)192(43处理风量，大窑取高值气流速度，一般立筒出口断面平均工况立筒内径，管 94确定高度确定高度根据高径比根据高径比K（H1/Di），确定每室高度及），确定每室高度及室数；最后确定总高室数；最后确定总高H H=nKDi n-室数，取室数，取3-5 K-每室高径比每室高径比,一般一般1.11.3,大窑取低值大窑取低值或：或：H=KDi K-立筒总高径比，一般立筒总高径比，一般4.55.595缩口直径缩口直径d0 一般缩口断面取为立筒断面积的一般缩口断面取为立筒断面积的1/31/4mDdi 20)4131(例例计算计算3.045m窑所配立筒的主要尺寸窑所配立筒的主要尺寸基础数据：基础数据

47、：大气压力：海拔大气压力：海拔1500m时为时为84.4kPa；生产能力：生产能力：340t/d熟料熟料(14.2t/h)；煤热值；煤热值；23027kJ/kg煤煤,热耗：热耗：4606kJ/kg熟料；熟料；料耗：理论值料耗：理论值1.47kg生料生料/kg熟料；熟料；实际值实际值:1.50kg生料生料/kg熟料；熟料；入窑生料表观分解率入窑生料表观分解率 25 实际分解率实际分解率15 立筒预热器系统沉降率立筒预热器系统沉降率 83 经计算，立筒出口气体温度为经计算，立筒出口气体温度为500时，废气量为时，废气量为25.3m3/s，此时漏风系数为此时漏风系数为159697则立筒尺寸计算如下：

48、则立筒尺寸计算如下：取出口风速为取出口风速为2.0m/s，高径比，高径比K为为5.0mKDHmDi3.23785.04785.0d3:14m0.200.40.5m0.4,02.40.2785.03.2520积比为室，设缩口与立筒截面立筒取三缩口圆整取)192(4 oiuQD98注意注意 立筒预热器采用钢筋混凝土砌筑立筒预热器采用钢筋混凝土砌筑 第二、三、四室内砌筑耐火砖及隔热层第二、三、四室内砌筑耐火砖及隔热层，厚，厚0.25m，因此立筒外壳直径为，因此立筒外壳直径为4.5m 第一室第一室(最上最上)砌砌0.15m厚的耐火砖及隔热厚的耐火砖及隔热砖即可，故立筒上部外径可略小砖即可，故立筒上部外

49、径可略小998 旋风预热器结皮堵塞与旁路放风旋风预热器结皮堵塞与旁路放风 旋风预热器窑对生料中有害成分如碱、旋风预热器窑对生料中有害成分如碱、氯、硫含量很敏感，结皮堵塞经常发生氯、硫含量很敏感，结皮堵塞经常发生1008 旋风预热器结皮堵塞与旁路放风旋风预热器结皮堵塞与旁路放风(1)碱、硫、氯等挥发性有害成分在碱、硫、氯等挥发性有害成分在SP系统中系统中的富集与循环的富集与循环(2)结皮堵塞的机制结皮堵塞的机制(3)旁路放风旁路放风101（1）碱、硫、氯等挥发性有害成分碱、硫、氯等挥发性有害成分在在SP系统中的富集与循环系统中的富集与循环 水泥生料中水泥生料中Na2O，K2O，Cl-和和S2-都

50、具都具有一定的挥发性，以有一定的挥发性，以R2O为例，在不同的为例，在不同的窑型中，生料中窑型中，生料中R2O进入熟料的比值很不进入熟料的比值很不一样一样102干法窑干法窑窑尾气体温度高，生料带入窑尾气体温度高，生料带入R2O(1)中有部中有部分被出窑气体所排出，因此熟料中分被出窑气体所排出，因此熟料中R2O(2)少少R2O(1)R2O（2）R2O(1)R2O(2)(2)(1)800R2O干法中空窑干法中空窑103湿法窑湿法窑 湿法窑中，湿法窑中，R2O在高温带挥发，低温带冷凝在高温带挥发，低温带冷凝R2O(1)R2O（2）R2O(1)R2O（2）R2O(1)R2O(2)(2)(1)220R2