悬浮预热器演示幻灯片

1,悬浮预热器曾经有旋风预热器和立筒预热器之分。立筒预热器已经淘汰。因此，关于悬浮预热器只介绍旋风预热器。主要内容：2.2.1旋风预热器的工作原理2.2.2影响旋风预热器热效率的因素2.2.3旋风预热器结构设计2.2.4各级旋风预热器性能的配合2.2.5旋风预热器串联级数的选择2.2.6预热器的分类,2.2悬浮预热器（SuspensionPreheaters）,1,17:00:31,主要内容：设置旋风预热器的目的旋风预热器的工作原理要求：掌握旋风预热器的基本功能理解旋风预热器的流体阻力的组成,2.2.1旋风预热器的工作原理,2,17:00:31,3,（1）旋风预热器的构成：由5级或者6级旋风预热器组成每级旋风预热器包括一个旋风筒和旋风筒之间的换热管道组成（2）设置悬浮预热器的目的：预热生料，降低废气的温度，降低热耗。（3）悬浮预热器预热效果的判断指标：入窑生料的温度入窑生料的表观分解率,2.2.1旋风预热器的工作原理,3,17:00:31,4,（4）旋风预热器的工作原理,气流的循环运动产生一个离心力，在离心力的作用下，物料被推向旋风筒壁面，由于气流速度的减小和旋风筒壁面的摩擦使物料颗粒速度减慢，在其自身重力的作用下下滑至锥体直到下料管。,4,17:00:32,5,生料粉在气流中的分散与悬浮；气固相间换热在上升管道内进行（换热管道）据测算，每个换热单元所传递的热，80%以上在进风管道中已完成，时间0.02-0.04s，20%以下在旋风筒内完成。旋风筒内主要进行分离和生料粉的收集。,结论：每级旋风筒都应具有三方面的功能,返回,5,17:00:32,6,6,17:00:32,7,(1)生料粉进入管道内分散与悬浮的均匀程度直接影响到传热面积。生料分散的越均匀，传热效率越高；反之，越低。选择合理的下料位置，近可能靠近下一级旋风筒出口。但是，必须以下落的物料能均匀悬浮，不短路落料为前提。选择合理的进口风速(1521m/s)；为加强分散可在喂料口安装撒料器；合理控制生料细度和喂料的均匀性；旋风筒的结构,影响旋风预热器热效率的主要因素,返回,7,17:00:32,8,气体速度对物料输送的影响,设物料颗粒100m,进口气流速度为多少合适？,8,17:00:32,结论：速度在1521m/s之间，分离效率最大,速度过高、过低均会使气固分离效率降低。,旋风筒进口风速:,返回,9,17:00:32,10,安装撒料器的作用：,避免物料以高动能向下冲击，使物料能与其气流进行最为充分地热交换。,插入深度应是让物料分散悬浮而不成团掉落，更要让物料是在进入的整个容器的断面上分散。,10,17:00:32,17:00:32,11,合理控制生料细度和喂料的均匀性。,细度：重视200m的筛余量，放宽80m的筛余量。喂料的均匀性：要求来料管的翻板阀灵活、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。,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。,11,17:00:32,12,气固换热越好,旋风预热器热效率越高;影响换热的因素有哪些？主要由气固间的接触面积（由生料的细度决定）气固接触时间（取决于气流的速度）管道的保温结论：过长的管道对换热无益管道内的风速应适当减少管道散热，提高热利用率，增强气固之间的热交换。,(2)管道内的气固换热程度对热效率的影响,12,17:00:32,13,提高旋风筒的分离效率是减少生料粉内、外循环，降低热损失和加强气固热交换的重要条件气固分离程度越差，热效率越低。影响气固分离效率的主要因素有哪些？旋风筒的直径、高度、进风口的型式和尺寸、内筒直径和插入深度、圆筒及锥体的匹配及各处的漏风情况。,(3)旋风筒内的气固分离对热效率的影响,13,17:00:32,17:00:32,14,(4)漏风对旋风预热器热效率的影响,预热器系统的漏风分为两种：内漏风外漏风,漏风越多、旋风预热器热效率越低。在预热器上部漏风，离高压排风机越近，漏风所带来的电耗损失越高；在预热器下部漏风，离窑尾部位越近，漏风所带来的热量损失越大。,14,17:00:32,17:00:32,15,预热器系统的漏风分为两种,内漏风：指整个系统中下一级的废气通过锁风不严的翻板阀自出料口倒流入上一级旋风筒而形成的漏风。外漏风：外漏风是指系统外的冷空气漏入到系统内。这样的位置有：捅灰孔、闪动阀支点轴承、仪表插入孔、冷风门等,堵漏虽然也有技术要求，但管理上重视更显重要。,15,17:00:32,17:00:32,16,（5）表面散热对预热器热效率的影响,表面散热越多，热效率越低，生料预热越差，熟料的产量越低。预热器在整个煅烧系统中的表面积最大（能耗接近总热耗的10%），因此，应该重视它的保温隔热性能。,16,17:00:32,17:00:32,17,生料粉沉降的不好，气、固分离效率降低，热效率也降低。重视：锁风阀的形式、灵活性、密封性，下料管内径与旋风预热器直径之比等。,返回,（6）生料粉沉降的好坏对旋风预热器热效率的影响,17,17:00:32,案例1引起锁风阀的运行故障的原因可能有哪些？,翻板阀转动轴机械卡死；配重发生位移；翻板阀机械变形；翻板阀机械磨损；结皮异物。有些根据出预热器的温度是否升高判断锁风阀运行故障是否合适,18,17:00:32,本节内容总结,1.悬浮预热器的每一个换热单元应同时具备哪三个功能？2.试述旋风预热器的工作原理（说明气流、物料的走向及换热与分离过程）及特点3.在悬浮预热器中气固之间的换热大部分在何处进行？气固换热与哪些因素有关？4.在悬浮预热器中气固之间的分离大部分在何处进行？气固分离与哪些因素有关？5.为何说料粉的分散与悬浮非常重要？采用什么措施改善料粉的均匀分散。6.分析影响旋风预热器热效率的主要因素。7.漏风有哪两种形式？对生产有何影响？8.为什么管道内的风速不能过大，也不能过小？,19,17:00:32,本节要求：理解旋风预热器的结构设计理解旋风筒的阻力损失产生的原因掌握旋风预热器各参数对分离效率、流体阻力的影响规律掌握旋风筒的结构优化措施,2.2.3、旋风预热器的结构设计,20,17:00:32,旋风预热器的结构,气体温度测点,气体压力测点,取样点,物料温度测点,进风口,翻板阀,下料管,内筒,连接管道,圆柱体,锥体,捅料孔,清灰门,环形吹扫,21,17:00:32,17:00:32,22,包括旋风筒和联接管道的设计,2.2.3、旋风预热器的结构设计,1、设计目标如下:旋风筒设计目标主要应考虑：如何获得较高的分离效率和较低的压力损失。管道的设计目标应考虑：保证气固的换热时间和空间使物料均匀地分散在气流中,22,17:00:32,17:00:32,23,2、旋风筒的阻力损失,除几何压头损失（通常忽略）外，主要由几部分组成？,返回,(1)进、出口局部阻力损失。(2)进口气流与旋转气流冲撞产生的能量损失。(3)旋转向下的气流在锥部折返向上的局部阻力损失。(4)沿筒内壁的摩擦阻力损失。,23,17:00:32,17:00:32,24,包括：旋风筒柱体直径D进风口结构及尺寸内筒直径d和插入深度h3圆柱体高度h1圆锥体的高度h2及倾斜角度旋风预热器各连接管道直径,3、旋风预热器的结构设计方法,24,17:00:32,Di旋风筒有效内径，（m）；V旋风筒通风量，（m3/s）UA旋风筒断面风速（m/s）。,断面风速的选取参考:,直径越小,风速越大,分离效率越高,流体阻力越大,如：某厂：C1:4-4700mmC2:2-6700mm（5000T/D）C3:2-6700mmC4:2-6900mmC5:2-6900mm,（1）旋风筒柱体直径D的确定,25,17:00:32,进风方式:采用蜗壳式,进口风速:,(2)旋风筒的进风口结构及尺寸的确定,特点：分离效率高、处理风量大，避免短路。规律：蜗壳角度越大、分离效率越高，流体阻力越大。,26,17:00:32,进口风速:,速度在1521m/s之间，分离效率最大，速度过高、过低均会使气固分离效率降低。进口风速越大，气流阻力亦越大,27,17:00:32,进风口尺寸如何确定?,进风口一般采用多边形或者矩形进风口的宽高比a/b:a/b越小，分离效率越高，流体阻力越小.进风口的尺寸确定：C1级a/b在0.40.5C2C5a/b在0.50.6为宜。,28,17:00:32,内筒作用规律内筒直径越小，流体阻力越大;分离效率越高；内筒插入越深,流体阻力越大,分离效率越高。内筒直径d的确定：d/D值：C1级在0.40.5范围，C2C5在0.607范围为宜插入深度h3的确定：分三种情况插入深度达到进气管中心附近；与排气管径相等；达到进气管外缘以下。一般：C1级h3/b1.4，C2-C5：h3/b在0.60.3范围,（3）内筒的设计,29,17:00:32,内筒的形式及材质,有环节装置的内筒,浇注组合内筒,软联挂板内筒,陶瓷挂片内筒,由耐磨耐热的铸钢件的小块挂板组成。如：C5预热器，900带料气流ZG40Cr25Ni20一年C4级预热器800带料气流ZG40Cr26Ni1一年C2C3级预热器，550700带料气流，1Cr18Ni9Ti三年,30,17:00:32,它的高矮决定气流中生料是否有足够的沉降时间，与其分离效率有关。h1越高，分离效率越大、流体阻力也随之增加。,计算公式：,或可按h1/D=0.61.0。一般第1级旋风筒的圆柱体高度大于等于圆锥体的高度其他几级旋风筒的柱体高度小于圆锥体的高度。,（4）圆柱体高度h1,31,17:00:32,圆锥体的作用：能起到向中心收拢物料的作用，使物料顺利过渡到小直径的排料口，对分离效率的作用很小。一般选取：C1级65-70C2和C3级65，C4，C5级65-70，或计算:h2=0.5（D-dm）tgdm-旋风筒下料口直径，m；-锥体与水平面夹角，度。,（5）圆锥体的高度h2的确定,32,17:00:32,作用：上下两极旋风筒之间的连接和输送气流、物料的功能。,计算,管道上安有波纹膨胀节,（6）旋风预热器各连接管道,33,17:00:32,（7）卸料管dm及锁风阀的设计,锁风阀的工作示意图:,出口尺寸dm=（0.1-0.2）D,布置力求简捷，拐弯少，各管段空间角尽可能大于550,锁风阀在配重和负压的作用下关闭,案例2锁风阀被卡住会造成什么影响？,34,17:00:32,案例2锁风阀被卡住会造成什么影响？,卡住的结果：出预热器的气体温度更高入窑物料分解不好,旋风筒A流向旋风筒B和C得气流量不够多，不能将物料带走没被带走的物料直接从D落入B，或从旋风筒C落入A。,35,17:00:32,旋风筒设计时应注意,（1）避免旋风筒蜗壳是平底构造，或进风管有较长的水平管段（2）下料管管径，要保证料流畅通，料管中物料填充率不能太低，有较好的锁风（3）内筒插入的深度要合理，（4）对撒料装置的要求是以下料管的来料大部分能落到撒料板上并飞溅为宜。（5）管道不应转弯过多，锥体的角度应大于550,36,17:00:32,案例2计算5000t/d水泥熟料配套预热器的主要尺寸,设计的基础数据：,37,17:00:32,日产5000吨水泥窑生产线（TDF炉）,38,17:00:32,为降低流体阻力，旋风筒的结构优化措施：在进风口加阻流型导流板；设置“靴形”内筒;采用大蜗壳内螺旋入口结构;适当加大进风口断面积，以降低气流入口速度；蜗壳底面做成斜面；旋风筒采用倾斜入口及螺旋顶盖结构;适当加大内筒直径，缩短内筒插入深度。适当加大旋风筒高径比，减少气流内的扰动等。,返回,4、降低预热器的阻力措施有哪些？,39,17:00:32,导流板,例1宇部公司导流板和靴型内筒,宇部公司导流板和靴型内筒,将内筒做成靴形，可扩大内筒面积，减少旋风筒内旋流风通过筒内壁与内筒之间的面积，减少与进风的撞击，并设置弯曲导流装置。,返回,40,17:00:32,将旋风筒进口及顶盖倾斜，内筒偏心布置，缩短内筒的插入深度，使气流平缓进入筒内，减少回流，减少了同进口气流相撞形成的局部涡流。据侧六级旋风预热器的流体总阻力仅有3000Pa,返回,例2：伯力休斯公司低压损旋风筒,41,17:00:32,FLS消除内部平面，防止内部积灰，也消除了物料对内壁的冲刷.直径降低了25%,投资降到最低,例3丹麦史密斯公司的低压损旋风预热器,42,17:00:32,洪堡公司的低压损旋风筒，顶部C1旋风筒的筒体是细而高双旋风筒，C2C5是矮胖型旋风筒,例4：洪堡公司的低压损旋风筒,43,17:00:32,天津院研发的TC预热器,我国具有代表型的旋风筒,TC型五级预热器系统，总压降为（4800300Pa），分离效率:C1=9296%C24=8788%,C5=88%左右。旋风筒截面风速一般为3.55.5m/s旋风筒高径比:C1=2.53.0，C25=1.92.0进口风速为1518m/s。,44,17:00:32,我国具有代表型的旋风筒,南京院研发的NC预热器采用多心大蜗壳、短柱体、等角变高过渡连接、偏锥防堵结构、内加挂片式内筒、导流板、整流器、尾涡隔离等技术等,分离效率高：C195%;C25=8692%阻力损失低：550650Pa,45,17:00:32,我国具有代表型的旋风筒,成都院研发的CNC预热器,P49表2.8某CNC五级预热器的相关参数特点：多边形进风口2700大蜗壳进风倾斜锥体导流板五级预热器总阻力4500Pa,46,17:00:32,思考题,1.为什么第一级旋风筒制作成两个直径较小的选风筒并联？2.为什么低压损的选风筒不能作为最上或最下一级旋风筒？3.预热器保温有何意义？4.旋风筒各部分尺寸分别对气固分离效率、流体阻力的影响规律是什么？5.设置锁风阀的目的是什么？6.内筒的主要作用是什么？7.模拟5000t/d水泥熟料的第5级旋风预热器结构单元设计。8.查阅资料说明我国（天津院、南京院、成都院）主要旋风筒结构及其特点？,47,17:00:32,主要内容1、各级旋风预热器的分离效率是如何匹配？2、各级漏风量对热效率的影响顺序？3、各级表面散热损失对热效率的影响顺序？要求掌握分离效率的匹配关系理解漏风量、表面散热对热效率的影响规律,2.2.4各级旋风预热器性能