热风预热器压降的试验研究

热风预热器压降的试验研究

关于旋转预热器（或旋转炉）压降研究有很多文献，但研究方向通常是在高温低固气比或室温高固气比条件下随风装置的压降。在不同温度、不同固气比和不同输入风速条件下，没有关于压力降的详细报告。在这项工作中，我们进行了初步研究。1测试1.1阻燃热风炉材料试验流程及其装置见图1。燃煤热风炉出口管道、燃气热风炉、换热管、旋风预热器、集料箱和旋风预热器出口高温管段全部采用不锈钢(1Cr18Ni9Ti)制作,外敷100mm厚矿棉保温层。燃煤热风炉用普通钢材(Q235)制作,内砌保温材料和耐火砖,燃气热风炉内浇注耐火材料。热气流从燃煤热风炉经燃气热风炉、换热管进入旋风预热器,出旋风预热器的气体再经过孔板流量计、袋除尘器和风量调节闸阀,最后经离心风机排出。物料由喂料机喂入换热管,随气流进入旋风预热器分离后,大量物料进入集料箱,少量物料出旋风预热器后进入袋除尘器被收集。1.2风预热器的结构及其尺寸旋风预热器的结构见图2,相对尺寸见表1。1.3预热器出口温度和压力试验系统各测点分布见图1。t0为燃煤热风炉出口温度;t1、P1分别为燃气热风炉出口温度和压力;t2、P2分别为旋风预热器入口温度和压力;t3、P3分别为旋风预热器出口温度和压力;t4、P4、ΔP′分别为孔板流量计所用的温度、静压和压差。将各测点热电偶、差压变送器和压力变送器的输出信号(1～5V标准电压信号)送入采集卡转换成数字信号,采集系统按给定的要求采集各通道信号,并传输到电脑,通过Labview软件实时显示和储存,储存的数据可调用分析。本试验主要测试旋风预热器压降ΔP=P2-P3。1.4试验试验1.4.1均粒径、水分物料采用陕西泾阳声威水泥厂的生料粉,平均粒径为16.77μm,水分0.9%。喂料量控制是通过调节喂料机电动机转速来实现的,试验前对喂料量进行了标定,见图3。1.4.2确定预热器入口和出口平均温度根据电脑的动态显示,控制燃煤热风炉的温度保持在某一温度不变,通过调节燃气热风炉燃气量和空气量,保持旋风预热器入口和出口平均温度在设定温度附近。1.4.3预热器入口风速控制根据电脑的动态显示,利用风量调节闸阀调节风量,保持旋风预热器入口风速在设定风速附近。1.5入口风速和固气比试验预设旋风预热器入口和出口平均温度分别为15℃(常温)、200℃、400℃、600℃和800℃,入口风速分别为14m/s、16m/s、18m/s、20m/s、22m/s和24m/s,固气比分别为0.0、0.5、1.0、1.5、2.0和2.5,合计180个试验点。2试验结果及分析2.1u0.5m/s时测定数据所示曲线图根据旋风预热器压降试验测试数据,不同温度、不同风速条件下旋风预热器固气比与压降的关系见图4～图8。图4～图8分别是在(15±15)℃、(200±15)℃、(400±19)℃、(600±29)℃和(800±40)℃时,风速(Ui±0.5)m/s时根据实测数据所绘曲线图。由图可见,旋风预热器压降在同一温度、同一风速条件下随固气比的增大逐渐减小,大约在Z=1.5与Z=2.0之间出现最小值,之后随着固气比的增大,压降逐渐增大。从空载到负载(固气比Z=0变化到Z=0.5)旋风预热器压降下降幅度较大,负载后(固气比Z=0.5～1.5)下降幅度较小。固气比Z≥2.0时压降上升较缓慢。旋风预热器从空载到负载压降逐渐减小的主要原因是:一方面,由于固气比的增大,降低了气流的湍流强度;另一方面,由于物料的加入,气流和器壁的摩擦由滑动摩擦转变为滚动摩擦,随着固气比的增大,滚动摩擦层加厚,降低了阻力损失。但固气比增加到一定程度后,气流要携带固态粉体颗粒运动所消耗的能量增大,阻力损失反而逐渐增大。2.2温度对旋流器压降的影响根据旋风预热器压降试验测试数据,不同风速、不同固气比条件下,旋风预热器压降随温度的变化见图9～图14。分析图9～图14可知,在同一风速、同一固气比条件下,旋风预热器压降随着温度的升高逐步增大,大部分在200～400℃之间出现最大值,随着温度的继续升高,旋风预热器压降又逐渐下降。气流黏度随着温度的升高逐渐增大,阻力损失增加;气流密度随着温度的升高逐渐减小,阻力损失减小,正是两者之间博弈的结果,导致旋风预热器压降发生上述变化。2.3旋压机风速随风速的变化根据旋风预热器压降试验测试数据,不同固气比、不同温度条件下旋风预热器压降随风速的变化见图15～图20。分析图15～图20可知,在同一固气比、同一温度条件下,旋风预热器压降随着风速的提高而增大,增长速率较快。旋风预热器压降和风速的平方成正比,风速增大,湍流度升高,阻力损失增大;反之,风速减小,湍流度降低,导致阻力损失减小。3固气比对旋转轴旋压降的影响1)在同一温度同一风速条件下,旋风预热器压降随固气比的增大逐渐减小,大约在Z=1.5与Z=2.0之间出现最小值,之后随着固气比的增大,旋风预热器压降逐渐增大。2)在同一风速同一固气