3.4 熟料熟料烧烧成成一、熟料一、熟料烧烧成系成系统统的的发发展展二、二、预预分解窑系分解窑系统统的的设计设计1 预预分解窑系分解窑系统统的开的开发发2 预预分解窑系分解窑系统统的工的工艺艺特点特点3 回回转转窑窑4 分解炉分解炉5 悬悬浮浮预热预热器器6 熟料冷却机熟料冷却机三、窑三、窑产产量的量的标标定定5 旋旋风预热风预热器器5.1 预热预热器概述器概述5.2 旋旋风风筒的改筒的改进进5.3 旋旋风预热风预热器器规规格的确定格的确定5.4 旋旋风风筒的筒的选选型型5.5 预热预热器技器技术术性能要求及布置性能要求及布置5.1 预热预热器概述器概述悬悬浮浮预热预热技技术术：使低温粉体物料均匀分散在高温气流使低温粉体物料均匀分散在高温气流中，在中，在悬悬浮状浮状态态下下进进行行热热交交换换，得到迅速加，得到迅速加热热升温。升温。悬悬浮浮预热预热器：器：旋旋风预热风预热器及立筒器及立筒预热预热器，立筒器，立筒预热预热器器已已趋趋于淘汰，于淘汰，预预分解窑采用旋分解窑采用旋风预热风预热器。器。预热预热器的作用：器的作用：充分利用回充分利用回转转窑及分解炉排出的窑及分解炉排出的炽热炽热气流中所具有的气流中所具有的热焓热焓加加热热生料，生料，使之使之预热预热并部分碳酸并部分碳酸盐盐分解，然后分解，然后进进入分解炉或回入分解炉或回转转窑内窑内继续继续加加热热分解。分解。旋旋风预热风预热器的器的热热交交换单换单元元设备设备：主要是旋主要是旋风风筒及各筒及各级级旋旋风风筒之筒之间间的的联联接管道（接管道（换热换热管道）。管道）。预热预热器的功能：器的功能：使气、使气、固两相能充分分散均布、固两相能充分分散均布、迅迅速速换热换热、高效分离。、高效分离。三个功能的高效化，可最大限度地提高三个功能的高效化，可最大限度地提高换热换热效率，效率，为为全窑全窑系系统优质统优质、高效、高效、低耗和低耗和稳稳定生定生产创产创造条件。造条件。早期早期悬悬浮浮预热预热器器综综合分合分类类表表这这些些悬悬浮浮预热预热器大多是器大多是 20 世世纪纪五、六十年代研制开五、六十年代研制开发发，在各，在各种种类类型的型的悬悬浮浮预热预热窑及窑及 80 年代年代初期的各种初期的各种预预分解窑上广泛分解窑上广泛应应用。用。早期各种早期各种悬悬浮浮预热预热器示意器示意图图旋旋风预热风预热器器旋旋风预热风预热器的器的优优点：点：热热效率高，效率高，一般情况下生料可一般情况下生料可预热预热至至 800 ，碳酸碳酸钙钙表表观观分解率达分解率达 30 以上，以上，热热耗耗较较低。低。预预分解窑窑尾系分解窑窑尾系统统：由多由多级级旋旋风风预热预热器器组组合而成，一般多采用四合而成，一般多采用四级级或五或五级级旋旋风风筒。筒。如果原料或燃料中碱、如果原料或燃料中碱、氯氯、硫超、硫超过过一定限度后，可采用一一定限度后，可采用一级级或二或二级预热级预热器，或者增器，或者增设设旁路系旁路系统统，使部分窑尾使部分窑尾废废气不气不经经旋旋风预风预熟器熟器而排出而排出(经经冷却和冷却和净净化后排入大气化后排入大气)，以减，以减轻轻碱、碱、氯氯、硫的危害。、硫的危害。旋旋风风筒筒换热单换热单元功能元功能结结构示意构示意图图5.2 旋旋风风筒的改筒的改进进1）老式旋）老式旋风风筒阻力筒阻力较较大的主要原因：大的主要原因：A 旋旋风风筒筒进进口切向气流与筒内旋口切向气流与筒内旋转转气流的碰撞干气流的碰撞干扰扰；B 筒内自由旋筒内自由旋转转流与流与强强制旋制旋转转流使气固两相流的流流使气固两相流的流场场不断不断变变化；化；C 气流在旋气流在旋风风筒筒锥锥体部位体部位转转向上升；向上升；D 旋旋风风筒内壁与两相流的摩擦筒内壁与两相流的摩擦损损失等。失等。2）降低旋）降低旋风风筒筒压损压损的的对对策：策：a 降低旋降低旋风风筒内气流旋筒内气流旋转转速度；速度；b 缩缩短气流在旋短气流在旋风风筒内的无效行程；筒内的无效行程；c 减少减少进进口气流与回流冲撞；口气流与回流冲撞；d 减少气流不必要的减少气流不必要的搅动搅动。3）采取的措施）采取的措施 加阻流型加阻流型导导流板；流板；设设置偏心内筒置偏心内筒(扁扁圆圆内筒内筒)或靴形内筒；或靴形内筒；采用大采用大蜗蜗壳内螺旋入口壳内螺旋入口结结构；构；适当降低气流入口速度；适当降低气流入口速度；蜗蜗壳底面做成斜面；壳底面做成斜面；旋旋风风筒采用筒采用倾倾斜入口及斜入口及顶顶盖盖结结构；构；加大内筒面加大内筒面积积；缩缩短内筒插入深度；短内筒插入深度；适当加大旋适当加大旋风风筒高径比；筒高径比；旋旋风风筒下部筒下部设设置膨置膨胀仓胀仓。4）新型旋）新型旋风风筒筒新型旋新型旋风风筒筒结结构示意构示意图图新型高效低压损旋风筒设计原则：降低旋风筒阻力TC 型高效低型高效低压损压损旋旋风风筒筒结结构特点：构特点：采用三心采用三心 270 大大蜗蜗壳，壳，扩扩大了大部分大了大部分进进口区域与口区域与蜗蜗壳，减少壳，减少了了进进口区口区涡涡流阻力；流阻力；大大蜗蜗壳内壳内设设有螺旋有螺旋结结构，可将气流平构，可将气流平稳稳引入旋引入旋风风筒，物料在筒，物料在惯惯性力和离心力的作用下达到筒壁，有利于提高物料分离效率；性力和离心力的作用下达到筒壁，有利于提高物料分离效率；进风进风口尺寸口尺寸优优化化设计设计，减少，减少进进口气流与回流相撞；口气流与回流相撞；适当降低旋适当降低旋风风筒入口筒入口风风速，速，蜗蜗壳底壳底边边做成斜面，适当降低旋做成斜面，适当降低旋风风筒内气流旋筒内气流旋转转速度；速度；适当加大内筒直径，适当加大内筒直径，缩缩短旋短旋风风筒内气流无效行程；筒内气流无效行程；旋旋风风筒高径比适当增大，减少气流筒高径比适当增大，减少气流扰动扰动；旋旋风风筒出口与筒出口与连连接管道接管道结结构合理，减少阻力构合理，减少阻力损损失；失；保持保持连连接管道合理接管道合理风风速。速。系系统统性能：性能：TC 型旋型旋风风筒用于五筒用于五级预热级预热器系器系统统，总压损为总压损为 4800300Pa，分离效率：分离效率：C 1 92 96%，C 2-C 4 87 88%，C 5 92 88%左右左右NC 型高效低型高效低压损压损旋旋风风筒筒旋旋风风筒的筒的结结构：构：采用了多心大采用了多心大蜗蜗壳、壳、短柱体、等角短柱体、等角变变高高过过渡渡连连接、偏接、偏锥锥防堵防堵结结构、内加挂构、内加挂片式内筒、片式内筒、导导流板、整流器、流板、整流器、尾尾涡涡隔离等技隔离等技术术旋旋风风筒的性能：筒的性能：单单体阻耗低体阻耗低 550 650Pa；分离效率高；分离效率高 C 2-C 5 86 92%、C 5 95%以上；低返混以上；低返混度；良好的防堵塞性能和空度；良好的防堵塞性能和空间间布置性能。布置性能。5.3 旋旋风预热风预热器器规规格的确定格的确定旋旋风风筒尺寸：筒尺寸：D-旋旋风风筒内径；筒内径；H-旋旋风风筒筒总总高度；高度；h 1-圆圆筒部分高度；筒部分高度；h 2-圆锥圆锥部部分高度；分高度；h 3-内筒插入深度；内筒插入深度；h 4-喂料口底部至内筒末端距离；喂料口底部至内筒末端距离；a-进风进风口口宽宽度；度；b-进风进风口高度；口高度；d-内筒直径；内筒直径；d r-排灰口内径；排灰口内径；d o-下料管内径；下料管内径；-锥边锥边仰角仰角5.3.1 旋旋风风筒的直径筒的直径旋旋风风筒的筒的结结构构设计设计：圆锥圆锥体及体及圆圆柱体的柱体的设计设计最最重要，在各部分尺寸的重要，在各部分尺寸的设计设计中，大多以中，大多以圆锥圆锥体体部分的直径部分的直径 D 为为基基础础。因此首先要确定。因此首先要确定 D 的尺寸。的尺寸。在水泥工在水泥工业业中，将旋中，将旋风风筒作筒作为悬为悬浮浮预热预热器的器的组组合合单单元来考元来考虑虑，一般可按下式，一般可按下式计计算：算：Q 通通过过旋旋风风筒的气体流量筒的气体流量 m 3 s v a 假想截面假想截面风风速，即假定气流沿旋速，即假定气流沿旋风风筒全截筒全截面通面通过时过时的平均流速，的平均流速，过过去一般去一般为为 3 4.5m/s，新型旋新型旋风风筒一般筒一般为为 5 6m/s，TJ 为为 3.5 5.5m/s。Q=1/4D 2 v a(m)5.3.2 进风进风口尺寸、型式口尺寸、型式进风进风管的型式：管的型式：一般一般为为矩形矩形 b/a=2 ab=0.2 D 2 中中间级间级大些，最下大些，最下级级小些。小些。旋旋风风筒气流筒气流进进口方式口方式分分类类：直入式和直入式和蜗蜗壳式壳式 蜗蜗壳式壳式进进口：口：进进入旋入旋风风筒气流通道逐筒气流通道逐渐变渐变窄，有利于减小窄，有利于减小颗颗粒向筒壁移粒向筒壁移动动的距离，增加气流通向排气管的距离，避的距离，增加气流通向排气管的距离，避免短路，可以提高分离效率。免短路，可以提高分离效率。优优点：点：可避免短路，分离效率高，可避免短路，分离效率高，处处理理风风量大，量大，压损压损小。小。新型旋新型旋风风筒度采用筒度采用 270 大大蜗蜗壳壳进风进风口以降低阻力，同口以降低阻力，同时时蜗蜗壳壳进风进风口有的由原来的平面改口有的由原来的平面改为倾为倾斜面斜面 ，对对防止防止积积灰灰有良好作用。有良好作用。a-直接切入；b-90；c-180；d-2705.3.3 排气管（排气管（內內 筒）筒）排气管：排气管：截面一般截面一般为圆为圆形；形；结结构、尺寸构、尺寸对对旋旋风风筒流体阻力及分离效率很重要。直径筒流体阻力及分离效率很重要。直径d（m）、插入旋）、插入旋风风筒的内筒筒的内筒长长度度 h 3(m)d 排排=0.50.6D(m)h 3：过过小容易短路、小容易短路、扬尘扬尘量大；量大；过过大大则则流体流体阻力大；阻力大；最上最上级级旋旋风风筒：筒：h 3 b中中间级间级旋旋风风筒：筒：h 3=0.5b 减少减少压损压损最下最下级级旋旋风风筒：筒：h 3=0.25b 避免避免烧烧坏坏TJ 型旋型旋风风筒内筒插入深度筒内筒插入深度 C 1 1.1 1.3，C 2-C 5 0.5 0.6新型旋新型旋风风筒的内筒筒的内筒新型旋新型旋风风筒内筒：筒内筒：主要是最下主要是最下级级旋旋风风筒内筒，筒内筒，已将原来整体已将原来整体结结构改构改进为进为分片式或分片式或浇浇筑筑组组合合结结构，以利于安装和构，以利于安装和维维修，修，还还有的将有的将圆圆形形结结构改构改进为进为扁扁圆圆形或靴型形或靴型结结构。构。旋旋风风筒出口筒出口风风速：速：一般一般为为 10 20m/s，新，新型旋型旋风风筒筒为为了降低阻力，有了降低阻力，有扩扩大内筒直径降大内筒直径降低出口低出口风风速的速的趋势趋势。TC 型旋型旋风风筒出口筒出口风风速速区取区取 1114m/s c旋旋风风筒内筒筒内筒结结构示意构示意图图a 整体内筒；整体内筒；b 分片内筒；分片内筒；c 浇浇注注组组合内筒。合内筒。5.3.4 圆圆柱体柱体(H 1)及及圆锥圆锥体体(H 2)的高度的高度圆圆柱体高度及柱体高度及圆锥圆锥体高度：关系到生料粉是否体高度：关系到生料粉是否有足有足够够的沉降的沉降时间时间。可根据不同的分离要求，。可根据不同的分离要求，用它用它们们和旋和旋风风筒直径筒直径 D 的相的相对对比例关系确定，比例关系确定，二者高度越大二者高度越大则则其分离效率越高。其分离效率越高。旋旋风风筒高度筒高度 HH=H 1+H 2H D2，高型旋高型旋风风筒，筒，H 1/H 2 1 者称者称圆圆柱柱型旋型旋风风筒，筒，H 1/H 2 1 者称者称圆锥圆锥型旋型旋风风筒，筒，H 1/H 2=1 者称者称过过渡型旋渡型旋风风筒。筒。H D98%出料温度出料温度 65 +环环温（粒度温（粒度 25mm）主要特点主要特点模模块块化化设计设计：采用采用标标准化模准化模块设计块设计，模，模块块新新颖颖而而紧紧凑；凑；设计设计周期周期短、部件互短、部件互换换性好、安装快、性好、安装快、维维修修简单简单；低低电电耗：耗：拥拥有有专专利技利技术术 STAF