《预分解系统ppt培训课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《预分解系统ppt培训课件（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 预分解系统第一节 悬浮预热器,一、预热器的分类 1.按热交换工作原理分类： 以同流热交换为主、以逆流热交换为主和以混流热交换为主； 2.按制造商命名分类： 洪堡型、史密斯型、多波尔型、维达格型、盖波尔型和ZAB型； 3.按预热器组合分类： 多级旋风筒组合式、以立筒为主组合式、旋风筒与立筒组合式。,二、旋风预热器的构造及换热工作原理 1.旋风预热器的构造由多个旋风筒及连接管道组合而成，其构成单元是一个旋风筒和连接管道。 组成： 筒体：钢板焊接，内壁有耐火材料和保温材料。 进风管、出风管：装有膨胀节，适应管道的热胀冷缩。 卸料管：装有锁风阀（翻板阀），防止卸料时下部空气向上泄漏而降低收尘效
2、率。,2.单元换热工作原理,一个换热单元必须同时具备三个功能：料粉的分散与悬浮；气固相间换热；气固相分离，料粉收集。,3.旋风筒的工作原理 当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒之间的圆柱体内作旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由内筒排出。 料粉被气流携带作旋转流动时，由于物料密度大于气体密度，受离心作用，物料向边部移动的速度远大于气体，致使靠近边壁处浓度增大；同时，由于粘滞阻力作用，边壁处流体速度降低，使得悬浮阻力大大减小，物料沉降而与气体分离。,旋风筒内流场是一个三维流场，其速度矢量有三个分量：切向速度ut、轴向速
3、度uz和径向速度ur。 切向速度：使得物料受离心作用而向边壁浓缩、分离，因此，它对于承载、夹带和分离物料起主要作用。 径向速度：很小，对气固分离的作用不太明显。 轴向速度：在轴心附近向上流动使得分离出的物料又被气流扬起而带出，降低分离效率。,三、影响旋风预热器热效率的主要因素 要保持及提高旋风预热器的高效率，必须强化旋风筒的三个功能，即悬浮、换热和分离。 1.料粉悬浮分散 物料从下料管进入旋风筒上升管道，与上升的高速气流相遇。在高速气流冲击下，物料折向随气流流动，同时被分散。 为使物料在上升管道内均匀、迅速地分散、悬浮，应注意以下主要问题：,（1）选择合理的喂料位置为了充分利用上升管道的长度，
4、延长物料与气体的热交换时间，喂料点应选择靠近进风管的起端，即下一级旋风筒出风内筒的起端。但必须以加入的物料能够充分悬浮、不直接落入下一级预热器而短路为前提。一般情况下，喂料点距进风管起端应有1m左右的距离，它与来料落差、来料均匀性、物料性质、管道内气流速度、设备结构等有关。,（2）选择适当的管道风速要保证物料能够悬浮于气流中，必须有足够的风速，一般要求料粉悬浮区的风速为1622m/s。为加强气流的冲击悬浮能力，可在悬浮区局部缩小管径或加插板（扬料板），使气体局部加速，增大气体动能。,（3）注意来料的均匀性来料的均匀性对物料的分散程度有很大影响。要保证来料均匀，要求来料管的翻板阀（一般采用重锤阀
5、）灵活、严密，当来料多时，它能起到一定的阻滞缓冲作用；当来料少时，它能起到密封作用，防止系统内部漏风。 （4）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。,（5）在喂料口加装撒料装置为防止大团物料难以分散，近期设计的预热器一般在下料管口下部的适当位置设置撒料板。当物料喂入上升管道下冲时，首先撞击在撒料板上被冲散并折向，再由气流进一步冲散悬浮。,2.管道内的气固相换热 气固换热公式旋风筒内的换热，是1000左右窑气与料粉颗粒之间的换热。为稀相气固系统直接悬浮传热，属于非稳态对流换热，因此其换热方式以对流为主。Q=AT Q气
6、固间换热效率， W或J/s 气固间换热系数，W/(m2) A固体微粒与气流接触的表面积， m2 T气固间平均温度差，, 主要影响因素分析 换热系数约在0.81.4W/(m2)之间，气固间平均温度差T开始时较大，终了时趋于2030之间，由于和T值变动范围都不大，只有换热面积A影响最大。以1kg生料为例,不同状态与气流接触的换热面积： 回转窑预热带堆积：0.0157m2/kg 成球（料球直径10mm）：0.28m2/kg 悬浮分散：250m2/kg 粉料分散于气流中时，换热面积比处于结团或堆积状态时将增大上千倍。, 管道内气固换热的估算气固间80以上的热交换是在入口管道内进行的，热交换方式以对流换
7、热为主。当dp=100m时换热时间只需0.020.04s，相应换热距离仅0.20.4m。因此，气固之间的换热主要在进口管道内瞬间完成的，即粉料在转向被加速的起始区段内完成换热。,3.气固分离物料与气体完成热交换后，必须进行气固分离，分离出的物料向高温区（下一级预热器、分解炉或回转窑）运动，进行进一步的预热、分解或煅烧。否则，物料将随气流一起流向低温区，使预热效果降低甚至起不到预热作用。因此，换热后的分离效率，对预热器的换热效率有着重大影响。物料与气体的分离是在旋风筒内进行的，主要利用旋转流离心作用对气固进行分离。,影响旋风筒分离效率的因素 a.旋风筒直径：筒径小，分离效率高。 b.旋风筒进口型
8、式及尺寸：切线入筒，减少涡流干扰；进风口宜采用矩形或五边形，进风口尺寸应使进口风速在1622m/s之间，最好在1820m/s之间。 c.内筒尺寸及插入深度：内筒直径小、插入深，分离效率高。 d.旋风筒筒体高度：一般增加筒体高度，有利于提高分离效率。,e.旋风筒下料管锁风阀的漏风：如果漏风，将引起分离出的物料二次飞扬，漏风越大，扬尘越严重，使分离效率降低。在提高气固分离效率之外，还必须考虑旋风筒的流体阻力损失（压损）。一般来说，分离效率的提高会引起旋风筒压损的提高，造成高温风机电耗的增大。,对于气流中生料的“悬浮与分散”，气固相间的“换热”以及气固相间的“分离”这三个方面，它们是相互联系、相互制
9、约的，今后的发展方向主要有以下几个方面： 新型高效、低阻的旋风筒的研制开发 新型换热管道的开发 新型锁风阀的开发 新型撒料装置的开发,四、各级旋风预热器性能的配合 1.预热器各级旋风筒分离效率（）对换热效率的影响： 一般要求1 5 2,3,4 2.各级旋风筒表面散热损失的影响： 越往下，旋风筒及连接管道的表面温度越高，表面散热损失越大。 3.各级旋风筒漏风量（L）的影响： L5L4L3L2L1五、旋风预热器串联级数的选择（P29）,第二节 旋风预热器 的结构参数和技术参数,一、旋风筒的结构旋风筒的设计，主要应考虑如何获得较高的分离效率和较低的压力损失。要求旋风筒结构合理。理论和实践证明：影响旋
10、风筒流体阻力及分离效率的主要因素有两个，一个是旋风筒的几何结构，另一个是流体本身的物理性能。,1.旋风筒的直径旋风筒的处理能力主要取决于通过旋风筒圆筒断面风速，因此，旋风筒以圆柱体和圆锥体的设计为基础，尤其是圆柱体内径，它是确定旋风筒规格的主要尺寸，其它尺寸都是以内径D为基准，按一定比例确定。圆柱体直径有多种计算方式，一般根据旋风筒处理的气体流量和选取适当的假想截面风速来计算，即,截面风速的选择对旋风筒的设计很重要。风速大有利于缩小旋风筒的直径，减少设备投资，但流体阻力增大，电耗增加；风速小有利降低电耗，但旋风筒直径大，风速过小，也不利于收尘效率。,由于对各级旋风筒分离效率的要求不同，这样也就
11、取各级旋风筒圆筒不同的断面风速。一般各级旋风筒设计分离效率及圆筒断面风速见下表 。,C1级旋风筒要求分离效率较高，为了将最上一级旋风筒分离效率提高到195，要增加粉尘在旋风筒中沉降时间，断面风速较低，需要若干个小筒径的旋风筒并联；C5级旋风筒主要承担将已分解的高温物料及时分离并送入窑内，以减少高温物料的再循环，提高热利用效率，要求分离效率较高。 中间级在保证一定分离效率的同时，可以采取一些降阻措施，实现系统的高效低阻。,2.旋风筒进风口的型式和尺寸 旋风筒气流进口方式有蜗壳式和直入式两种。气流内缘与圆柱体相切称为蜗壳式；进口气流外缘与圆柱体相切为直入式。 蜗壳式进口分为90、180 、270
12、三种,蜗壳式由于气流进入旋风筒之后，通道逐渐变窄，有利于减小颗粒向筒壁移动的距离，增加气流通向排气管的距离，避免短路，提高分离效率。同时具有处理风量大，压损小等优点，常被采用。旋风筒进风口结构，目前多采用矩形 ，其尺寸的确定，可按以下步骤进行。, 确定进风口截面积AA=Q/wA进风口截面积，m2Q进旋风筒的风量，m3/sw旋风筒的进口风速，m/s 进口风速w对旋风筒的收尘效率影响很大，一般进口风速提高，收尘效率也提高，但当w大于20m/s后，效率提高不显著，而旋风筒的流体阻力却与w的平方成正比增加，故将得不偿失。一般旋风筒的进口风速采用1622m/s之间，最好采用1820m/s。, 进风口边长
13、旋风筒进风口结构，一般为矩形，高(b)宽(a)比b/a1，随着b/a的增加，旋风筒的阻力下降，分离效率提高；但当b/a2时，会使旋风筒筒体太高，所以一般高宽比取2。 新型低压损旋风筒的进风口有菱形和五边形，其目的主要是引导入筒的气流向下偏斜运动，既有利于提高分离效率，又能降低流体阻力。,3.排气管（内筒）尺寸及插入深度排气管的结构尺寸对旋风筒的流体阻力及分离效率至关重要；设计不当，在排气管的下端会使已沉降下来的料粒带走而降低分离效率。一般认为，排气管的管径减小，带走的粉料减少，分离效率提高，但阻力增大。当内筒直径较大，有利于降低流体阻力，但分离效率下降。因此一般取 dn（0.50.6）D为宜，
14、此外还应注意排气管中的气体流速在1620m/s，以利于上一级料粉的悬浮分散。,内筒插入深度对分离效率和阻力有很大影响，内筒插入越深，分离效率越高，但阻力越大。 插入短，易造成短路，扬尘量大。 一般而言，各级旋风筒插入深度： C1筒：大于或等于进风口宽度； 中间级：取0.5dn，以减小压损； C5筒：为避免烧坏内筒，除在材质上进一步改善外，可加大法兰尺寸和管壁厚度，其插入深度取0.25dn，以确保安全运转。,4.旋风筒的高度 旋风筒高度系指包括圆柱体高度和圆锥体高度的总高度。旋风筒高度增加，分离效率提高。 （1）圆柱体高度（H1） 圆柱体高度是旋风筒的重要参数，它的高低关系到生料粉是否有足够的沉
15、降时间。高度增加，有利于提高分离效率，但旋风筒过高会增加整个预热器塔的高度，系统的压损也会增加。,为了保证足够的分离效率，圆柱长度应满足以下要求：,式中：Vt气流在旋风筒内的线速度，它取决于进风口风速(V入)，一般可取Vt0.67 V入。,（2）圆锥体高度（H2） 圆锥体结构在旋风筒中的作用有三： 第一，能有效地将靠外向下的旋转气流转变为靠轴心的向上旋转的核心流，它可使圆柱体长度大为减少； 第二，圆锥体也是含尘气流气固相最后分离的地方，它的结构直接影响已沉降的粉尘是否会被上升旋转气流再次带走，从而降低分离效率； 第三，圆锥体的倾斜度有利于中心排灰。,实验表明，当旋风筒的直径不变时，增大圆锥体长
16、度(H2)，能提高分离效率。 圆锥体结构尺寸，由旋风筒直径和排灰口直径及锥边仰角（）决定，其关系为： tg2H2/(D-de) 如果排灰口直径和锥边仰角太大，排灰口及下料管中物料填充率低，易产生漏风，引起二次飞扬；反之，引起排灰不畅，甚至发生粘结堵塞。值一般在6575之间，de/D可在0.10.15之间，H2/D在0.91.2之间选用。,设计中，对C1筒：H/D2,且H1/H21，为高型旋风筒； 其他： H/D1.52,且H1/H21，为低型旋风筒。5.旋风筒之间连接管道的尺寸,d管道内径，m； Q管道内通过的风量，m3/s w管道风速；需首先选定。,二、低压损旋风筒 传统的旋风预热器主要缺点之一是流体阻力大，要求窑后主排风机产生56kPa的风压，从而使风机电耗增大，单位熟料的电耗增高。近年来国内外对传统的旋风筒作了改进，研制出新型高效低压损旋风筒。主要有以下一些措施： 1.适当缩小旋风筒的进口宽度； 2.适当扩大排气口的尺寸； 3.改进内筒的形状及位置：,
