郭玉昌　關(guān)來慶　李慧芳

河南省豫鶴同力水泥有限公司（458008）

淺談?lì)A(yù)熱器連接管道上撒料箱的位置

郭玉昌關(guān)來慶李慧芳

河南省豫鶴同力水泥有限公司（458008）

分析了預(yù)熱器系統(tǒng)撒料箱位置，提出了優(yōu)化撒料箱位置的措施和方案，有利用降低預(yù)熱器系統(tǒng)能耗，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

撒料箱；預(yù)熱器；節(jié)能

預(yù)熱器系統(tǒng)中的生料粉與高溫氣流的熱交換主要發(fā)生在連接管道中，而不是發(fā)生在旋風(fēng)筒中，這樣可保證換熱管道中氣、固體充分換熱。大量資料闡述了換熱管道中物料的分散特性、分散效果及散料裝置的結(jié)構(gòu)形式是影響預(yù)熱器系統(tǒng)換熱好壞的主要因素，但對(duì)撒料箱位置的設(shè)定敘述較少。

河南省豫鶴同力水泥有限公司 5000tpd生產(chǎn)線預(yù)熱器系統(tǒng)二級(jí)和三級(jí)下料管的撒料箱計(jì)劃更換成性能較優(yōu)的撒料箱，位置不變。為能使換熱管道內(nèi)的換熱更加充分，本文針對(duì)預(yù)熱器撒料箱的位置進(jìn)行分析，為位置的合理選取提供依據(jù)，以利于掌握應(yīng)用。

1　撒料箱原來位置情況和改進(jìn)辦法

河南省豫鶴同力水泥有限公司5000tpd生產(chǎn)線是五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器和帶有預(yù)燃爐的TSD分解爐系統(tǒng)。除四、五級(jí)下料管沒設(shè)撒料箱，其他各級(jí)均設(shè)有撒料箱，撒料箱安裝位置在上級(jí)旋風(fēng)筒下料管與換熱管道的結(jié)合處。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)量，一、二級(jí)下料管撒料箱與下面旋風(fēng)筒頂?shù)木嚯x為2.4m，三級(jí)下料管撒料箱與五級(jí)旋風(fēng)筒頂?shù)木嚯x為3.65m。有資料表明，生料與熱氣流之間的熱交換大部分（70%～80%）是在預(yù)熱器之間的連接管道中進(jìn)行。因此，結(jié)合生產(chǎn)線的實(shí)際情況，技術(shù)人員提出了撒料箱位置下移的想法，盡可能增加物料在管道的停留時(shí)間，提高換熱效率［1］。

查閱相關(guān)資料，撒料箱與旋風(fēng)筒頂最短距離m 為500mm，與生產(chǎn)線上的一、二級(jí)的2.4m和三級(jí)的3.65m差距較大。為保證物料具有一定的懸浮距離L，防止物料發(fā)生短路，只對(duì)三級(jí)下料管撒料箱位置進(jìn)行改進(jìn)，距離m由3.65m改到1.5m。

2　預(yù)熱效率的影響因素和設(shè)計(jì)要求

預(yù)熱器的基本任務(wù)是預(yù)熱生料，在完成生料干燥、礦物脫水和部分礦物的分解后，將之喂入分解爐進(jìn)行下一步的碳酸鹽分解。影響預(yù)熱效率的因素主要有：

1）喂料位置

喂料位置應(yīng)是分解爐或預(yù)熱器氣流的上游、物料落差較小、氣體流速較大的地方。懸浮距離L（預(yù)熱器內(nèi)筒底面至撒料板的距離）的大小與來料初速度及分散情況有關(guān)。

2）來料的均勻性

旋風(fēng)筒下部的卸料管上安有翻板閥，既防止漏風(fēng)，又使收下的物料得以通過。

3）喂料口的氣流流速

通常使喂料處通風(fēng)截面縮小，以加大該處風(fēng)速，增大氣流動(dòng)能。一般進(jìn)料口風(fēng)速要求在15m/s以上。

4）采用撒料裝置

在喂料口加裝能將物料分散的裝置。一方面可抵消或減緩物料下沖的速度，另一方面將料股沖散，使物料與氣流充分接觸、懸浮。

3　三級(jí)撒料箱位置改進(jìn)后對(duì)生產(chǎn)的影響

3.1減少了懸浮距離，物料下沉

在實(shí)際生產(chǎn)中有兩種情況對(duì)物料懸浮有影響：第一種情況是由于翻板閥距撒料箱有相當(dāng)大的高差，物料以相當(dāng)大的速度向下沖擊，向上風(fēng)速不能在L距離內(nèi)與其向下沖擊速度抵銷，物料下沉到內(nèi)筒口下，風(fēng)速銳減，料粉便難以再被懸浮帶走。第二種情況是物料顆粒相互干擾，料股與氣流接觸較充分，容易被懸浮帶走，氣流沖擊小，將繼續(xù)下沉，超過距離L，則這部分物料會(huì)下沉。

針對(duì)上述情況，通過標(biāo)定算出五級(jí)出口管道的風(fēng)速為18.8m/s，滿足連接管道風(fēng)速不應(yīng)低于10m/ s，最好控制在15～21m/s，同時(shí)更換新性能的擴(kuò)散式撒料箱，撒料板的角度由原來的20°變?yōu)?°，插入深度變?yōu)?00mm。如果物料的分散較程度較好，就更能夠均勻有效地將物料分散到整個(gè)管道內(nèi)。五級(jí)旋風(fēng)筒內(nèi)筒長(zhǎng)h為2.4m，懸浮距離L=m+h=3.9m，也能保證物料在加速段被氣流懸浮帶起的距離。

3.2增加了物料在換熱管道的距離及壓力損失

當(dāng)物料經(jīng)下料管進(jìn)入換熱管道時(shí)，物料在換熱管道的運(yùn)動(dòng)規(guī)律分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段為加速段，物料由撒料箱打散后，粉團(tuán)直徑減小，氣流拽力超過重力，粉料由低速下沉轉(zhuǎn)為向上隨氣流運(yùn)動(dòng)。由于氣流瞬間改變物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，氣體做功較大，產(chǎn)生較大的局部壓力損失。第二階段為勻速段，此時(shí)作用在固體顆粒上的合外力為零，氣固之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為一常數(shù)，因此主要產(chǎn)生沿程壓力損失，且數(shù)值較小。第三階段為彎道段，流體進(jìn)入旋風(fēng)器時(shí)，換熱管道有垂直向入口水平段的過渡段，造成能力損失，有相對(duì)較大的局部壓力損失。換熱管道的壓力損失主要取決于加速段的壓力損失［2］。

4　物料在換熱管道內(nèi)停留時(shí)間延長(zhǎng)

溫度對(duì)生料中碳酸鈣的分解率起著決定作用。有關(guān)研究表明，在720℃的溫度條件下，生料中碳酸鈣分解率達(dá)到80%，約需要136s；在900℃的溫度條件下，達(dá)到80%，約需要4s；由于五級(jí)出口溫度在840～860℃，下移撒料箱位置后，物料在換熱管道內(nèi)停留時(shí)間增加0.11s，使物料在五級(jí)出口上升管道的停留時(shí)間達(dá)到約0.54s。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，五級(jí)換熱單元的分解率提高了，相應(yīng)地減輕了分解爐的負(fù)擔(dān)，同時(shí)使四、五級(jí)旋風(fēng)筒溫差增大，整個(gè)預(yù)熱器廢氣溫度降低，從而可以降低預(yù)熱器熱耗。

5　結(jié)語

根據(jù)以上撒料箱位置的分析，對(duì)已投產(chǎn)的預(yù)分解窯生產(chǎn)線，撒料箱下移是可行的，越靠近下級(jí)旋風(fēng)筒頂越好，距離最好是在1m，不易過長(zhǎng)，風(fēng)速控制在15～21m/s，使生料和高溫氣體在連接管道中更加充分地進(jìn)行熱交換，提高熱交換效率。

［1］熊會(huì)思.預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)［J］.新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)，2004（4）.

［2］陶從喜，趙林，俞為民，等.預(yù)熱器撒料性能的試驗(yàn)研究［J］.硅酸鹽通報(bào)，2011（2）.