6新型干法窑系统中预热器规格配置研究探讨

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1、新型干法窑系统中预热器规格配置研究探讨南京邦齐建材设备工程有限公司梁镒华尚亿斌魏波张耀智前言：在新型干法窑系统中预热器及分解炉承担着生料预热、碳酸盐分解的重要任务，而这些都是在预热器和分解炉内以悬浮状态下进行的，因而极大地提高了传热效率，为此如何把各部位的风速控制在合理的范围，既能保证物料的良好分散、气固迅速换热，同时又不至于消耗过多的能量，成为设计研究和生产控制中的重要课题。在预分解窑发展初期，欧洲国家的水泥装备公司认为：预热器各部位风速包括连接管道风速不宜太高，预热器截面风速3~5m/s，连接管道风速16~20m/s。主张以较低风速，较大的设备规格换取较低的气流阻力和电耗，以降

2、低生产运行费用。而日本早期则主张选用较高的风速，如：连接管道风速19~25m/s，以减小设备规格，降低设备和土建费用。随着石油危机能源价格上涨，生产经验的积累和各国技术交流，高风速的主张已有所改变。随着80年代中期新型低压损预热器的问世，预热器阻力降低约1/3，使选用五级预热器系统的阻力，能够保持在传统四级预热器系统的阻力水平。80年代以来我国从国外引进诸多技术装备相继投产，90年代国家建材局组织了有关高等院校和设计研究单位专家对这些装备进行了从机理研究、热工测定、冷模试验，到技术改造等做了大量卓有成效的工作，取得了丰富的经验和成果。本文是在学习的基础上选择90年代引进部分KHD技

3、术装备和收集部分国内研发有一定代表性的NSP窑预热器规格配置案例，试用相同或相当废气量和温度等参数，从计算假想截面风速与系统阻力建立某种联系。进行一些纵向研究分析比较，探索预热器规格配置的发展趋势，仅供学习和研究参考。1.NSP窑系统中各级预热器的功能和配置原则研究表明：各级预热器在预分解系统中换热作用较小，主要作用是气固分离。而各级分离效率及它们之间的合理匹配对保证系统经济、合理和安全生产至关重要。各级预热器分离效率匹配排序以η1>η5>η4>η3>η2为佳。最上级预热器（即C1）关系生料粉的外排循环，一般配置规格较大，以降低假想截面风速提高分离效率，并采用双高圆柱筒结构减少生料

4、粉外排，其对系统热效率影响最大；最下级预热器分离效率关系到已分解热物料的内循环，对系统热效率影响也很关键。该级预热器由于气温最高，工况流量最大故在与上一级预热器取规格相同时，假想截面风速较中间级有所偏高，可能成为产能提高的制约因素。若能取较大规格，降低该级截面风速对提高分离效率、系统热效率，以及降低系统阻力和产能提高更为有利7；中间级预热器规格关系系统总压降水平。取较低假想截面风速以保证分离效率和热效率外，对降低系统总阻力有直接影响。1.预热器阻力的影响因素和对系统总压降的评判依据。预热器阻力除与其结构有关，同时与规格大小，即影响假想截面风速有直接关系。另外系统阻力还与预热器进出口

5、和连接管道取用风速高低等有密切关系。我们为纵向分析比较方便，暂搁置预热器结构、进出口连接管道风速和分解炉等不同的影响。仅从预热器规格即假想截面风速高低作为判别系统阻力的依据。并引入“SP系统平均假想截面风速”的概念（即各级预热器设计假想截面风速的加权平均值）作为表征性评判SP系统设计阻力的参考指标，来相对评估系统阻力水平。具体案例分析比较如下（详见附表一、附表二）3.案例分析比较和评述（1）案例1~3（80年代国外引进技术装备）案例1:IHI-JD引进日本4000t/D技术装备，当年实测产量4209t/D增产幅度5%，窑有效容积产量较低（3.8~4.0t/m³·D）。配置传统预热器

6、规格较小、阻力较高，SP系统各级设计选型规格计算假想截面风速3.54~4.98m/s，唯C4偏高为6.67m/s，选型规格过小呈系统发展增产的“瓶颈”。计算SP系统平均假想截面风速为4.84（设计值）5.09（增产5%）m/s相对比较高，实测系统总压降为-5639Pa，为窑低产量下预分解系统阻力的偏高值，影响系统产能的发挥。在当时是考虑节省投资，而运行电耗相对不低的方案。（设计产量下系统总压降排名第11位）案例2：MHI-NG引进日本4000t/D技术装备，实测产量4090t/D，窑有效容积产量低（3.08t/m³·D）。SP系统选型规格大，计算各级预热器假想截面风速最低（2.84

7、~3.66m/s）。计算SP系统平均假想截面风速仅为3.04m/s，是所有案例中最低的。实测系统总阻力仅为-3482Pa（MFC分解炉半离线布置），窑系统阻力最低增产潜力大。是节能、降低生产运行费用，但相对设备和土建投资增加的方案。（设计产量下系统总压降最低，排名第1位）案例3：FLS-SC采用新型预热器阻力降低约1/3，本案采用小规格高假想截面风速（4.86~7.03m/s），计算SP系统平均假想截面风速为6.33m/s最高。实测系统总压降为-6072Pa，设计产量