淺談預熱器連接管道上撒料箱的位置

郭玉昌　關來慶　李慧芳

河南省豫鶴同力水泥有限公司（458008）

淺談預熱器連接管道上撒料箱的位置

郭玉昌關來慶李慧芳

河南省豫鶴同力水泥有限公司（458008）

分析了預熱器系統撒料箱位置，提出了優化撒料箱位置的措施和方案，有利用降低預熱器系統能耗，具有良好的經濟效益和環境效益。

撒料箱；預熱器；節能

預熱器系統中的生料粉與高溫氣流的熱交換主要發生在連接管道中，而不是發生在旋風筒中，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構形式是影響預熱器系統換熱好壞的主要因素，但對撒料箱位置的設定敘述較少。

河南省豫鶴同力水泥有限公司 5000tpd生產線預熱器系統二級和三級下料管的撒料箱計劃更換成性能較優的撒料箱，位置不變。為能使換熱管道內的換熱更加充分，本文針對預熱器撒料箱的位置進行分析，為位置的合理選取提供依據，以利于掌握應用。

1　撒料箱原來位置情況和改進辦法

河南省豫鶴同力水泥有限公司5000tpd生產線是五級旋風預熱器和帶有預燃爐的TSD分解爐系統。除四、五級下料管沒設撒料箱，其他各級均設有撒料箱，撒料箱安裝位置在上級旋風筒下料管與換熱管道的結合處。經現場實地測量，一、二級下料管撒料箱與下面旋風筒頂的距離為2.4m，三級下料管撒料箱與五級旋風筒頂的距離為3.65m。有資料表明，生料與熱氣流之間的熱交換大部分（70%～80%）是在預熱器之間的連接管道中進行。因此，結合生產線的實際情況，技術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間，提高換熱效率［1］。

查閱相關資料，撒料箱與旋風筒頂最短距離m 為500mm，與生產線上的一、二級的2.4m和三級的3.65m差距較大。為保證物料具有一定的懸浮距離L，防止物料發生短路，只對三級下料管撒料箱位置進行改進，距離m由3.65m改到1.5m。

2　預熱效率的影響因素和設計要求

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

1）喂料位置

喂料位置應是分解爐或預熱器氣流的上游、物料落差較小、氣體流速較大的地方。懸浮距離L（預熱器內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。

2）來料的均勻性

旋風筒下部的卸料管上安有翻板閥，既防止漏風，又使收下的物料得以通過。

3）喂料口的氣流流速

通常使喂料處通風截面縮小，以加大該處風速，增大氣流動能。一般進料口風速要求在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　三級撒料箱位置改進后對生產的影響

3.1減少了懸浮距離，物料下沉

在實際生產中有兩種情況對物料懸浮有影響：第一種情況是由于翻板閥距撒料箱有相當大的高差，物料以相當大的速度向下沖擊，向上風速不能在L距離內與其向下沖擊速度抵銷，物料下沉到內筒口下，風速銳減，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，將繼續下沉，超過距離L，則這部分物料會下沉。

針對上述情況，通過標定算出五級出口管道的風速為18.8m/s，滿足連接管道風速不應低于10m/ s，最好控制在15～21m/s，同時更換新性能的擴散式撒料箱，撒料板的角度由原來的20°變為5°，插入深度變為200mm。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管道內。五級旋風筒內筒長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

當物料經下料管進入換熱管道時，物料在換熱管道的運動規律分為三個階段：第一個階段為加速段，物料由撒料箱打散后，粉團直徑減小，氣流拽力超過重力，粉料由低速下沉轉為向上隨氣流運動。由于氣流瞬間改變物料的運動狀態，氣體做功較大，產生較大的局部壓力損失。第二階段為勻速段，此時作用在固體顆粒上的合外力為零，氣固之間的相對運動速度為一常數，因此主要產生沿程壓力損失，且數值較小。第三階段為彎道段，流體進入旋風器時，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　物料在換熱管道內停留時間延長

溫度對生料中碳酸鈣的分解率起著決定作用。有關研究表明，在720℃的溫度條件下，生料中碳酸鈣分解率達到80%，約需要136s；在900℃的溫度條件下，達到80%，約需要4s；由于五級出口溫度在840～860℃，下移撒料箱位置后，物料在換熱管道內停留時間增加0.11s，使物料在五級出口上升管道的停留時間達到約0.54s。隨著時間的延長，五級換熱單元的分解率提高了，相應地減輕了分解爐的負擔，同時使四、五級旋風筒溫差增大，整個預熱器廢氣溫度降低，從而可以降低預熱器熱耗。

5　結語

根據以上撒料箱位置的分析，對已投產的預分解窯生產線，撒料箱下移是可行的，越靠近下級旋風筒頂越好，距離最好是在1m，不易過長，風速控制在15～21m/s，使生料和高溫氣體在連接管道中更加充分地進行熱交換，提高熱交換效率。

［1］熊會思.預熱預分解系統設備的設計［J］.新世紀水泥導報，2004（4）.

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