浅谈预热器连接管道上撒料箱的位置

2016-10-05郭玉昌关来庆李慧芳

河南建材 2016年5期

关键词：下料生料预热器

郭玉昌　关来庆　李慧芳

河南省豫鹤同力水泥有限公司（458008）

浅谈预热器连接管道上撒料箱的位置

郭玉昌关来庆李慧芳

河南省豫鹤同力水泥有限公司（458008）

分析了预热器系统撒料箱位置，提出了优化撒料箱位置的措施和方案，有利用降低预热器系统能耗，具有良好的经济效益和环境效益。

撒料箱；预热器；节能

预热器系统中的生料粉与高温气流的热交换主要发生在连接管道中，而不是发生在旋风筒中，这样可保证换热管道中气、固体充分换热。大量资料阐述了换热管道中物料的分散特性、分散效果及散料装置的结构形式是影响预热器系统换热好坏的主要因素，但对撒料箱位置的设定叙述较少。

河南省豫鹤同力水泥有限公司 5000tpd生产线预热器系统二级和三级下料管的撒料箱计划更换成性能较优的撒料箱，位置不变。为能使换热管道内的换热更加充分，本文针对预热器撒料箱的位置进行分析，为位置的合理选取提供依据，以利于掌握应用。

1　撒料箱原来位置情况和改进办法

河南省豫鹤同力水泥有限公司5000tpd生产线是五级旋风预热器和带有预燃炉的TSD分解炉系统。除四、五级下料管没设撒料箱，其他各级均设有撒料箱，撒料箱安装位置在上级旋风筒下料管与换热管道的结合处。经现场实地测量，一、二级下料管撒料箱与下面旋风筒顶的距离为2.4m，三级下料管撒料箱与五级旋风筒顶的距离为3.65m。有资料表明，生料与热气流之间的热交换大部分（70%～80%）是在预热器之间的连接管道中进行。因此，结合生产线的实际情况，技术人员提出了撒料箱位置下移的想法，尽可能增加物料在管道的停留时间，提高换热效率［1］。

查阅相关资料，撒料箱与旋风筒顶最短距离m 为500mm，与生产线上的一、二级的2.4m和三级的3.65m差距较大。为保证物料具有一定的悬浮距离L，防止物料发生短路，只对三级下料管撒料箱位置进行改进，距离m由3.65m改到1.5m。

2　预热效率的影响因素和设计要求

预热器的基本任务是预热生料，在完成生料干燥、矿物脱水和部分矿物的分解后，将之喂入分解炉进行下一步的碳酸盐分解。影响预热效率的因素主要有：

1）喂料位置

喂料位置应是分解炉或预热器气流的上游、物料落差较小、气体流速较大的地方。悬浮距离L（预热器内筒底面至撒料板的距离）的大小与来料初速度及分散情况有关。

2）来料的均匀性

旋风筒下部的卸料管上安有翻板阀，既防止漏风，又使收下的物料得以通过。

3）喂料口的气流流速

通常使喂料处通风截面缩小，以加大该处风速，增大气流动能。一般进料口风速要求在15m/s以上。

4）采用撒料装置

在喂料口加装能将物料分散的装置。一方面可抵消或减缓物料下冲的速度，另一方面将料股冲散，使物料与气流充分接触、悬浮。

3　三级撒料箱位置改进后对生产的影响

3.1减少了悬浮距离，物料下沉

在实际生产中有两种情况对物料悬浮有影响：第一种情况是由于翻板阀距撒料箱有相当大的高差，物料以相当大的速度向下冲击，向上风速不能在L距离内与其向下冲击速度抵销，物料下沉到内筒口下，风速锐减，料粉便难以再被悬浮带走。第二种情况是物料颗粒相互干扰，料股与气流接触较充分，容易被悬浮带走，气流冲击小，将继续下沉，超过距离L，则这部分物料会下沉。

针对上述情况，通过标定算出五级出口管道的风速为18.8m/s，满足连接管道风速不应低于10m/ s，最好控制在15～21m/s，同时更换新性能的扩散式撒料箱，撒料板的角度由原来的20°变为5°，插入深度变为200mm。如果物料的分散较程度较好，就更能够均匀有效地将物料分散到整个管道内。五级旋风筒内筒长h为2.4m，悬浮距离L=m+h=3.9m，也能保证物料在加速段被气流悬浮带起的距离。

3.2增加了物料在换热管道的距离及压力损失

当物料经下料管进入换热管道时，物料在换热管道的运动规律分为三个阶段：第一个阶段为加速段，物料由撒料箱打散后，粉团直径减小，气流拽力超过重力，粉料由低速下沉转为向上随气流运动。由于气流瞬间改变物料的运动状态，气体做功较大，产生较大的局部压力损失。第二阶段为匀速段，此时作用在固体颗粒上的合外力为零，气固之间的相对运动速度为一常数，因此主要产生沿程压力损失，且数值较小。第三阶段为弯道段，流体进入旋风器时，换热管道有垂直向入口水平段的过渡段，造成能力损失，有相对较大的局部压力损失。换热管道的压力损失主要取决于加速段的压力损失［2］。

4　物料在换热管道内停留时间延长

温度对生料中碳酸钙的分解率起着决定作用。有关研究表明，在720℃的温度条件下，生料中碳酸钙分解率达到80%，约需要136s；在900℃的温度条件下，达到80%，约需要4s；由于五级出口温度在840～860℃，下移撒料箱位置后，物料在换热管道内停留时间增加0.11s，使物料在五级出口上升管道的停留时间达到约0.54s。随着时间的延长，五级换热单元的分解率提高了，相应地减轻了分解炉的负担，同时使四、五级旋风筒温差增大，整个预热器废气温度降低，从而可以降低预热器热耗。