预热器框架工艺设计浅谈

周 磊

(合肥水泥研究设计院 安徽合肥 230051)

预热器框架工艺设计浅谈

周 磊

(合肥水泥研究设计院 安徽合肥 230051)

新型干法水泥生产线预热器框架是水泥煅烧系统中最核心的部分，其主要作用是加热生料至1000℃左右，并使90%以上的生料分解。结构上，预热器框架包含预热器旋风筒、分解炉、鹅颈管、烟室和预热器出口废气管道等部分。预热器框架结构庞大，高度超高，日产5000t规模含分解炉的五级旋风预热器框架最高处高度超过110m，是水泥厂里最高的建筑。预热器框架结构复杂，工艺设计过程中需要考虑多方面的问题，本文和大家分享一些设计过程中的经验和意见。

一、入窑提升机卸料处取消收尘器。

由于工艺布置原因，生料出入窑提升机后大多需要空气斜槽倒运进预热器。按照工艺设计要求，提升机卸料处和斜槽尾部都有扬尘或尾风，需要设置收尘装置。

然而实际应用中是否需要，我们可以进行简单的假定计算。以5000t/d水泥生产线为例，预热器进料点即2#旋风筒上升管道处，工况风量约86万m3/h，负压约4100Pa，生料进料管道上设置回转锁风阀锁风。结合回转锁风阀设计结构及实际使用情况考虑，漏风系数取为1%，生料进料管处漏风量为：860000× 0.01=8600m3/h，超过了提升机和斜槽所需总收尘风量。而且考虑到此处负压较大，下料管卸料以及斜槽输送生料时，由于设计考虑的富余量，设备横截面不会全部被生料填满，会留有一段空隙，此时正好形成一个负压收尘通道，提升机卸料处扬尘和斜槽鼓风机的尾风会连通一起进入预热器内，因此，此处可不需设置收尘器。

实际应用的几十条水泥生产线在此处都取消了收尘器，实际反馈结果良好，未出现扬尘或者向外冒灰的情况。

二、设备使用及维护方面的改进

2.1提升机头部检修平台改进

提升机使用过程中，本体晃动是一个经常出现的问题，入窑提升机高度100多米，其防晃问题更应特别注意。针对入窑提升机，除了在其垂直方向每隔几米按要求设置一圈防晃框架，我们对其头部检修平台做了改进。

提升机出厂时大多自带头部检修平台，该平台一般支撑在提升机壳体上，如果提升机有晃动，该平台由于自重会扩大这种晃动。针对这种情况，我们决定取消提升机自带的头部检修平台，改用钢平台框架代替。钢平台框架高度和原提升机自带头部检修平台高度一致，这样即满足了检修要求，同时又减轻了提升机头部自重。钢平台框架顶层成为了提升机最上一层防晃框架，提升机头轮距此平台高度只有1.76m，提升机设计要求头轮中心距最上一层防晃框架平台高度不得超过4.5m，显然此高度的降低对减少提升机晃动更有利，示意图如下：

实际使用中，此措施效果良好，提升机运行平衡。

2.2 三通阀改进

入窑提升机出口的生料通过三通阀分两路，一路可进入预热器，一路可通过溜管返回生料均化库，作为生料倒库用。实际应用中，三通阀切换至某一路时，可能存在另一路关闭不严导致漏料的问题，而且生料粉非常细，如果漏料则会更严重。如果三通阀切换至入窑，返回生料均化库的溜管漏料，实际生料入窑量会少于生料库底生料秤计量量，这将影响烧成操作，造成计量标定不准等严重问题。针对此问题，我们作了如下改进：入窑提升机出料溜管做成三叉管，出料的两路支管分别设置一台电液动闸板阀，三叉管一路出料时，另一路闸板阀关闭，生料会在闸板上形成一段料封，可完全解决三通阀带来的漏料问题。三叉管斜管落料侧做成阶梯状，端部焊接扁钢，使每个阶梯都形成料封，可有效减少生料对钢溜管的磨损。示意图如下：

三、安全规范及检修要求

3.1安全通道要求

根据《建筑设计防火规范GB50016-2014》规定，预热器框架的火灾危险性分类属丁类，耐火等级为一级，规范要求此类建筑单层面积不大于400m2，且同一时间的作业人数不超过30人，可只设置1个安全出口。例如，5000t/d规模水泥生产线的预热器框架，每层建筑面积为420m2，必须设置2个安全出口。

3.2检修平台设置

预热器框架中需要检修或者测量的部位非常多，每个测温、测压点、每个空气炮处都需要设置检修平台，有些空气炮悬空很高，设置检修平台时要综合考虑楼梯通道。

旋风筒和分解炉锥部设置的捅料孔，工人操作时，要持较长的捅料钢管伸入捅料孔内捅料，工人离捅料孔要保持一定安全距离，防止捅料孔内可能溅出的高温物料造成烫伤。工艺设计时，应考虑在捅料孔方向预留足够的空间，以免捅料钢管无法伸展。烟室处捅料平台不靠近预热器框架支撑平台，需要单独设计，烟室处温度是预热器框架中最高的，此处捅料检修平台要足够大，预留工人躲避或逃生的空间。

四、其他需要注意的问题

预热器出口废气降温大多通过增湿塔或者增湿管道降温，增湿管道由于投资较省，目前使用更广泛。使用增湿管道降温时，需保证增湿管道内喷枪距底部灰斗有足够长的距离，使喷枪喷出的水雾有足够的扩散空间，否则容易造成雾化不够，废气内烟尘颗粒遇水沉降造成增湿管道底部湿底。

作为应急措施，在预热器出口管道上设置冷风阀，冷风阀风管不可朝向预热器框架平台，因为该处负压较高，约5000Pa，工人靠近时有被吸入的危险，同时，冷风阀风管端部要加防护钢网罩。

水泥生产线建设时，余热发电系统可能不同时建设，但是工艺设计时要考虑后续建设余热发电的可能性，预留余热发电的位置并且考虑相关荷载。建设余热发电时，会在预热器出口废气管道上增加高温电动百叶阀，连接至余热发电的废气管道通常也钢性连接在预热器出口废气管道上，设计废气管道支撑时，要考虑这些后期可能增加的荷载。

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1007-6344（2017）05-0010-01