旋风预热器热效率的研究分析
旋风式预热器分离效率的模拟仿真研究
离效率达到９ ％以上。在此要求下 ，为达到旋风式 ５ 预 热器 高 的分离效 率 ，对其 研究 就具 有 十分重 要 的
意 义… 。
据 ，建立 三维计 算模 型 （ １ 图 ）。
在 设 计 旋 风 式 预 热 器 时 ，主要 依 据 已知 的操
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新 世 纪水 泥 导报
Ｃｅ ｍｅｎ ｄ ｏｒＮｅ Ｅｐ ｈ ｔＧｕｉ ｅｆ ｗ ｏｃ 铁 豁 与研 究
中 图 分 类 号 ：Ｔ ７ ．３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １０ —４ ３２ １） １ ０ ００ ＤＯＩ 码 ： １ ． ６ ／ｉ ｎ１０ —４ ３ ０２０ ．１ Ｑ１２６ ３ ０ ８０ ７ （０ ２１ ．３０２ ９ ．ｓ ２
奠定基础 。
关键词 旋风式 预热器 数值模拟 分离效 率
０ 引言
５ ％ ～６ ％ ）对 收集 分 离 不 起作 用 ，而 经 验公 式 ０ ０ 】 无 法解 释这 种现 象 。所 以需 要进 一 步对旋 风式 预热
器 内流 场进 行分 析 。
随着社 会 的发 展 和人们对 环境 污染 问题 的 日益
料 ，旋 风式 预热 器 的压 力损失 中 ，很 大 一部 分 （ 约
４ ０
图 １旋 风 式 预 热 器 ＣＡ ：寸 ＤＪ ￣
旋 风式 预热器ｃ旋 风筒具体尺寸分布 见表ｌ ． 。
旋风式预热器分离效率的模拟仿真研究
潘丽萍 周 涛
１ 武汉市建筑材料工业设计研 究院有限公 司，４０ ７ ；２ 安世亚 太科技 北京有限公 司， ４ ０ ７ ． ３０ １ ． ３０１
影响预热器换热效率及收尘效率的因素
一、悬浮预热技术的优越性传统干法回转窑生产水泥熟料，生料的预热、分解和烧成过程均在窑内完成。
回转窑作为烧成设备，由于它能够提供断面温度分布比较均匀的温度场，并能保证物料在高温下有足够的停留时间，尚能满足要求。
但作为传热、传质设备则不理想，对需要热量较大的预热、分解过程则甚不适应。
这主要由于窑内物料堆积在窑的底部，气流从料层表面流过，气流与物料的接触面积小，传热效率低所致。
同时，窑内分解带料粉处于层状堆积态，料层内部分解出的二氧化碳向气流扩散的面积小、阻力大、速度慢，并且料层内部颗粒被二氧化碳气膜包裹，二氧化碳分压大，分解温度要求高，这就增大了碳酸盐分解的困难，降低了分解速度。
悬浮预热技术的突破，从根本上改变了物料预热过程的传热状态，将窑内物料堆积态的预热和分解过程，分别移到悬浮预热器和分解炉内在悬浮状态下进行。
由于物料悬浮在热气流中，与气流的接触面积大幅度增加，因此传热速度极快，传热效率很高。
同时，生料粉与燃料在悬浮态下，均匀混合，燃料燃烧热及时传给物料，使之迅速分解。
因此，由于传热、传质迅速，大幅度提高了生产效率和热效率。
二、悬浮预热窑的特点悬浮预热窑的特点是在长度较短的回转窑后装设了悬浮预热器，使原来在窑内以堆积态进行的物料预热及部分碳酸盐分解过程，移到悬浮预热器内以悬浮状态进行，因此呈悬浮状态的生料粉能与热气流充分接触，气、固相接触面大，传热速度快、效率高，有利于提高窑的生产能力，降低熟料烧成热耗。
同时它尚具有运动部件少，附属设备不多，维修比较简单，占地面积较小，投资费用较低等优点。
三、悬浮预热器的构成及功能悬浮预热器主要有旋风预热器及立筒预热器两种。
现在立筒预热器已趋于淘汰。
预分解窑采用旋风预热器作为预热单元装备。
构成旋风预热器的热交换单元设备主要是旋风筒及各级旋风筒之间的联接管道（亦称换热管道）。
悬浮预热器的主要功能在于充分利用回转窑及分解炉内排出的炽热气流中所具有的热焓加热生料，使之进行预热及部分碳酸盐分解，然后进入分解炉或回转窑内继续加热分解，完成熟料烧成任务。
旋风预热器的工作参数有哪些
旋风预热器的工作参数有哪些预热器属于悬浮态传热，由于气固接触，传热面积大，传热效率高。
生料粉悬浮态传热面积是堆积态传热面积的2000多倍，悬浮态的气固传热系数也比堆积态传热系数提高了12 ~ 23倍。
(1)预热器热效率η物料在预热器中所获得的热量与输入预热器热量之比。
η= ( Q - Q1 - Q2 - Q3) / Q × 100%式中η——预热器的热效率（%）；Q——输入预热器的热量（kJ/kg熟料）；Q1——输出预热器废气带走的热量（kJ/kg熟料）；Q2——预热器废气中浮尘带走的热量（kJ/kg熟料）；Q3——预热器表面散热损失（kJ/kg熟料）；(2)升温系数ε物料在预热器内实际提高的温度与气体温降之比。
ε= ( t m2 - t m1) / ( t g1 - t g2)式中ε——预热器升温系数，以小数表示；t m1，t m2——分别表示进出预热器物料的温度（℃）；t g1，t g2——分别表示进出预热器气体的温度（℃）。
(3)分解效率分解效率是预热器回收粉体的能力，一般用废气中粉尘含量来评价。
预热器的分解速率，特别是1级预热器的分解效率，直接影响到水泥生产成分和大气环境。
影响预热器分离效率的因素除了预热器本身的结构外，主要是操作中的漏风。
(4)压力损失ΔP 预热器压力损失是指预热器进口和出口压力差，主要是由预热器结构决定的。
它直接影响系统的电耗，实际生产中要尽可能降低。
公司成套生产线包括：新型水泥生产线、活性石灰生产线、陶粒生产线、石料生产线、制砂生产线、选矿生产线、石英砂生产线、碎石生产线、加气混凝土设备，为你提供更为专业的服务。
公司视产品质量为企业的生命。
公司生产的球磨机设备，包括水泥球磨机、节能球磨机、陶瓷球磨机、超细球磨机、防爆球磨机、搅拌球磨机、管式球磨机、湿式球磨机、溢流型球磨机、选矿球磨机等。
我厂设备具有性能可靠、设计合理、操作方便、工作效率高等特点。
产品严格按照IS09002国际质量认证体系标准生产，公司生产的水泥设备由熟料细碎机、水泥球磨机、管磨机、风扫煤磨机、冷却机、预热器和烘干机等主要设备组成，配合气箱式脉冲袋收尘器、链式输送机、提升机、水泥粉磨站可组成完整的水泥生产线。
提高旋风预热器换热效率的分析
旋风预热器换热效率的分析悬浮预热器是实现气（废气）、固（生料粉）之间的高效换热，提高生料温度，降低排出废气温度的，有旋风预热器和立筒预热器两种，现在水泥行业主要以旋风预热器为主。
1.旋风预热器的工作原理旋风预热器由若干级换热单元组成，每级换热单元都是由旋风筒及其联接管道构成。
生料从第1级和第2级旋风筒之间的联接管道加入，被上升气流冲散，使其均匀的悬浮于气流之中。
此时进行的是对流换热，由于悬浮状态下气、固接触面积很大，对流换热系数较高，所以换热速度极快，完成换热只需0.02~0.04s。
之后，气流携带生料粉沿切向高速进入第1级旋风筒C1，被迫在圆筒体与排气管之间的圆柱内呈旋转运动状态。
从圆筒体到锥体，气流一边旋转，一边向下运动，直到锥体的顶部，气流被反射向上旋转，最后从排气口排出，而生料粉则从锥体顶部进入到C2和C3的联接管道，然后再次被携带到C2进行气、固分离。
以此类推，生料粉依次通过各级旋风筒及其联接管道。
在进入最后一级旋风筒前，生料进入分解炉完成大部分的CaCO3分解，分解后的生料再与废气一起进入最后一级旋风筒，完成气、固分离，生料最后进入回转窑煅烧。
2.旋风预热器的效率指标衡量预热器系统气、固之间换热效果有两个效率指标，热优良度和换热效率。
在旋风预热器系统中，二者相比，换热效率的使用要多一些。
热优良度：生料在预热器系统内温度的实际升高值与废气及生料进入预热系统时原始的温度差之比。
换热效率：生料出预热器系统所获得的热量与输入到预热器系统总热量的百分比。
EaØ=M Ee本次主要对换热效率的影响因素进行分析并归纳出提高热效率的有效措施。
3.影响旋风预热器换热效率的因素由于影响旋风预热器热效率的因素很多，而且相互之间有较密切的联系，某一因素的影响可用另一因素的影响解释，所以粗略总结以下几点，并查阅相关较新的研究数据（2010年后）用以直观分析：（1）粉料的悬浮效率由单元换热的工作原理可知,在旋风预热器中,气固之间热交换量的80%甚至90%是在旋风筒入口管道内瞬间进行的,前提条件是粉体物料充分均匀分散悬浮于气流中。
提高4000td悬浮预热器热效率的途径 材料无机非金属材料专业毕业设计
武汉理工毕业设计设计题目：提高4000t/d悬浮预热器热效率的途径系别：材料工程系班级：材料无机非金属材料姓名：指导教师：2014年5月26 日提高4000t/d悬浮预热器热效率的途径摘要悬浮预热器的构成由旋风筒和连接管道（换热管道），具有使气、固二相能充分分散均布、迅速换热、高效分离等功能预热系统的控制对水泥的烧成有着重要的影响，本文综合叙述了对怎样来提高旋风预热器热效率进行了深一步的研究，分析了分离效率、固气比、系列数、级数、悬浮效率、漏风、堵塞对热效率的影响情况为正确处理预热器、分解炉、回转窑和冷却机之间的关系，稳定热工制度、提高热效率、实现优质高产低耗和长期安全运转的生产目的而提出了一些解决办法。
关键词：旋风预热器；热效率；分离效率；固气比Ways to Improve Thermal Efficiency of 4000t/d Suspension PreheaterAbstractSuspension preheater composed of cyclone and connecting pipe (heat pipe)，with the control of gas，solid phase can fully disperse uniformly，rapid heat transfer，efficient separation of functions of heating system has an important influence on the cement sintering，this paper describes how to improve the thermal efficiency of cyclone preheater for further research，analysis of the separation efficiency，ratio of solid to gas，series，series number，suspension efficiency，air leakage，blockage effects on thermal efficiency for the correct handling of the relationship between the preheater，precalciner，rotary kiln and cooling machine，thermal system，improve the thermal efficiency，realize the stable high yield and low cost the long-term safe operation of the production and put forward some solutions.Key words: cyclone preheater; thermal efficiency; separation efficiency; solid gas ratio目录1 引言 (1)2水泥工艺流程方块图 (2)3悬浮预热器的组成 (3)3.1悬浮预热器的功能 (3)3.2悬浮预热器的分类 (3)4.旋风预热器的工作原理 (5)4.1旋风预热器的效率指标 (5)4.2影响旋风预热器换热效率的因素 (5)4.2.1粉料的悬浮效率 (5)4.2.2系统固气比 (6)4.2.3旋风预热器的系列数和级数 (6)4.2.4气、固相的分离效率 (7)4.2.5漏风的影响 (7)5预热器堵塞的原因分析 (8)5.1 结皮造成的堵塞 (8)5.2回灰的影响 (8)5.3有害元素的影响 (8)5.4局部高温造成结皮堵塞 (8)5.5漏风造成的堵塞 (9)5.6 操作不当造成的堵塞 (10)5.7 外来物造成的堵塞 (11)5.8设计不当，先天不足造成的堵塞 (11)6提高悬浮预热器热效率的途径 (12)6.1使物料充分悬浮 (12)6.2增加固气比和级数 (12)6.3增大气、固分离效率 (12)6.5加强窑的检验管理 (12)6.6合理配料 (13)6.7完善工艺设施 (13)7.结论 (15)参考文献 (16)致谢 (17)1引言悬浮预热器是实现气（废气）、固（生料粉）之间的高效换热为了提高悬浮预热器热效率应从分离效率、固气比、系列数、悬浮效率、漏风对热效率的影响等方面考虑研究，除此之外还必须最大限度的减少系统漏风，是废气量降低到最低限度。
旋风预热器窑预热过程仿真模型的研究
第ｉ 级系统上升管单元气相质量平衡
Ⅷ ①
式中，‰ 广 上升管进 口 Ｉ 气体质量流量； ” 一 上升 管单元气固两相 间交换 的质量 ； ＾ 一旋风筒与上升管连接处气体质量流量。 第． 系统上升管单元固相质量平衡 峨
第ｉ 级系统 Ｅ 升管物料进口温度； 第 ＿ 系统旋 风筒与上升管连接处温度 。 觑 第ｉ 级系统旋风简单元 气相能量平衡 方程
一 —
（ ｑ ｒ ， ） ｎ ， ， ％ Ｍ￣ ＋ｔＣ ｔ ｋ ｊ＝ ｎｃ＋ ｋ ｍｉ ＇ ＋ ｃ
‰ ｌ ： Ｌ ＋ 肘 ⑦
级系统，将该级系统划分为两个单元，其中旋风 筒为一个单元，各级旋风筒间的连接上升管道为一
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式中，‰ ． 一上升管进 口 物料质量流量： ， — 目牛 管进 口气体携带飞灰质量流量； ＾ 一旋风筒与上升管连接处固相质量流量。 第ｉ 级旋风简单元气相质量平衡
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个单元。
基本假定 ：
式中， ｍ 第ｉ 一 级旋风筒漏风质量流量 。
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余超等：旋风预热嚣窑预热过程仿真模型的研究
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截齄 与研 完
中图分 类号
Ｔ ７ ． ２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ —４ ３２ ０ ）３０ ２ —４ ＱＩ２６ ２２ ＊ ４ ０ ８０ ７ （０ ２０ －０ ００
旋风预热器热效率的研究分析
Ｙ ＮＧ Ｐ ｉａ ， Ｌ Ｕ Ｎｉｇ ｈ ｎ Ａ ｅｈ ｏ Ｉ ｎ ｃａｇ
大固气 比是提高旋 风预热器热效率的三大 主要途径 。 内容 其
简述 如下 ： ¨
该理论推 导基 于如下假设 ： 以大气环境为基态 来计 算 ①
有效 能或 理想功 ； 气 固两 项 的热 交换 足 以在换 热管 中完 ②
Ａ（１ 叮
） 时 ， 有极大值 。当 ｚ＜ Ｉ Ａ（
ｌ ｌｖ 一 ０ ｜
） 时， ∽
０ 前Βιβλιοθήκη 言 ｌｌ — ｎ单级单系列旋风预热器 的热效率 随着 固气 比的增加而增 加 旋风筒 自 １８ ８ ５年 Ｏ Ｍ． ｏｓ ． Ｍ ｒｅ申请发 明专利 以来 ，因其
结构简单 、造价 低 、维 护管 理方 便、分离 效率 高 、固体颗
随着 固气 比的增加而减小 ， 对于一定的体 系存 在着最 佳加料
量 （ Ａ ＝ １ １ ， ＝２ 当 ．３ Ｔ ５℃ ，ｇ ９ ０℃ ，ｐ ４ Ｔ０＝ ０ Ｔ０＝ ０℃ 时 可
得 Ｚ ＝８ ６ ） 对任何旋风预热器而言 ， ≤ １ 所以 ．３ 。 ，
Ｉ． ｌ Ｉ ： 二
就 是衡 量预热器 内高 温气体 和粉体物料热交换进 行的程度。
当ｚ＞ （ ＿ ） 时， 级 列 预 的 率 Ａ 』 ÷ 单 单系 旋风 热器 热效 ’
１ ０ ， 一 』“
粒负载适应性 强 、可 在高 温下使 用等 特点 ，广 泛地应 用于
各行各业 。水泥行业 所用 的旋 风预 热器就 是把 单体旋 风筒 串联起来 ，作为水泥 生料 粉的 预热 （ 预分解 ） 装置 。热 效率
ｂ ｔ ｔｇ ｕ ｅ ，ｓ ｓ ｅ ｓｏ ｆ ｃ ｅ ｃ ｎ ｉ ａ ａ ｅｉ ａ ｔ ｅ ，ｓａ ｅ ｎ ｍｂ ｒ ｕ ｐ ｎ ｉｎ ｅ ｉｉ ｎ ｙ ａ ｄ ａｒ ｅ ｋ ｇ ｍｐ ｃ ｓ ｌ
高温高固气比条件下旋风预热器总分离效率的研究
５ ４
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学
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报（ 自然 科学 版 ）
第４ ３卷
Ｉ． ’ 一 ｝ ２
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１ ｕ ｃ（ 风 炉 ） － ｍａｅ热 ｆ ３ｃ ｃ ｎ ｒｈ ａ （ 风 预热 器） －ｙ ｌ ｅｐｅ ｅｔ 旋 ｏ ｅ ５ｏｉｃ ｔ （Ｌ －ｒ ｅｍｅｅ － 板流 计） ｉ ｆ ｒｆ ７ｃｎｒｌ ａ ｅ调节阀） －ｏ ｔ ｌ （ ｏｖ ｖ
中 图分 类 号 ： ＴＱ１ ０ ２ ７ ． 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６７ ３ （ ０ １ ０ — ０ ３０ １ ｏ —９０ ２ １ ）１０ ５—５
旋 风预 热器 自 １ ８ ８ ５年 ０． Ｍ．Ｍｏ ｓ ｒｅ申请 发 明专 利 以来 ， 因其 结 构简 单 、 价低 、 造 维护 管 理方便 、 分
中 ， 泛 采 用 旋 风 筒 作 为 水 泥 生 料 粉 的 预 热 装 置 一 旋 风 预 热 器 ． 旋 风 预 热 器 总 分 离 效 率 研 究 的报 告 文 广 对
献很 多 ＿ ， 么是 高温 低 固气 比 ， 么是 常 温 高 固气 比 ， 既 是 高温 又 是 高 固气 比的 条件 下 的 研 究 还 １ 要 。 要 在 未有 报 道． 高温 高 固气 比的条 件 下 ， 风预 热器 的 总分离 效率 有什 么变 化 呢？作 者对 此做 了研究 ． 在 旋
表 １ 旋 风 预 热 器 结 构 尺 寸 表
Ｔａ １ Ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｉｅ ｏ ｈ ｙ ｌ ｎｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｒ ｂ． ｔ ｕ ｔ ｅ ｓｚ ｆｔ ｅ ｃ ｃ ｏ ｒ ｈ ａ ｅ
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万方数据
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旋风预热器热效率的研究分析
作者：杨沛浩， 刘宁昌， YANG Peihao， LIU Ningchang
作者单位：西安建筑科技大学粉体工程研究所,陕西西安,710055
刊名：
四川建材
英文刊名：SICHUAN BUILDING MATERIALS
年，卷(期)：2010,36(4)
参考文献(7条)
1.郑育新不同分离效率下悬浮效率对旋风简中物料预热效果的影响
2.夏国涛;李志;徐德龙旋风预热器预热过程的模拟研究[期刊论文]-海南大学学报(自然科学版) 2005(03)
3.陈延信;胡亚茹;徐德龙三系列悬浮预热系统热效率的理论研究 2007(06)
4.肖国先;徐德龙;嵇鹰高固气比下粉体预热器系统的热效率研究 1998(02)
5.李昌勇;胡道和各级预热器特性对系统热效率影响的计算与分析 1988(02)
6.孙义燊多级旋风预热器热效率分析 1998(04)
7.徐德龙水泥悬浮预热预分解技术理论与实践 2002
本文链接：/Periodical_sicjc201004009.aspx。