悬浮预热技术

一 悬浮预热技术

1悬浮预热技术的内涵

悬浮预热技术是指低温粉体物料均匀分散在高温气流中，在悬浮状态下进行热交换，使物料得到迅速加热升温的技术。

1．1悬浮预热技术的优越性

利用传统的湿法、干法回转窑生产水泥熟料，生料的预热(包括湿法窑料浆的烘干)、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，燃料燃烧热以及传给物料．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。

1．2悬浮预热窑的特点

悬浮预热窑的特点是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。

1．3悬浮预热器的构成和功能

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，然后进人分

解炉或回转窑内继续加热分解，完成燃料烧成任务。因此它必须具备使气、固两相能充分分散均布、迅速换热、高效分离等三个功能。只有兼备这三个功能，并且尽力使之高效化，方可最大限度地提高换热效率，为全窑系统优质、高效、低耗和稳定生产创造条件。

1．4早期悬浮预热器的分类

早期悬浮预热器的种类较多，其分类方法主要有以下三种：

按制造厂商命名分类：早期有洪堡型、史密斯型、多波尔型、维达格型、盖波尔型、zAB型等数种。

按热交换工作原理分类：可分为同流热交换为主、逆流热交换为主及混流热交换三种。

按预热器组成分类：有数级旋风筒组合式、以立筒为主的组合式及旋风筒与立筒(或涡室)混合组合式三种。

以上三种分类方法，第一种比较直观，第二、三种虽然着眼角度不同，但密切关联。但是严格的说．各种悬浮预热器都有同流及逆流的热交换效果．都属于混流热交换设备．虽然由数级旋风筒组合的预热器，物料同气流的热交换，主要是在各个旋风筒(包括管道)发生，因此分类中称之为以同流热交换为主的悬浮预热器。而在旋风筒与立筒(或涡室)混合组成的预热器中，同流及逆流两种热交换方式均起重要作用，故称之为混流热交换型悬浮预热器。早期各种悬浮预热器结构示于图1，悬浮预热器分类及相互关系列于表1。

这些悬浮预热器大多是20世纪五六十年代研制开发，在各种类型的悬浮预热窑及80年代初期的各种预分解窑上广泛应用。