預(yù)熱器溫度分布及原因探討

1、預(yù)熱器溫度分布及原因探討（一）作者：齊硯勇出處：水泥商情網(wǎng)更新時間：2011-5-6 13:56:21頂 熱 我國水泥預(yù)分解窯生產(chǎn)線產(chǎn)量接近80%，但熟料燒成熱耗低于700kcal/Kg熟料，并不 多。預(yù)分解窯系統(tǒng)產(chǎn)量的高低取決于分解爐工作的好壞以及入窯分解率的高低；熟料質(zhì)量則 取決于窯內(nèi)燒成及熟料冷卻。一級筒出口氣體及粉塵帶走的熱量占熟料總熱耗的20%左右。 余熱器系統(tǒng)工作好壞直接決定熱耗高低。筆者估算，一級筒出口溫度每降低10C，熟料熱 耗降低3%4%。四川某水泥廠兩條設(shè)備完全一樣的日產(chǎn)5000噸的水泥生產(chǎn)線，所用原料完全一樣，各 級預(yù)熱器出口溫度差異較大，一級筒出口的溫度相差高達(dá)40C。

2、圖1 1#預(yù)熱器各級溫度分布圖2 2#預(yù)熱器各級溫度分布懸浮預(yù)熱器是將生料粉與回轉(zhuǎn)窯窯尾排出的煙氣混合，并使生料懸浮在熱煙氣中進(jìn)行熱 交換的設(shè)備。生料在管道內(nèi)被分散，且80%以上的熱交換在管道內(nèi)進(jìn)行。懸浮狀態(tài)下，生料 的換熱面積比窯內(nèi)堆積狀態(tài)大2300倍，換熱時間也只需0.020.04秒，旋風(fēng)筒則主要完成 氣固分離。是一種極高效的傳熱過程。只要生料分散均勻，氣固之間的溫差大約為30C左 右。這就導(dǎo)致盡管某級換熱效果不佳，分散正常的各級換熱系統(tǒng)能起到緩沖、彌補(bǔ)作用，對 最終換熱效果的影響不顯著，常常被忽略。影響預(yù)熱器換熱效果的因素為物料分散、分離效 率、漏風(fēng)、表面散熱。本文通過對各級旋風(fēng)筒出口溫

3、度分布的計(jì)算，建立不同溫度分布與實(shí) 際工況之間的關(guān)系。本文從熱量平衡和物料平衡的原理出發(fā)，建立了數(shù)學(xué)模型，并分別討論了分離效率的影 響1數(shù)學(xué)模型和計(jì)算程序穩(wěn)定操作過程的懸浮預(yù)熱器可認(rèn)為是一穩(wěn)流體系，據(jù)此可建立下列方程：1.1物料平衡方程它包括喂人預(yù)熱器與分離后送出的主流物料和廢氣帶入帶出的飛灰（如圖3）以及氣流 方程。圖3預(yù)熱器物料平衡圖(1)物料方程m4 = m5 * (1-0.01 *n5) / n 5f5 = (m4 + m5 * 0.01) * (1 一門5)m3 = (m4 - f5 * n 4) / n 4f4 = (m3 + f5) * (1 - n 4)m2 = (m3 - f

4、4 *n3) /n3f3 = (m2 + f4) * (1 -n3)m1 = (m2 - f3 * n2 / n2f2 = (f3 + m1) * (1- n2)m0 = (m1 - f2* n1) /n1f1 = (f2 + m0) * (1- n1)其中m為出旋風(fēng)筒物料量，門為預(yù)熱器的分離效率(下同)，f為旋風(fēng)筒出口飛灰量。m5 為生成1kg熟料所需生料量(入窯)，第一式中的0.01為窯尾飛灰入旋風(fēng)筒占入窯生料量的 比例。(2)氣流平衡方程第i級預(yù)熱器出口氣流Vi=Vn(1+(n-i)B)，其中日為漏風(fēng)系數(shù)，由于本 次計(jì)算不考慮漏風(fēng)，所以B=0。1.2熱平衡方程對于預(yù)熱器各級有：Q i=0

5、,圖4為預(yù)熱器熱平衡示意圖。圖4預(yù)熱器熱平衡示意圖Qg進(jìn)出為旋風(fēng)筒氣體所帶熱量Qa為漏入旋風(fēng)筒空氣所帶熱量Qf為飛灰所帶熱量Qs為表面散熱據(jù)此可編制計(jì)算程序(程序略)，該程序輸入預(yù)熱器廢氣溫度、廢氣量、料耗、窯內(nèi)飛揚(yáng) 量、生料燒失量、各級分離效率、廢氣比熱、預(yù)熱后廢氣與物料的溫差(T)及物料比熱， 即可較為準(zhǔn)確地求出預(yù)熱器各級的溫度分布及相應(yīng)的熱工參數(shù)?；緟?shù)見表1。表1基本參數(shù)客禰棉瞬預(yù)熱繁數(shù)N5生料料板千克汗克熟料)1.53哄曜To25喂人預(yù)潺物料褪度ro也501咎繃物憤熱后與糜福專r30J 1,成阪躊沏90生料、飛灰比熱不但是溫度的函數(shù)，而且與熟料化學(xué)成分、礦物成分等物理化學(xué)性能指 標(biāo)

6、有關(guān)。本研究中，根據(jù)現(xiàn)有資料回歸得到熟料比熱與溫度的關(guān)系曲線：C 料=0.00034t+0.886 (KJ/Kg- C)式中：CSL為熟料比熱，t為熟料溫度?；貧w的判定系數(shù)擴(kuò)=0.9655，說明樣本有很好的相關(guān)性，比熱的回歸值與實(shí)際值之間誤差很 小，符合模擬計(jì)算的精確度要求。氣體比熱按C氣=1.358 + 0.00033 * t (KJ/nm3C)-近似值2預(yù)熱器溫度分布表2預(yù)熱器各級出口溫度分布備級出口H溫度935S593t3730剖9表2是按表1中的參數(shù)計(jì)算出的預(yù)熱器各級出口的溫度,。不考慮漏風(fēng)，散熱，碳酸鹽 分解，水分蒸發(fā)吸收或放出的熱量。表3為預(yù)熱器不同的分離效率對其溫度分布的影響。表

7、3預(yù)熱器分離效率對各級出口溫度分布的影響序號Hl%fl以R卻n必心錢tl也13t4t5195&3如909035$細(xì)73034?偵29a959529d731352ST7D39985S?903315睜72434296347(1即58踞扇1如47308415353535SO花358971?S27煩695SO70弱5泌伽74輪4旋風(fēng)筒的分離效率是減少生料粉內(nèi)、外循環(huán)，降低熱損失和加強(qiáng)氣固熱交換的重要條件， 氣固分離程度越差，熱效率越低。表3中對比序號1和序號5, 25級筒分離效率分別降低 3%、4%、10%、10%, 1級筒出口氣流溫度增加的5C,入窯物料溫度降低了 16C;對比序號 1和序號6, 5級旋風(fēng)筒分離效率由90%降到70%, 1級筒出口氣流溫度增加的30C,入窯物 料溫度降低了 42C。所以，25級筒各級分離效率的提高，對預(yù)熱效果都有利，而尤以5 級筒的影響最大。表3中對比序號1和序號4,1級筒分離效率由95%減少到70%, 1級筒出口氣流溫度增 加了 33C,入窯物料溫度降低了 4C；對比序號1和序號3, 1級筒分離效率由95%增加到 99%, 1級筒出口氣流溫度降低了 27C,入窯物料溫度降低了31。可見1級筒的分離效率 對出口氣流溫度的影響較大，而且考慮到1級筒排塵量對系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)