[科普中国]-悬浮预热器

悬浮预热技术是指低温粉体物料均匀分散在高温气流之中，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。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来加热生料，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，完成生料烧成任务。因此它必须具备使气、固两相能充分分散、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。悬浮预热器的分离效率、系统压降、系统的热效率是衡量预分解系统的主要指标。因此，最大限度换热、最低的流动阻力、最省的基建投资和运转可靠是对预热器的基本要求。

悬浮预热器原理利用传统的湿法、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、分解过程则甚不适应。这主要是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难度，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过程，移到悬浮预热器内在悬浮状态下进行。1

悬浮预热器特点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。

悬浮预热器结构悬浮预热器主要有旋风预热器及立简预热器两种，现在立简预热器已被淘汰。预分解窑已全部采用旋风预热器作为预热单元装备。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，完成熟料煅烧任务。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

旋风式悬浮预热器回转窑的优、缺点旋风式悬浮预热器具有以下优点：

(1)单位产品热耗低，且热耗随窑的能力增大而降低(一般为3200 ~3600 kJ/kg熟料，我国小型旋风式悬浮预热器的热耗在3800 ~4100 kJ/kg熟料)。

(2)窑的单位容积产量高，与干法长窑的平均值相比，窑的单位容积产量提高1.2~3倍。

(3)旋风式悬浮预热器窑没有运动部件，附属设备不多，维护工作量较少。

(4)旋风式悬浮预热器窑的单位产量投资费用约为干法长窑的90%。

(5)旋风式悬浮预热器窑的占地面积相对较小，与同规模干法窑相比，可减小一半。正是这些优点，使旋风式悬浮预热器窑得到广泛应用，发展十分迅速，其技术成果为预分解窑的出现打下了理论和实践基础。但是旋风式悬浮预热器窑也有以下一些缺点：

(1)流体阻力较大，一般为6000Pa左右，从而使风机电耗增大，单位熟料的电耗增大。

(2)对原料、燃料适应性较差，原料和燃料中的碱、气、硫等含量超标时，易造成结皮、堵塞，影响系统的正常运转。

(3)建筑框架高，土建投资大。2

本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学