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文献综述
1、前言
水泥熟料的煅烧过程是一个复杂的热工过程，它既有能量的传递等常规热工过程的特点，同时还伴随着物理化学反应。为了维持整个过程的进行，必须消耗大量的热量，因而如何提高热能的利用率，达到节能降耗的效果，是水泥行业长期以来一直致力解决的问题。
据统计,世界水泥工业每年消耗能源占世界能源总耗的2%以上。水泥生产过程中所消耗的能源有75%~90%是用于缎烧和烘干,其中熟料锻烧热耗占相当大的比例。我国是水泥主要生产国之一,年产量连年居世界首位。目前我国建成并已投产的预分解窑生产线有76条,其中大部分企业达到了较先进的经济技术指标,某些企业的熟料烧成热耗甚至达到了国际先进水平,但仍有部分预分解窑生产线难以达到设计指标,尤其是熟料烧成热耗甚至可达3762kJ/kg(900kcal/kg)以上,同国际先进水平相比差距还很大。因此,采取有效措施进一步降低我国现有预分解窑水泥生产的熟料热耗,对于节约宝贵的能源,降低水泥生产成本,利于市场竞争,都具有十分重要的意义。
从悬浮预热预分解技术诞生的那天起,人们对其研究就从未间断过。随着研究的逐步深入,系统性能不断得到完善。尤其从上世纪80年代至今,随着生产经验的积累和预分解技术的提高,更为重要的是为了降低综合能耗和生产成本,提高各自的竞争能力,并促进预热预分解技术的发展,研究重心由单纯炉型和结构的改进发展成为对全窑系统,包括旋风筒、换热管道、分解炉、回转窑、冷却机以及与之配套的耐火、耐热、隔热、耐磨材料的制造技术,自控技术,环保设施等的整体改进开发。
2.水泥预热预分解窑系统热工设备的功能与特征
（1）悬浮预热器:悬浮预热器的主要功能在于充分利用回转窑及分解炉排除的炽热气流中所具有的热焙加热生料,完成生料预热及部分碳酸盐分解。为了最大限度地利用废弃热烩,降低过程中的动力消耗,悬浮预热器必须具备使气固两相在短程内充分分散、迅速换热、以及在换热后高效分离等三个功能。只有高效极致地发挥这三个功能,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。
许多研究结果表明:悬浮预热器中,生料粉与高温气流的换热,主要发生在连接管道之中,而在管道中进行的热交换又主要发生在生料颗粒的加速段的起始区,旋风筒本身在热交换单元中的主要任务在于气固分离。提高旋风筒的分离效率是减少生料粉外/内循环,减少热损失和加强气固换热效果的重要条件。
(2)换热管道:各级旋风筒间的连接管道(也称换热管道)是旋风预热器系统中的重要设备,它承担着相邻旋风筒间的联结和气固流体的输送任务,与此同时,实现对物料的分散和气固两相间的换热。作为主要的热交换单元设备,它属于流化床中的一种,即稀相输送床，在每一级换热单元中,生料颗粒总是由相邻旋风筒之间的连接管道上升段加入,目前的工艺方案是尽量使物料在进入换热管之前即被散料装置打散,进入换热管后,物料会因惯性作用,继续下冲,随后被气流携带作向上加速运动,而后进入等速输送阶段。由于在换热管道中,生料尘粒与热气流之间的温差及相对速度都较大,生料粉被气流吹起悬浮,热交换剧烈,在此过程中,生料与热气流的热交换效率会随着气固相间的相对状态发生改变。在物料下冲和向上加速段内,气流与颗粒间相对速度不断减小,对流传热系数也不断减小;在等速阶段,由于气固相对运动速度稳定,对流传热系数也基本保持恒定。但无论在加速段或等速段,随着热交换地进行,气流和粉料间的温差不断减小。一般而言,如果管道风速太低,虽然热交换时间延长,但会影响传热效率,甚至会使生料难以悬浮而造成物料的短路现象;风速过高,则系统阻力增大,增加电耗。各种类型的旋风预热器的换热管道风速一般选用10一25m/s。
(3)分解炉:分解炉是预分解窑系统中重要的设备,位于悬浮预热器与回转窑之间,承担了大部分的燃料燃烧和绝大部分的碳酸盐分解任务;
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