立筒预热器

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简介

立筒预热器由立筒组成的热交换单元设备，亦属化学工业流态化床的一种，物料在多级喷射气流中形成一种稀相流态化的复杂运动。回转窑废气自窑尾进入立筒，通过各钵室缩口脉冲变速，由项部进人旋风收尘器。而粒径为40 μm左右的生料粉由立简顶部上开风道加入，随气流进入旋风筒，经受初步同流热交换后被捕集送入立简肩部，以悬浮与聚集状态自上而下在立简各个钵室内分散、集聚、循环往复呈复杂运动，进行气固热交换后，由立筒底部入窑。^[1]

在立筒预热器中，物料与气流主要进行逆流热交换。为了加强热交换，要求料粉高度分散，以增加传热面积。但从料粉与气流逆流运动的要求来看，料粉又必须聚集成较大的团块颗粒，否则，大部分小于90pm的生料颗粒在2～3 m/s的操作风速下是无法沉降的（90 pm的生料颗粒的沉降速度在0.5 m/s 左右）。因此，在立筒中的每一个钵室内，料粉应该是既有分散又有聚合的过程，如此反复循环才能兼而满足热交换及逆流运动的双重要求。

工作原理

盖波尔型和ZAB型立筒预热器的结构和工作原理基本相同。盖波尔型立筒预热器内部有三个缩口，将立筒分为四个钵室，断面为圆形，立筒顶部为旋风筒；ZAB型预热器由三级立筒和两级旋风筒组成，立筒断面为椭圆形，缩口偏心布置，目的是加大扰动，形成较强的涡环，促进气固换热与分离。

立筒预热器的工作原理可简单描述为：喷腾分散、同流换热、涡环分离。窑尾热烟气从底部进入立筒由下向上流动，物料以团块的形式自上一钵室的缩口落下，在重力的作用下进入下一钵室缩口，由于气流的喷腾作用而被高速气流分散，悬浮于气流中，随气流上升进行换热，并被卷吸扰动而进入涡流区，被涡旋气流推向边壁沉降到缩口斜坡而产生气固分离，物料堆积到一定程度时，在重力作用下滑过缩口逆气流落人下一钵室。料粉在每一钵室中经历分散→分离→堆积→滑落等几个过程。

立筒预热器内气流涡环的存在是气固分离的基本原因，与旋风预热器不同，涡环分离靠的是径向速度，而旋风预热器中离心分离主要靠切向速度。在可比条件下，立筒中的径向速度比旋风筒中的切向速度的数值要小一个数量级，这是立筒预热器的分离能力远不及旋风筒的原因。

立筒预热器的每一钵室相当于一级，分别完成分散、换热和分离的功能。在每一钵室中实质上以同流换热为主，由于多室串联，在钵室间形成宏观的气固逆流。

普列洛夫型立筒预热器内不分钵，窑尾烟气由立筒下部切向进入，形成旋流运动。料粉由立筒出口管喂人，被上升气流分散，随气流进入旋风筒，与气流分离后由顶部喂人立筒。立筒内气流旋转上升，料粉则滞后于气流，在“旋风效应”和重力作用下旋转下降，与气流逆向进行热交换，是较典型的逆向对流换热。料粉在旋转向下过程中逐渐移向筒壁，富集于筒壁的滞流层中，当滞流层料粉浓度超过该处气流承载能力时，产生干扰沉降，由立筒底部下料管喂入回转窑。^[2]