五级旋风预热系统各级收尘效率对整体收尘效率的影响分析

陈孝灵 陈军磊

（成都建筑材料设计研究院有限公司，四川 成都 610051）

0 引 言

对于五级旋风预热器的各级收尘效率对系统整体收尘效率的影响分析报告已有很多文献，而我们对各级旋风筒的收尘效率对总体收尘效率的影响分析还很少，本文试图通过理论的物料平衡对旋风预热系统各级旋风筒的收尘效率与整个五级旋风预热系统的收尘效率的相关性作一分析。

1 模型设定

本文分析的初始设定如下：

a.模型建立以水泥生料灼烧基为基础，不考虑生料中的干燥、脱水及碳酸盐分解过程，建立物料平衡。

b.本设定中，考虑窑煤灰的掺入，以1.6%为总量，窑尾部分占60%。

c.初始各级筒的收尘效率都为88%、90%、92%，窑尾飞灰设定为入窑物料的5%，折算为窑尾烟室的“收尘效率”为95%，都是灼烧基下的收尘效率。

d.系统中的三次风带入的飞灰在本模型中不加考虑。

根据以上设定，建立物料平衡方程式如下：

式中：Fi——各级旋风筒的下料量；

ηi——各级旋风筒的收尘效率；

Fyi——各级旋风筒的飞灰量；

F0——预热系统初始喂料量；

Fy0——窑尾烟室飞灰量；

Fa——煤灰在分解炉的掺入量。

图1 窑尾系统物料平衡示意图

2 五级旋风预热系统总收尘效率

总分离效率计算式为：

式中：η总——系统总分离效率，%。

在各级旋风筒的收尘效率分别统一为88%、90%、92%时窑尾系统总分离效率列于表1。

表1 各级旋风筒的收尘效率一致时的总分离效率

3 改变各级旋风筒的收尘效率对总收尘效率的影响

各级旋风筒对预热器系统的总收尘效率的影响不同，以下通过不改变其它旋风筒的收尘效率而只改变其中一级的分离效率来分析其对预热器系统的收尘效率的影响。

3.1 C1旋风筒的收尘效率对总分离效率的影响

在C2～C5级旋风筒收尘效率不变的条件下改变（分别为88%、90%、92%）C1旋风筒收尘效率则得到不同的总收尘效率值，C1旋风筒收尘效率与总收尘效率的关系见图2。

图2 C1收尘效率对总收尘效率的影响

由图2可知，C1旋风筒的收尘效率与总收尘效率在C2～C5收尘效率不变的条件下呈规则的线性关系。总收尘效率与C1差别不大，而这种差别随C1的增加而减小，在C1的收尘效率达90%以上时几乎可以忽略不计。

C2～C5收尘器的分离效率的改变对这种线性关系有影响，可以在一定程度上影响该直线的斜率，但影响很小，在88%时，斜率为1.06；90%时为1.04；92%时为1.02。

因此可以说，在窑尾飞灰一定的情况下，C1对窑尾系统的收尘效率影响最大。

3.2 C2旋风筒的收尘效率对总收尘效率的影响

在C1、C3、C4及C5效率不变（分别一致设定为88%、90%、92%）时，改变C2级旋风筒的收尘效率结果得图3，由图3可知，C2级旋风筒的分离效率对系统的总收尘效率有影响，但影响程度较小，在C2的收尘效率从70%上升到95%时，总收尘效率约上升5%。

总的来说，C2级旋风筒的收尘效率与总收尘效率的关系也呈近似的一次线性关系。用一次线性关系拟合时相关性系数接近于1，线性相关性较好。

图3 C2收尘效率对总收尘效率的影响

3.3 C3、C4、C5旋风筒的收尘效率对总收尘效率的影响

在其它级旋风筒收尘效率不变（分别一致设定为88%、90%、92%）而分别改变C3、C4、C5旋风筒收尘效率时，所得的C3～C5级旋风筒的收尘效率对总收尘效率的影响结果分别见图4、图5、图6。

图4 C3收尘效率对总收尘效率的影响

图5 C4收尘效率对总收尘效率的影响

图6 C5收尘效率对总收尘效率的影响

由图4、图5、图6可知，C3级旋风筒的收尘效率从70%增加到95%时，总收尘效率仅增加了约0.5%，而C4、C5则更小，分别约为0.3%和0.1%。

在其它级旋风筒的收尘效率不变的情况下，分别改变C3、C4、C5级旋风筒的收尘效率对系统总的收尘效率影响不大，而且这种影响也随级数的增加而减弱，在C5级旋风筒对系统的影响基本上可忽略不计。

4 结 论

由以上可知，在不考虑阻力及经济性的情况下，各级旋风筒的收尘效率对预热器系统的总收尘效率的影响有很大的不同。C1的收尘效率决定了系统总收尘效率的最大值，其影响具有决定性作用，且随着C1收尘效率的上升，其它各级旋风筒对总收尘效率的影响也相应降低，因此，提高C1收尘效率是提高系统整体收尘效率的关键；C2旋风筒的收尘效率有一定的影响，当收尘效率从70%提高到90%，对系统的总收尘效率有3%～5%的提高，有一定的积极意义；而C3、C4、C5则对总收尘效率的影响很小。

一般在设备规格一定的情况下，提高收尘效率与提高旋风筒阻力是相关的，效率提高则阻力上升，因此在设计旋风筒时以保证C1旋风筒的收尘效率为优先选择，适当提高C2的收尘效率，通过降低其它各级的收尘效率以保证系统阻力在一合理范围以内。

[1]川北公夫，小石真纯著.罗秉江，郭新有译.粉体工程学.武汉工业大学出版社，1991.8.

[2]A.C.霍夫曼，L.E.斯坦因著.彭维明，姬忠礼译.旋风分离器——原理、设计和工程应用.化学工业出版社，2004.9.