1 前言
    水泥工業是國民經濟中的重要的原材料行業，在國民經濟發展中占有重要的地位和作用。由于受宏觀經濟持續快速增長的影響，全社會固定投資的拉動，從上個世紀80年代開始，我國水泥工業顯現強烈的發展勢頭，水泥產量年平均增速高于同期國民經濟發展速度。2003年水泥產量達到8.63億噸，比2002年產量增加1.38億噸，增幅為18.9%。 我國水泥產品產量從1985年起已連續19年居世界第一位。水泥產品的產銷率始終保持在97~98%的較高水平。從上個世紀90年代，建材行業提出“由大變強 靠新出強”的戰略方針和水泥工業“控制總量 調整結構”，“降低投資、設備國產、優化設計、強化管理大力發展新型干法水泥”的一系列的方針政策，近年來，我院也為新型干法水泥生產技術的發展做出了巨大貢獻。因此，本文將對我院設計的HFC2500t/d預熱器分解爐系統裝備的特點等作一概述。
2 預熱器的設計
    預熱器是根據生料粉與窯尾熱煙氣作同流熱交換的流程而設計，其采用了5級旋風預熱器，第1級為雙旋風筒，其余各級為單旋風筒。工藝流程是生料粉喂入第2級旋風筒的氣體出口管道，之后通過第1級旋風筒→第2級旋風筒→第3級旋風筒→第4級旋風筒→分解爐→第5級旋風筒，最終進入回轉窯內煅燒。
旋風預熱器集分散、換熱和分離功能于一體，生料粉在旋風筒氣體出口管道內被熱煙氣分散，同時進行熱交換，被熱煙氣攜帶進入旋風筒后，生料粉與熱煙氣分離，同時也進行熱交換。
    我院設計在設計中采取了有效措施，使生料粉在旋風筒氣體出口管道內充分分散并停留足夠的時間。旋風筒的設計遵循高分離效率、低氣體阻力的原則，使整個預熱器分解系統達到高產量、低能耗。主要設計指標為：（1）熟料產量：設計2500t/d，最大2800t/d；（2）煤質：普通煙煤Vad≥22%，Qnet.ad≥5000×4.1816kJ/kg；（3）原料：適中的原料易燒性，較低有害成分；（4）熱耗：740kcal/kg熟料；（5）海拔高度：<500m。旋風筒主要技術參數、旋風筒出口管道、分解爐及鵝頸管主要技術參數見表1、表2。
                              表1 旋風筒主要技術數據
                 

                  殼體內徑mm      有效內徑mm     斷面風速m/s      停留時間
     C2出口管道     Φ3450            Φ3070         15.6            0.69
     C3出口管道     Φ3850            Φ3350         16.0            0.50
     C4出口管道     Φ3950            Φ3450         16.4            0.55
     C5出口管道     Φ4100            Φ3600         15.6            0.62
      分解爐        Φ6000            Φ5500          6.9            3.19
      鵝頸管        Φ4000            Φ3500         17．5           1.89
           
                 表2  出口管道、分解爐及鵝頸管主要技術參數

                       殼體內徑mm     有效內徑mm     斷面風速m/s 
              C1        2-Φ4700       2-Φ4320          3.6 
              C2         Φ6600         Φ6100           4.5 
              C3         Φ6800         Φ6300           4.6 
              C4         Φ6800         Φ6300           5.0 
              C5         Φ7000         Φ6500           4.9 

    旋風筒的設計采用帶環狀進氣室的270°斜蝸殼，在引如氣流徑向厚度減薄，生料顆粒移向筒壁的路程短，而距出口遠，從而縮短分離距離，避免短路。同時氣流由蝸殼式流線型引入，減少了筒內干擾和碰撞，而且能形成較大的離心力，有效地提高收塵效率，而斜蝸殼結構可以有效減小氣體阻力，克服傳統蝸殼式旋風筒氣體阻力偏大的缺點。
    在此基礎上我們又進一步優化，旋風筒進口采用5邊形結構，使內部流場更合理，既有利于提高分離效率，又能降低氣體阻力；減小第2、3、4級旋風筒直筒部分的高度，從而使旋風筒的氣體阻力進一步減小同時降低預熱器框架的高度。
    第1級旋風筒采用雙旋風筒，直筒部分較長，斷面風速較低，其分離效率達到95%以上，可以有效減少料耗和收塵系統負荷。第2、3、4級分離效率為90%，既保證了較高的分離效率又降低氣體阻力。第5級旋風筒直筒部分較長，分離效率達到93%，可以有效減少高溫物料的再循環，降低第1級旋風筒出口溫度同時減少氣體阻力。為了便于安裝和維修，旋風筒內筒設計采用掛瓦式結構。
2.1旋風筒出口管道設計特點
    眾多資料顯示，生料粉與熱煙氣80%左右熱交換是在旋風筒氣體出口管道內完成的。為了防止大塊生料難以分散，在進料管的下方設置了撒料裝置，使生料粉在熱煙氣中充分分散、混合。同時，每一級出口管道高度都進行了精確計算，既不增加預熱器框架的高度又保證足夠的換熱時間，達到了良好的換熱效果。
3 分解爐設計
　  目前國內2500t/d生產線采用的分解爐類型有十幾種之多，結構形式多樣，各有特點，但其功能基本相同，這些分解爐大多數能夠達到生產要求。我們考察了多條生產線，對天津院TDF分解爐、南京院NC管道分解爐進行了調研分析，結合我院多年研究開發各種分解爐的經驗，決定采用帶鵝頸管式在線分解爐，簡稱HFC分解爐。
    HFC分解爐具有大爐容、雙噴騰效應、氣體阻力低、流場分布均勻、熱交換效果好、生料停留時間長、結構簡單等特點。
    在設計中，第4級筒入分解爐設置耐火混凝土撒料臺，使生料入爐分散均勻，燃煤溫度分布均勻，以提高熱交換效果，進一步提高分解爐單位容積效率。
    從煤粉燃燒的機理分析，其燃燒速度和燃盡率與氣體含氧量、燃燒區域溫度、煤粉與助燃氣體混合速度有關。設計中采用二點喂煤，噴口采用旋流器，使煤粉入爐后與高溫氣體充分混合。降低三次風管，從下錐體入爐，提高該區域溫度及含氧量，以提高燃燒效率及對煤種的適應性。
4 小結
    我們認為HFC爐在線布置形式，能充分利用窯尾廢氣及三次風，點火升溫容易，熱態運行穩定，而無離線爐塌料對周邊環境的影響。在我院設計的各條生產線上的運行已證明是正確、可靠、可行的。