摘 要：分析了水泥工艺烧成过程中的气固换热机理和撒料板对烧成系统气固换热的重要作用，介绍了常规的固定式、通过旋转轴安装的可旋转式、通过顶部销轴固定的角度可调式等三种平直板状撒料板结构特点，及其存在的物料适应性较差、易堵料、撒料不均匀等问题。通过将平直撒料板形状调整为扇形，并引入伞骨型导流板，增加了撒料板的曲折程度和物料的抛撒高度分布面积，减少了物料成团现象，提高了物料分布均匀性和换热效率。生产实践表明，应用新型撒料板结构，可提高水泥熟料生产效率，降低系统能耗，应用前景广泛。

关键词：水泥工艺；撒料板结构；伞骨型导流板；换热效率；运行成本

0 引言

水泥熟料烧成过程是水泥生产中的关键环节直接影响着水泥产品质量和能源消耗，撒料板作为水泥熟料烧成过程中的重要组成部分，直接影响高温气体与物料间的换热效率。深入分析和研究气固换热机制和撒料板结构，对于优化气固换热效果、提高能效利用率，具有重要的理论和实际意义。

01 气固换热机制分析

水泥熟料烧成过程的气固换热是指气体与固体颗粒间的能量交换，主要通过对流和辐射两种方式进行热量传递。对流传热是指气体与料层表面之间的热量传递，辐射传热是指高温气体通过辐射方式向料层表面辐射能量。高温气体与生料料层接触的表面为热传递表面，既可以是料层颗粒的外表面，也可以是物料颗粒间的空隙表面。气体在高温部分与生料料层接触时存在温度差，热量从高温气体传递到料层表面，使物料表面温度升高。热传递速率取决于气体与固体间的温度差、表面积、传热系数及材料热导率等因素。

通过优化撒料板结构，可以增加气体与固体颗粒间的接触表面积，改善对流传热和辐射传热效率，从而提高气固换热效率，降低水泥熟料烧成过程中的能耗。

02 撒料板结构对气固换热效率的影响

2.1 增加气固颗粒接触表面积

在水泥熟料烧成过程中，气体与固体颗粒之间的接触面积越大，换热面积越大，从而能够更加有效地传递热量。通过优化撒料板结构，可以增加气体与固体颗粒的接触面积，提高换热效率。

2.2 增强对流传热

不同的撒料板结构可以改变气体在撒料板表面的流动方式，设计合理的撒料板结构可以引导气体在撒料板表面形成更加均匀的流动，增加气体与固体颗粒之间的接触频率和速度，提高对流传热效率。

2.3 优化辐射传热

撒料板的表面特性和形状也会影响辐射传热效果，通过优化撒料板的反射和吸收特性，可以提高辐射传热效率。

2.4 均匀颗粒分布

均匀的颗粒分布能够确保更好的热传递路径和更均匀的温度分布，合理的撒料板结构可以促进颗粒在料层内的均匀分布，提高换热效率。

03 常见的撒料板结构及改进措施

3.1 常见的撒料板结构

目前常见的撒料板结构为平直板状，主要区别在撒料板角度和安装方式不同，灵活度不同。

3.1.1 固定式撒料板

优点：撒料板固定在撒料箱内(图1)，减少了因旋转或调整产生的振动和磨损，从而提高了设备运行的稳定性。此种结构维护相对简单，无需额外的调整机构。

图1 撒料板固定在撒料箱

缺点：撒料板灵活性差，其角度和位置不易改变，难以适应不同物料特性和生产需求的变化，且撒料均勾性受限。

3.1.2 可旋转式撒料板

优点：撒料板通过旋转轴安装在撒料箱内，通过轴两端的手柄可灵活调整撒料板角度，能够适应不同物料和生产需求(图2)。旋转轴设计使撒料板可以根据需要旋转和调整，设备的适应性和灵活性提高。

图2 撒料板通过旋转轴安装在撒料箱内

缺点：旋转轴及手柄需定期调整和维护，会增加一定的维护成本，也可能会引起额外振动，影响设备的稳定运行。

3.1.3 角度可调式撒料板

优点：撒料板顶部通过销轴固定在撒料箱上，通过后侧支撑结构调整撒料板角度(图3)。销轴后定方式能够确保撒料板在撒料过程中的稳定性，减少振动和磨损，结构稳固。后侧支撑结构可以灵活调整撒料板的角度，使其适应不同的生产需求。

缺点：相比通过手柄直接调整，通过后侧支撑结构调整撒料板角度更为复杂和耗时，且需占用更多空间，增加了设备的整体尺寸。

图3 撒料板顶部通过销轴固定在撒料箱上

3.2 平直状撒料板的改进措施

平直状撒料板没有复杂的曲线或弯曲部分，设计、制作及安装相对简单，且制造成本较低，维护方便。但对于某些特定形状或性质的物料，平直状撒料板的撒料效果并不理想，撒料板表面无法有效分散物料，投料过程中，部分区域物料易堆积成团，而其他区域物料则相对稀少，物料抛洒不均匀。这种不均匀的物料分布会导致热量传递不均，影响烧成系统稳定性。

新型撒料板通过将传统的平直撒料板形状调整为扇形，并引入伞骨型导流板，可显著增加物料与气体间的接触面积。新型撒料板结构简单、制作安装及调试方便，物料在撒料板上的分布更加均匀，气固换热过程更加充分，有利于提高换热效率。此种结构的撒料板既可应用于固定结构撒料箱，也可应用于可调角度的撒料板。

04 生产应用

某水泥公司产量约450t/h，窑尾高温风机转速830r/min，生料 80um筛筛余平均值 17%，斗式提升机 电流 319A，喂煤量 30.4t/h，头尾煤比例 35%：65%，采用新结构撒料板对其C2平板撒料板进行了改造。改造前后燃煤热值基本相同，撒料板改造前后的运行数据对比如表1所示。

将 C2撒料板安设在 CD3连接风管上，对比撒料板更换前后 C4出口到C3出口的温差变化。技改前，CD3 温差 141.5℃；技改后，CD3温差 145℃，换热温度增加了3.5℃，证明此项改造有效提升了换热效果。

换热效率的提高意味着更多的热量被有效传递至料层中，可有效提高能源利用效率，减少能源浪费。改造后，降低了水泥熟料烧成过程中所需的燃料量，节约了燃料消耗，提高了水泥熟料生产线生产能力。

05 结语

本文分析了预热器撒料板结构对气固换热的影响，传统的平直撒料板结构已不能满足现代水泥熟料烧成工艺的要求，而扇形撒料板及伞骨型导流板的设计能够进一步增加物料的分散效果，提高气料之间的换热效率。生产实践表明，改进后的撒料板增加了撒料板的曲折程度，增加了物料的抛撒高度和分布面积，从而提高了换热效率；同时，合理的气流分布也有助于提高换热效率。新结构撒料板能够有效解决物料抛撒不均的问题，且结构简单、易于制作安装、调试，具有实际应用前景。

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作者：徐学慧，安徽海螺川崎装备制造有限公司

来源：《水泥技术》2024年2期