风口形式等。
③为扩大内筒当量直径，内筒改为偏心或靴型，使气流向下流动，进一步降低阻力损失。
④改进旋风筒下料口结构，变换锥体角度，提高其分离效率。
⑤改进旋风筒旋流方式，使气流切向进入，避免筒内气流折流，减少阻力损失。
5.3.1洪堡型预热器
洪堡型预热器是生料粉与热烟气进行同向热交换的设备，一般由四级或五级旋风筒组成。最上级（C1）为双旋风筒，其高径比较大，以提高分离效率。其余各级为相同规格的单旋风筒，生料粉通过预热器时间为25s，在预热器中，生料粉加热至200℃~800℃，分解率可达40%左右。出窑热烟气经各级旋风筒热交换后，出预热器温度320℃左右，全窑系统阻力为4kPa，该旋风筒结构简单，在保持一定分解效率及压损时，旋风筒体积及高度较小，有利于工艺布置及减少投资，因而得到广泛应用。 洪堡型预热器特点：
①C1级筒细而高，其目的是提高分离效率，为降低阻力损失，C2～C5级矮而胖；
②进口涡旋角为270°，含尘气体进入后沿筒壁高速旋转，分离效率高； ③进口截面积大，处于内筒外侧，气流不会冲击内筒，减少阻力损失；
④旋风筒壁为涡壳形，逐步靠向内筒，气流不会受到阻碍；
⑤内筒高度是进风口高度的1/2，进风口涡旋下部锥体正好在内筒下端，含尘气流不会直接进入内筒，不影响分离效果；
⑥旋风筒锥体高度是内筒直径的2倍，角度为70°，出口尺寸大，防止下料堵塞。
5.3.2几种常用的预热器
1.天津院TC型旋风筒（图5-12）
采用三心270°大涡壳，进口区域扩大，以减少涡流阻力，进口处设有螺旋结构，将气流平稳导入后，物料在惯性离心力的作用下，提高了分离效率，进料口尺寸优化设计，减少进气流和回流相撞；入口风速降低，涡壳底边成斜面，降低筒内气流旋转速度，加大内筒直径，缩短旋风筒内气流无效行程，旋风筒高径比增大后，减少气流扰动，出风口与管道连接形式合理，减少阻力损失。系统总压降为4800±
300Pa，分离效率：C1为92～96%, C2～C4为87～88%, C5为90%以上。
2.南京院NC型旋风筒（图5-13）
结构设计上采用多心大涡壳，柱体短，高角度、高过渡连接，偏锥防堵结构，内挂片式内筒，导流板，整流器，尾涡隔离等技术。具有低阻耗（5500～6500Pa），高分离效率（C1=95%以上, C2～C5=86～92%）,低返混度。具有良好的防结拱、防堵塞性能。
3.成都院CNC型旋风筒（图5-14）
旋风筒采用三心270°仓角大偏心的涡壳结构，气流平稳导入，物料在惯性力、离心力的作用下贴壁旋转下滑，降低阻力损失，C1筒锥体和涡壳内分别设有反射锥和导流板，提高收尘效率，C2～C5内筒直径大，插入深度深（与进风口高比为0.4～0.6），降低阻力损失，内筒为鳞状挂片式的耐热铸钢，便于制作、安装和更换。进风口采用变径管，下料点距旋风筒顶部大于2m，避免低风速下物料短路，增强物料的分散和换热。旋风筒锥部设置膨胀仓，减少固气流折向，造成锥体底部物料二次飞扬，CNC旋风筒具有分离效率高，阻力损失低，操
作弹性好的特点，其分离效率：C1为96%, C2～C5为85～92%，该系统总压降为4500Pa。
5.3.3旋风预热器计算
旋风筒的计算主要取决于圆筒的断面风速，而风速及通过风量又决定其内筒直径，其它尺寸都是以外筒直径D为基准，按比例确定旋风筒各部尺寸（见
图5-15）。 D－旋风筒内径 H－旋风筒高度 H1－圆筒高度 H2－椎体高度 α－椎体倾角 β－进风口外壁倾角 a－进风口宽度 g－出料口直径 b－进风口高度 d－内筒直径 h－内筒插入深度 F－下料管直径 m－进料位置 1.旋风筒直径
D?式中：
D—旋风筒内径，m；
Q （5–15）
0.785vAQ—通过风量，m3/s； vA—断面风速，m/s。
表5–6 各级旋风筒断面风速及分离效率
旋风筒 断面风速（m/s） 分离效率（%） C1 3～4 ≥95 C2 4.8～5.5 ≥85 C3 4.8～5.5 ≈85 C4 5.4～6.0 85~90 C5 5.0～6.0 90~95 C1—分离效率最高，一般η1≥95%，降低废气中含尘量； C5—分离效率也高，一般η5≥90%，预热的生料尽量入窑内；
C4—分离效率η4一般保持在85~90%之间，以减小飞灰损失，过高会使CO2
饱和物料粘结引起堵塞；
C2，C3—分离效率在85%左右，以降低压损及旋风筒高度。 2.旋风筒高度
?总高度 H?2?D?d?K2v入?D2vA （5–16）
式中：D—旋风筒内径，m； d—内筒直径，m； vA— 断面风速，m/s； v入—入口风速，m/s；
表5–7 K2系数
旋风筒级数 K2系数 C1 0.3 C2 0.5 C3 0.5 C4 0.4 C5 0.45 ?直筒高度： H1?(K1?0.45tan?)D （5–17） ?锥体高度： H2?(D?g)tg?/2 （5–18）
旋风筒 K1=H/D α（°） H1/D=K1-0.45tgα H2/D= 0.45tgα
H1/H2?K1?10.45tg?表5–8 各级旋风筒之间的关系 C1 C2，C3 2.5～3.0 >70 1.26～1.76 1.24 1.02～1.45
≤1.8 ≥65 ≤0.84 0.97 ≤0.86
C4，C5 1.8～2.0 ≥70 0.56～0.76 1.24 0.46～0.62
3.内筒直径及插入深度
旋风筒内筒一般为圆形，管径小，带出的尘粒减少，分离效率高，但阻力增
大，通常内筒直径为旋风筒直径的55%左右。为减少烧损，便于更换，提高分离效率，内筒形式多种多样，如靴形、扇形、内挂十字形、涡流导流片等。
为将中心气体尽快排出，需适当加大内筒直径，降低内筒插入深度，内筒直径越大阻力越低，插入深度大虽然分离效率高，但阻力损失大。通常C1级旋风筒内筒插入深度h大于进风口高度b，C2～C4级旋风筒h=0.5b，C5级旋风筒h=(1/3-1/4) b，国外旋风筒内筒插入深度与进风口高度比值见表5–9。
表5–9 内筒插入深度h与进风口高度b关系
旋风筒形式 洪堡/石川岛 多波尔/三菱重工 维达格/川崎 神户/天津院 史密斯 h/b 1.4～0.71 1.2～0.62 1.12～0.46 1.1～0.48 0.67～0.24 4.旋风筒进风口形式
当进风口风速增大，压损随之增加，当风速大于20m/s时，压力损失急剧增加，分离效率反而降低，为降低阻力，一般风速取15～18m/s。进风口为矩形，宽高比a/b=0.4～0.7。C1级a/b=0.4～0.5，其余各级a/b=0.55～0.65。且多用270°的涡旋进气方式（图5-16），这样具有分离效率高、处理风量大、阻力低的特点。国外旋风筒进风口宽高比见表5–10。
表5–10 进风口宽高比
旋风筒形式 洪堡/石川岛 多波尔/三菱重工 维达格/川崎 神户/天津院 史密斯 a/b 0.71～1.0 0.62～0.68 0.61～0.60 0.51～0.55 1.15～0.9 通过试验知：a/b比值越小，旋风筒阻力越低，这是因为窄而高的进风口气流导向靠近旋风筒内壁，形成外环气流，远离内圈循环气流，降低了两气流冲撞的能量损失所致。
进口涡壳与旋风筒之间的连接形式有两种，一为等角变化，另一为等高变换（见图5-17），都在广泛应用，目前等角度变换使用较多。
5.旋风筒之间连接管道
在旋风预热器中，生料与气流热交换约80%在管道内进行。管道流速低，热交换时
间延长，传热效率低，甚至使生料难以悬浮，造成沉降积聚。若流速过大，阻力增加电耗增大。因此管道风速应保持12～15m/s为宜。为提高换热效果，近来将管道风速提高到17～19m/s。
连接管道截面积为：
FP?Q （5–19） Vp式中：
Fp—管道截面积，㎡； Vp—管道内流速，m/s； Q—单位时间通过流量，m3/s。
表5–11 旋风预热器各部位风速（m/s）
旋风筒截面风速 现在 4.8～6.0 以前 3.5～5.5 进风口风速 15～18 18～20 排出口风速 10～16 17～23 连接管道风速 17～19 12～15 表5–12 旋风筒及分解炉各部位风速（m/s）
项 目 旋风筒截面 C1 C2 TDF C3 C4 C5 C1 C2 NST C3 C4 CDC C5 C1 C2 C3 C4 C5 5.23.65 4.75 5.03 5.44 3.21 3.76 4.27 4.87 4.82 3.54 4.52 5.05 4.99 5.14 4 15.315.517.615.716.67 5 19 6 0 8 6 15.515.918.216.315.31 0 70 6 8 2 1 15.915.216.3 15.56 8 3 1 15.63 8.496 旋风筒入15.616.517.418.218.口 5 2 8 旋风筒出10.910.511.412.412.口 连接管道 9 6 5 14.114.614.615.29 4 1 15.03 8.4 3 C5～分解炉 分解炉底面 系统总压降 5650 5020 表5–13 预热器压损及分离效率对比
五级预热器 项 目 压损（Pa） 800～900 520～580 500～550 550～600 450～500 2800～3130 分离效率(%) ≥96 ≥88 ≥87 ≥87 ≥85 六级预热器 压损（Pa） 750～850 500～560 480～530 530～580 550～600 440～490 3250～3610 1400～2000 分离效率(%) ≥96 ≥87 ≥86 ≥87.5 ≥87 ≥85 C1 C2 C3 C4 C5 C6 预热器压损 分解炉管道压损 1400～2000