李昌勇：實現篦冷機高效運轉的途徑

　　8月21日在西安召開的2011中國水泥技術論壇--大西北水泥生產（篦冷機）研討會上，南京工業(yè)大學材料科學與工程學院研究員、碩士生導師李昌勇作了關于“實現篦冷機高效運轉的途徑”主題報告。

　　一、新型干法水泥生產線對篦冷機的要求

　　冷卻機的基本功能：

　　①熟料冷卻：1350~1400降低到室溫+65℃

　?、谑炝陷斔图捌扑椋夯剞D窯到熟料輸送機（鏈斗或槽式）

　?、凼炝蠠崃炕厥眨憾物L、三次風分別供回轉窯、分解爐燃燒器提供高溫助燃風

　　④輔助功能：為煤磨提供烘干熱源、供給余熱發(fā)電系統(tǒng)熱源

　　二、篦冷機發(fā)展歷程概述

　　1.篦式冷卻機發(fā)展歷程-第一代

　　20 世紀30 年代美國富勒公司研制成功第一臺用于水泥熟料冷卻的推動冷卻機。

　?、俦×蠈樱毫蠈雍?00~300mm；熟料快速冷卻，但存在問題多

　?、诖箫L室供風，串風、漏風嚴重；

　?、坌实?，熱回收效率45~50%；

　?、苡蔑L量大，配風量3.0~3.5Nm3/kg-cl;

　?、堇鋮s能力低，<35t/m2●d;

　?、抻蔑L不均勻，對操作要求高；

　?、呗╋L漏料大，易造成大梁變形，故障率高；

　　2.篦式冷卻機發(fā)展歷程-第二代

　　20 世紀70 年代初，第二代篦冷機開始應用。

　?、俸窳蠈樱毫蠈雍?50~600mm；

　　小風室供風，區(qū)域供風，串風、漏風明顯改善；

　　效率明顯提高，55~65%，但仍偏低；

　　系統(tǒng)配風量較大，2.5~3.0Nm3/kg-cl(3.8Max);

　　冷卻能力仍相對較低，36~42t/m2●d;

　　用風仍然不夠均勻，對操作要求很高；

　　設備可靠性較第一代顯著改善，但故障率仍偏高；

　　3.篦式冷卻機發(fā)展歷程-第三代

　　1984年，IKN開發(fā)出第三代充氣梁篦冷機。

　?、俨捎酶咦枇Τ錃饬后靼澹硷L均勻性得到較徹底改善；

　　②厚料層：一段料層厚550~650mm；熱回收效率顯著提升，達70~75%；

　?、巯到y(tǒng)配風量較小，1.8~2.4Nm3/kg-cl(2.6Max);

　?、芨咦枇靼宄鲲L不與篦板平面垂直，冷卻風能夠得到充分利用，是冷卻效果和熱回收效率均顯著改善；

　?、菔炝峡焖倮鋮s，冷卻效率高，適應產能大， 45~60t/m2●d;

　?、迣嶋H用風量小，一般1.5~2.0Nm3/kg-cl;

　?、呙芊庑Ч^好，漏料大幅度減少，篦板使用壽命長，設備運轉可靠；

　?、鄬Σ僮饕笙鄬^低；

　?、嶂饕獑栴}是活動充氣梁的密封及長期運轉的可靠性還有待進一步完善；

IKN第三代冷卻機[Page]

　　4.篦式冷卻機發(fā)展歷程-第四代

　　史密斯公司率先開發(fā)Crossbar-Cooler屬第四代篦冷機，1997年起用于水泥生產線。

　　①采用全固定冷卻篦板，上面有一層約50mm的固定冷熟料，篦板布風均勻性良好；

　?、谑炝系耐苿臃绞讲捎萌墙孛娴耐茥U推動；

　　③基本消滅了漏料和漏風；

　　④熱回收效率高，達72~76%；

　　⑤每塊篦板下設有特制的空氣自動平衡流量調節(jié)閥，可根據篦上阻力，及時調節(jié)所需阻力；⑥及時和調節(jié)所需風量, 控制簡便準確。

　?、吣K化設計, 節(jié)省安裝時間和費用；

　?、嘞到y(tǒng)配風量較小，1.6~2.2Nm3/kg-cl;

　　⑨熟料快速冷卻，冷卻效率高，適應產能大， 50~60t/m2●d;

　　實際用風量小，一般1.5~2.0Nm3/kg-cl;

　　篦板使用壽命長，設備運轉可靠；

　　主要問題是活動推桿長期運轉的可靠性還有待進一步完善；

史密斯第四代Crossbar-Cooler[Page]

各代冷卻機主要性能指標

　　三、我國當前篦冷機的基本現狀

　　1.我國篦冷機實際現狀

　　目前我國2000t/d以上生產線基本已經全部采用了第三代或第四代篦冷機，但絕大多數實際達到的指標都還不夠理想。

　　從熱回收效率看，較理想指標低5~8個百分點。

　　從實際熟料冷卻效果看，出冷卻機熟料溫度一般在100~190℃，個別高達230~280℃.

　　3.主要存在問題

　　3.1設備方面：

　?、儆捎趯H上先進技術和裝備從理論上缺乏深入研究，使得裝備水平還未達理想水平；

　　②充氣梁結構和篦板結構仍有改善提高空間；

　?、?風機配風情況也還不夠理想，風載負荷分布不夠合理；

　?、茉O備加工質量粗糙，影響冷卻效果較嚴重；

　　⑤設備安裝欠規(guī)范，精度差；

　?、摅靼迮渲们闆r等問題使得截面上料層阻力差異大，熟料冷卻不夠均勻，有些甚至出現紅河；

　?、咂扑闄C在冷卻機尾部，缺少最后“一把力”

　　3.2操作方面：

　?、倨孀非蟾G頭負壓，零壓點位置不合理；

　　②個別廠家片面考慮冷卻效果，料層控制不夠合理或波動過大；

　?、塾蔑L不合理，使得驟冷效果達不到，甚至在冷卻機內結成大塊；

　?、苁炝袭a質量波動大，操作與之不適應，導致冷卻和熱回收效果變差；

　　四、冷卻機結構與操作優(yōu)化思路

　　4.1冷卻機結構與操作優(yōu)化思路

　?、俨剂系膬?yōu)化—采用“變通”的梯形布料，必要時采用側向空氣炮，保證布料盡量均勻；

　?、诤侠聿贾谩癝TOP”篦板，使各斷面料層阻力盡可能均勻，減少短路氣流出現的可能性；

　?、厶岣唧靼寮庸ぞ群桶惭b水平，使冷卻機效果得到充分發(fā)揮；

　?、軓娀芊?，尤其是風室之間的密封，減少“竄風”現象；

　　⑤進一步合理配風，提高驟冷效果，既改善熟料質量，又能防止熟料結塊；考慮采用“高壓⑥段高風量，低壓段適當低風載負荷”的風機分配，充分改善冷卻效果；

　?、叩谒拇骼錂C需要設法解決推動棒高溫耐磨性問題和推動棒下面熟料過于密實的問題

　?、嗪侠砜刂评鋮s機余風風機抽風量，使零壓面控制在A點；

　?、峥刂魄胺剑ɡ涠耍┑捏靼逑聣毫υ?2~3500Pa以上，使該部分冷卻風充分發(fā)揮作用；

　　盡可能避免噴水；

　　采取措施，盡可能保證熟料產質量和料層厚度的穩(wěn)定，兼顧冷卻效果和熱回收效率。

　　4.2篦冷機熱能利用優(yōu)化基本原則

　?、俸侠淼亩⑷物L溫及風量是新型干法線高效運行的重要基礎，也是冷卻機首先需要重點保證的；

　?、诒M可能降低熟料溫度；

　?、厶峁┙o煤磨烘干所需的熱量；

　?、茉诒ＷC二、三次風溫風量的前提條件下盡量提高余熱發(fā)電量；

　　⑤二次風溫度高，三次風溫也比較高，冷卻機熱回收效率也得以提高；

　　⑥除溫度外，二、三次風量更需要得到保證。

　　4.2.2二次風溫度與冷卻機熱回收效率的關系

　　4.3冷卻機操作優(yōu)化原則

　　①一段篦床厚料層操作，提高二、三次風溫，利于改善燃燒，降低燒成熱耗；

　?、谝欢误鞔部刂戚^高冷卻風量，保證驟冷效果；

　?、酆侠砜刂啤傲銐狐c”位置，余風風機抽風量適當控制；

　?、茏詈笠欢误鞔脖３忠欢蠈雍穸?，提高冷卻風的利用效率；

　　4.4理想冷卻機的目標指標

　?、俪隼鋮s機熟料溫度低于80℃；

　?、诙物L真實溫度超過1200℃，三次風溫度超過980℃，二、三次風量充分滿足要求；

　　③冷卻風量低于1.4Nm3/kg-cl;

　?、軣峄厥招食^80%.[Page]

　　5.海拔高度對水泥生產的影響

　　5.1海拔高度對水泥生產的影響

　　海拔高度與大氣壓：

　　海拔高度與氣溫：海拔越高，氣溫越低。

　　海拔高度與氣體密度：近似用氣體狀態(tài)方程計算。

      海拔高度與水的沸點：近似每高1000m，沸點下降3度。

　　5.2海拔高度與汽化熱：

　　5.3海拔高度與碳酸鈣分解溫度、分解熱：

　　5.4海拔高度與回轉窯窯產量的關系如何？

　　觀點1 ：高海拔地區(qū)窯產量與當地大氣壓近似有如下關系：

　　觀點2 ：高海拔地區(qū)窯產量與當地大氣壓近似有如下關系：

　　觀點正確與否？待評價

　　5.5海拔高度對熟料生產的影響

　　對風機性能的影響：影響風壓（近似與大氣壓力成正比）相對應電機功率則會明顯降低。

　　對預熱器影響：若結構尺寸不變，則風量、風速增加為1/Kp倍.阻力損失隨之增大，適應的熟料產能顯著降低。

　　對分解爐的影響：若結構尺寸不變，則風量、風速增加為1/Kp倍.阻力損失隨之增大，煤粉燃燒時間減少為常規(guī)地區(qū)的Kp倍，眼燃燒效果變差而使適應的熟料產能顯著降低。

　　5.6海拔高度對熟料冷卻機系統(tǒng)的影響

　　對冷卻風機的影響：風機風壓按Kp比例降低；標況風量也按Kp比例減少，風機功率降低。風機需根據冷卻所需的標況風量和風壓來加大風機的風量與風壓。

　　對收到系統(tǒng)塵系統(tǒng)及管道的影響：重點考慮因Kp對風量及系統(tǒng)阻力造成的影響。

　　對窯頭余風風機的影響：同樣風機需根據冷卻所需的標況風量和風壓來加大風機的風量與風壓。

　　對篦板設計的影響：可以按照等動能原則進行篦縫尺寸的設計。