李昌勇：實(shí)現(xiàn)篦冷機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的途徑

　　8月21日在西安召開的2011中國水泥技術(shù)論壇--大西北水泥生產(chǎn)（篦冷機(jī)）研討會(huì)上，南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院研究員、碩士生導(dǎo)師李昌勇作了關(guān)于“實(shí)現(xiàn)篦冷機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的途徑”主題報(bào)告。

　　一、新型干法水泥生產(chǎn)線對(duì)篦冷機(jī)的要求

　　冷卻機(jī)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(zhuǎn)窯到熟料輸送機(jī)（鏈斗或槽式）

　　③熟料熱量回收：二次風(fēng)、三次風(fēng)分別供回轉(zhuǎn)窯、分解爐燃燒器提供高溫助燃風(fēng)

　?、茌o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(jī)發(fā)展歷程概述

　　1.篦式冷卻機(jī)發(fā)展歷程-第一代

　　20 世紀(jì)30 年代美國富勒公司研制成功第一臺(tái)用于水泥熟料冷卻的推動(dòng)冷卻機(jī)。

　?、俦×蠈樱毫蠈雍?00~300mm；熟料快速冷卻，但存在問題多

　?、诖箫L(fēng)室供風(fēng)，串風(fēng)、漏風(fēng)嚴(yán)重；

　?、坌实?，熱回收效率45~50%；

　?、苡蔑L(fēng)量大，配風(fēng)量3.0~3.5Nm3/kg-cl;

　?、堇鋮s能力低，<35t/m2●d;

　?、抻蔑L(fēng)不均勻，對(duì)操作要求高；

　?、呗╋L(fēng)漏料大，易造成大梁變形，故障率高；

　　2.篦式冷卻機(jī)發(fā)展歷程-第二代

　　20 世紀(jì)70 年代初，第二代篦冷機(jī)開始應(yīng)用。

　?、俸窳蠈樱毫蠈雍?50~600mm；

　　小風(fēng)室供風(fēng)，區(qū)域供風(fēng)，串風(fēng)、漏風(fēng)明顯改善；

　　效率明顯提高，55~65%，但仍偏低；

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

　　冷卻能力仍相對(duì)較低，36~42t/m2●d;

　　用風(fēng)仍然不夠均勻，對(duì)操作要求很高；

　　設(shè)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(jī)發(fā)展歷程-第三代

　　1984年，IKN開發(fā)出第三代充氣梁篦冷機(jī)。

　?、俨捎酶咦枇Τ錃饬后靼?，布風(fēng)均勻性得到較徹底改善；

　?、诤窳蠈樱阂欢瘟蠈雍?50~650mm；熱回收效率顯著提升，達(dá)70~75%；

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

　　④高阻力篦板出風(fēng)不與篦板平面垂直，冷卻風(fēng)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(yīng)產(chǎn)能大， 45~60t/m2●d;

　?、迣?shí)際用風(fēng)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(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠；

　?、鄬?duì)操作要求相對(duì)較低；

　?、嶂饕獑栴}是活動(dòng)充氣梁的密封及長期運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性還有待進(jìn)一步完善；

IKN第三代冷卻機(jī)[Page]

　　4.篦式冷卻機(jī)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(jī)，1997年起用于水泥生產(chǎn)線。

　?、俨捎萌潭ɡ鋮s篦板，上面有一層約50mm的固定冷熟料，篦板布風(fēng)均勻性良好；

　?、谑炝系耐苿?dòng)方式采用三角截面的推桿推動(dòng)；

　?、刍鞠麥缌寺┝虾吐╋L(fēng)；

　?、軣峄厥招矢?，達(dá)72~76%；

　　⑤每塊篦板下設(shè)有特制的空氣自動(dòng)平衡流量調(diào)節(jié)閥，可根據(jù)篦上阻力，及時(shí)調(diào)節(jié)所需阻力；⑥及時(shí)和調(diào)節(jié)所需風(fēng)量, 控制簡(jiǎn)便準(zhǔn)確。

　?、吣K化設(shè)計(jì), 節(jié)省安裝時(shí)間和費(fèi)用；

　?、嘞到y(tǒng)配風(fēng)量較小，1.6~2.2Nm3/kg-cl;

　　⑨熟料快速冷卻，冷卻效率高，適應(yīng)產(chǎn)能大， 50~60t/m2●d;

　　實(shí)際用風(fēng)量小，一般1.5~2.0Nm3/kg-cl;

　　篦板使用壽命長，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠；

　　主要問題是活動(dòng)推桿長期運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性還有待進(jìn)一步完善；

史密斯第四代Crossbar-Cooler[Page]

各代冷卻機(jī)主要性能指標(biāo)

　　三、我國當(dāng)前篦冷機(jī)的基本現(xiàn)狀

　　1.我國篦冷機(jī)實(shí)際現(xiàn)狀

　　目前我國2000t/d以上生產(chǎn)線基本已經(jīng)全部采用了第三代或第四代篦冷機(jī)，但絕大多數(shù)實(shí)際達(dá)到的指標(biāo)都還不夠理想。

　　從熱回收效率看，較理想指標(biāo)低5~8個(gè)百分點(diǎn)。

　　從實(shí)際熟料冷卻效果看，出冷卻機(jī)熟料溫度一般在100~190℃，個(gè)別高達(dá)230~280℃.

　　3.主要存在問題

　　3.1設(shè)備方面：

　?、儆捎趯?duì)國際上先進(jìn)技術(shù)和裝備從理論上缺乏深入研究，使得裝備水平還未達(dá)理想水平；

　?、诔錃饬航Y(jié)構(gòu)和篦板結(jié)構(gòu)仍有改善提高空間；

　　③ 風(fēng)機(jī)配風(fēng)情況也還不夠理想，風(fēng)載負(fù)荷分布不夠合理；

　　④設(shè)備加工質(zhì)量粗糙，影響冷卻效果較嚴(yán)重；

　?、菰O(shè)備安裝欠規(guī)范，精度差；

　　⑥篦板配置情況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(xiàn)紅河；

　?、咂扑闄C(jī)在冷卻機(jī)尾部，缺少最后“一把力”

　　3.2操作方面：

　　①片面追求窯頭負(fù)壓，零壓點(diǎn)位置不合理；

　　②個(gè)別廠家片面考慮冷卻效果，料層控制不夠合理或波動(dòng)過大；

　?、塾蔑L(fēng)不合理，使得驟冷效果達(dá)不到，甚至在冷卻機(jī)內(nèi)結(jié)成大塊；

　　④熟料產(chǎn)質(zhì)量波動(dòng)大，操作與之不適應(yīng)，導(dǎo)致冷卻和熱回收效果變差；

　　四、冷卻機(jī)結(jié)構(gòu)與操作優(yōu)化思路

　　4.1冷卻機(jī)結(jié)構(gòu)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(shí)采用側(cè)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(xiàn)的可能性；

　?、厶岣唧靼寮庸ぞ群桶惭b水平，使冷卻機(jī)效果得到充分發(fā)揮；

　　④強(qiáng)化密封，尤其是風(fēng)室之間的密封，減少“竄風(fēng)”現(xiàn)象；

　　⑤進(jìn)一步合理配風(fēng)，提高驟冷效果，既改善熟料質(zhì)量，又能防止熟料結(jié)塊；考慮采用“高壓⑥段高風(fēng)量，低壓段適當(dāng)?shù)惋L(fēng)載負(fù)荷”的風(fēng)機(jī)分配，充分改善冷卻效果；

　?、叩谒拇骼錂C(jī)需要設(shè)法解決推動(dòng)棒高溫耐磨性問題和推動(dòng)棒下面熟料過于密實(shí)的問題

　　⑧合理控制冷卻機(jī)余風(fēng)風(fēng)機(jī)抽風(fēng)量，使零壓面控制在A點(diǎn)；

　　⑨控制前方（冷端）的篦板下壓力在32~3500Pa以上，使該部分冷卻風(fēng)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(chǎn)質(zhì)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(jī)熱能利用優(yōu)化基本原則

　?、俸侠淼亩?、三次風(fēng)溫及風(fēng)量是新型干法線高效運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，也是冷卻機(jī)首先需要重點(diǎn)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(fēng)溫風(fēng)量的前提條件下盡量提高余熱發(fā)電量；

　?、荻物L(fēng)溫度高，三次風(fēng)溫也比較高，冷卻機(jī)熱回收效率也得以提高；

　　⑥除溫度外，二、三次風(fēng)量更需要得到保證。

　　4.2.2二次風(fēng)溫度與冷卻機(jī)熱回收效率的關(guān)系

　　4.3冷卻機(jī)操作優(yōu)化原則

　?、僖欢误鞔埠窳蠈硬僮?，提高二、三次風(fēng)溫，利于改善燃燒，降低燒成熱耗；

　?、谝欢误鞔部刂戚^高冷卻風(fēng)量，保證驟冷效果；

　　③合理控制“零壓點(diǎn)”位置，余風(fēng)風(fēng)機(jī)抽風(fēng)量適當(dāng)控制；

　?、茏詈笠欢误鞔脖３忠欢蠈雍穸?，提高冷卻風(fēng)的利用效率；

　　4.4理想冷卻機(jī)的目標(biāo)指標(biāo)

　　①出冷卻機(jī)熟料溫度低于80℃；

　　②二次風(fēng)真實(shí)溫度超過1200℃，三次風(fēng)溫度超過980℃，二、三次風(fēng)量充分滿足要求；

　?、劾鋮s風(fēng)量低于1.4Nm3/kg-cl;

　?、軣峄厥招食^80%.[Page]

　　5.海拔高度對(duì)水泥生產(chǎn)的影響

　　5.1海拔高度對(duì)水泥生產(chǎn)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(jì)算。

      海拔高度與水的沸點(diǎn)：近似每高1000m，沸點(diǎn)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(zhuǎn)窯窯產(chǎn)量的關(guān)系如何？

　　觀點(diǎn)1 ：高海拔地區(qū)窯產(chǎn)量與當(dāng)?shù)卮髿鈮航朴腥缦玛P(guān)系：

　　觀點(diǎn)2 ：高海拔地區(qū)窯產(chǎn)量與當(dāng)?shù)卮髿鈮航朴腥缦玛P(guān)系：

　　觀點(diǎn)正確與否？待評(píng)價(jià)

　　5.5海拔高度對(duì)熟料生產(chǎn)的影響

　　對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響：影響風(fēng)壓（近似與大氣壓力成正比）相對(duì)應(yīng)電機(jī)功率則會(huì)明顯降低。

　　對(duì)預(yù)熱器影響：若結(jié)構(gòu)尺寸不變，則風(fēng)量、風(fēng)速增加為1/Kp倍.阻力損失隨之增大，適應(yīng)的熟料產(chǎn)能顯著降低。

　　對(duì)分解爐的影響：若結(jié)構(gòu)尺寸不變，則風(fēng)量、風(fēng)速增加為1/Kp倍.阻力損失隨之增大，煤粉燃燒時(shí)間減少為常規(guī)地區(qū)的Kp倍，眼燃燒效果變差而使適應(yīng)的熟料產(chǎn)能顯著降低。

　　5.6海拔高度對(duì)熟料冷卻機(jī)系統(tǒng)的影響

　　對(duì)冷卻風(fēng)機(jī)的影響：風(fēng)機(jī)風(fēng)壓按Kp比例降低；標(biāo)況風(fēng)量也按Kp比例減少，風(fēng)機(jī)功率降低。風(fēng)機(jī)需根據(jù)冷卻所需的標(biāo)況風(fēng)量和風(fēng)壓來加大風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)壓。

　　對(duì)收到系統(tǒng)塵系統(tǒng)及管道的影響：重點(diǎn)考慮因Kp對(duì)風(fēng)量及系統(tǒng)阻力造成的影響。

　　對(duì)窯頭余風(fēng)風(fēng)機(jī)的影響：同樣風(fēng)機(jī)需根據(jù)冷卻所需的標(biāo)況風(fēng)量和風(fēng)壓來加大風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)壓。

　　對(duì)篦板設(shè)計(jì)的影響：可以按照等動(dòng)能原則進(jìn)行篦縫尺寸的設(shè)計(jì)。