2.3 篦冷機性能的優化改造

2.3.1 確定改造重點

由于在篦冷機淬冷區，高溫熟料可以在極短時間內被急驟冷卻，使水泥熟料的早期強度和水化性能等品質得到改善。而后冷區的冷卻速度不會對熟料質量產生影響。因此，有效提高驟冷區冷卻效果是篦冷機冷卻技術的關鍵。優化篦冷機作為熱回收設備的功能，使熾熱熟料進入篦冷機后，在實現驟冷的同時提高熱回收效率，將入窯二次風溫提高到1100℃以上、入分解爐三次風溫達到950℃左右。對促進回轉窯及分解爐內的燃料燃燒，熱工制度優化，降低熟料燒成能耗會起到巨大作用。

但在實際生產中，很多企業篦冷機沒有達到上述目標。二次風溫長期在1000℃上下波動。這種情況的發生，影響因素固然很多，但主要與淬冷區的風量匹配有關。

在此需順便指出，要保證二、三次風溫達到目標要求，就必須保證溫度測量的準確性。因此，對測量二、三次風溫的熱電偶測點位置的選擇非常重要，可見圖3。測點的熱電偶均應由上而下垂直懸掛，要避免因為受火焰的直接幅射而影響測量的準確性。

在篦冷機內，淬冷區熟料冷卻用風量必須與入窯爐的二、三次風保持平衡。并保持窯尾與窯頭風機拉風的平衡，才能使窯頭始終處于微負壓狀態。這個狀態的形成，是熟料冷卻鼓入風和窯頭、尾拉風共同作用的結果。在三組風之間形成了一個“零壓區”。

零壓區之前空氣，不管溫度高低，都由窯頭罩進入窯、爐內。零壓區之后的空氣，用于原煤烘干或作余熱發電利用后排出。淬冷區冷卻風機配置不合理，采用厚料層操作時風機的壓力不夠。甚至因為不當的操作方法等原因，都會導致實際生產中“零壓區”位置的飄移。

所以優化篦冷機性能，對篦冷機的改造，首先應該從淬冷區開始。篦冷機進出風示意圖見圖4。

2.3.2 淬冷區冷卻風量的匹配

熟料落入篦冷機后，在移動多長的距離之內完成急冷是合理的，可以通過計算得出。現依一臺Φ4.8×74m預分解窯篦冷機淬冷區的冷卻風機配置情況，分析風機匹配的合理性。該回轉窯實際生產能力為6000t/h。系統供風需求情況見表1。篦冷機設備配構成情況見表2。

由表2可知，按回轉窯實際產量6000t/d，計算篦冷機配置的總冷卻風量為2.25 Nm3/kg-cl。當熟料熱耗為 800×4.182kJ/kg-cl時，扣除一次風和分解爐噴煤管的風量，計算得入窯爐的合計風量為241525Nm3/h。但由表1可以看出，篦冷機高溫區一段1～3室的9臺風機總冷卻風量僅為230640 Nm3/h，滿足不了窯爐系統對二、三次風的需求。

并且，由于篦冷機在三、四室之間設置了檔風墻，增大了窯尾風機向二段篦床（中溫段）拉風的阻力。生產過程中，因為一段篦床供風滿足不了窯爐用風的需求，采用高溫風機強拉風操作，造成窯頭、窯尾及三次風入爐負壓值的升高。二、三次風溫長期低于1000℃運行，且波動不穩，對窯內正常煅燒和燃料消耗都造成很大影響。

由此可以看出，篦冷機淬冷區的冷卻用風量，并不是由冷卻熟料的用風量決定的，而是取決于窯、爐 對二、三次風的需求量，淬冷區的冷卻用風量必須滿足窯爐系統對二、三次風的需求，這是淬冷區冷卻風量匹配時需要明確的基本原則。

2.3.3 淬冷區風機風壓的選取

提高二、三次風溫度，可以提高煤粉的燃燒速率，提高燒成帶熱力強度；從而提高出窯熟料溫度，形成熟料煅燒系統有效熱利用的良性循環。是提高熱交換效率，節能降耗的前提。事實上，從熱交換的角度考慮，在篦冷機內風量一定時，熟料和冷卻風的熱交換，應盡可能增加交換時間和交換面積。因此，采用厚料層操作  是提高篦冷機換熱效率的基礎。第三代篦冷機熱回收區的料層厚度一般要求控制在800mm左右。

但是，厚料層操作勢必造成篦床阻力的升高，尤其是熟料結粒不好，細粉數量增加時，阻力篦板和物料的沿程阻力增加，冷卻風機風壓不足，氣流就無法有效地穿透細料層，導致篦冷機高溫段 “紅河”的產生。因此，第三代篦冷機對冷卻風機風壓的要求較高。必須保證在各種條件下都具備克服系統阻力的能力。

式中：

γ——空氣密度，kg/m3，取1.293 kg/m3；

      g——重力加速度，m/s2，取9.8m/s2；

     hi——各風室熟料層厚度，mm；

     υn——通過篦板孔風速，m/s，在高溫區≈40m/s；

     υi——各風室冷風通過料層風速，m/s；

    各風室風壓設計選型：P=1.5ΔP

在此需強調指出，雖然根據設備選型計算，篦冷機一室風機風壓在11kPa左右，就能夠滿足系統對風壓的要求。但在實際生產過程中，由于窯況波動、細粉料多，物料離析等因素的影響，高溫段物料會經常發生吹不透的情況。導致入窯、爐的二、三次風供風不足。為扭轉這種不正常的狀況，很多企業都有意識的提高了進料口區的風壓配置，將風壓加大到12kPa以上，并收到良好的使用效果。

因此，許多使用第三代篦冷機的企業都提出，對于三代機的配風原則應該趨向于“高風壓，低風量”。某廠的高溫段風機改造后風機匹配情況見表3。該廠篦冷機的改造方案，只對進口區冷卻前端五排固定篦板的兩臺風機進行了改造。

由表3可見，為滿足加厚篦冷機料層的需要，改造時，除了補充前端五排固定篦板冷卻風量外，還重點考慮了風機壓頭的提高。風機改造后，總風量增加了10200m3/h；風壓增加了約500Pa，達到了12kPa左右。在改造方案實施過程中，只購置了AFL9-38冷卻風機一臺，替換了原中間空氣梁的57.06冷卻風機。并將換下的57.06風機用作了57.07風機。全部改造費用僅約花費5萬元。改造項目完成后，將篦床料層厚度由原來的600mm提高到800mm。入窯二次風溫度提高了100℃以上，出篦冷機熟料可不見紅料，溫度降低到100~150℃，余熱發電量增大了約500kW/h。改造前后系統熱工參數變化情況見表4。

2.3.4 其他部分的優化

（1）落料端固定床的優化

常用的方法有：將固定床部分的篦板按“行”排列組合，形成幾個獨立的行單元。對篦板分組采用充氣梁供風。特別是在考慮到落料的離析現象后，細料端的風機壓力調高一些，以求得冷卻效果一致；同時，增加“脈動流量”控制閥，在行的方向上，形成控制流。或者將篦板按“列”排列組合，采用多臺參數不同的風機供風。同時按照不同列的排列位置，采用“脈動流量”控制閥分列供風；形成縱向控制流的工況。這種結構可以有效的產生急冷，并且控制“紅河”的產生；自從出現了篦板下面安裝空氣平衡閥的技術之后，有的企業將篦冷機高溫落料端的篦板下面也安裝了平衡閥。并將其組合成一個風室，由一臺風機供風。依靠平衡閥保證每塊篦板上的通風量是與熟料冷卻效果匹配的。這種結構，一般只需一臺風機。

（2）落料端后面篦床的優化

對于高溫落料端后面篦床的優化改造，目前意見各不相同。有些企業，把改造的重點放在了篦床結構上，討論采用第三代充氣梁還是第四代推動棒好的問題。當然，一個好的結構誰都喜歡。但問題的關鍵是這些結構對實現目標的作用，以及投資的多少，才是采用的依據。由于現在使用的第三代充氣梁篦冷機，在全面考慮長度、寬度方向的料層阻力和料溫分布規律后，能夠比較合理的劃分冷卻區域。并能根據冷卻工藝、產量、料層和溫度分布，有針對性地配以可以調節的冷卻風，因此，對一室以后活動篦床的優化改造，應以選擇合理的篦板形式、恰當調整冷卻風機的性能匹配，采用新型密封材料和技術，加強風室密封和風閥鎖風為重點。當然，也并不排除采用第四代篦冷機的篦床結構，以達到一勞永逸的效果。

（3）篦板制作與形式的優化

隨著制造技術的進步，推動式篦冷機已經開發出耐磨復合篦板；采用了激光技術加工篦板縫隙。現在篦冷機的篦板是鑄造成形，篦板篦縫在2~3mm，尺寸再縮小就很難控制了。采用激光加工技術后，若篦縫能達到1mm左右，冷卻效果將會更好。有的篦板采用環形噴咀，改善了氣流的方向和分布；有的開發商還在開發帶二次料層的篦床等其它結構形式的篦床，以改善冷卻效果。充分展示了第三代篦冷機廣闊的應用前景。

（4）熟料破碎改為輥式破碎機

目前5000t/d熟料生產線第三代篦冷機的熟料破碎，已開發使用輥式破碎機，同錘式破碎機比較，輥式破碎機具有以下明顯優勢：電耗低：輥式破碎機比錘式破碎節電約50%。

振動?。狠伿狡扑闄C轉速低，因而振動較小，且不會類似錘式破碎機引起揚塵，并可取消原篦冷機尾部的鏈條鏈幕。

磨損小、工作壽命長：隨著技術發展，耐磨材料的成功運用，輥子輥套具有良好的耐磨性、磨損小，其輥子的工作壽命是錘式破碎機錘頭的4~5倍。

出料粒度控制均勻：輥子輥套的磨損小，輥縫誤差變化極微。

通過調整輥間距來調整出破碎機熟料的粒度，可方便控制熟料在一個比較均勻、集中的粒度范圍內。

破碎能力強：較小熟料顆粒直接從輥縫中落下，其余熟料通過輥子借助摩擦力和重力的作用咬入破碎腔內，使其受到擠壓和磨削作用達到破碎效果；輥式破碎機對直徑比較大的熟料塊具有出人意料的破碎效果，主要歸因于輥子表面凸凹不平的輥齒，大塊熟料被輥齒層層剝掉，而不同于錘式破碎機將其打碎，且輥齒套設計成統一規格，互換性強。

具有自動過載保護功能及不同模式的破碎組合：每個輥子可實現單獨驅動，當破碎腔進入不可破碎的鐵塊或其它硬物時，輥子出現過載跳停并反轉，試圖努力破碎，若仍無法破碎時，只需人工前往取出鐵塊或其它硬物即可繼續運轉，此過載保護良好的保護了輥齒，減少了維修工作量，提高了使用壽命。

5000t/d熟料生產線，輥式破碎機一般配套4個輥子，綜合國、內外如CP公司、天津院、海螺川崎等的熟料輥式破碎機，集中了幾種不同模式組合如下（見圖5）：

 ①前3個輥子按熟料的輸送方向運行，最后一個輥子反向；

 ②相鄰兩個輥子轉向相反組成一個破碎單元；

 ③前2輥子同向，后2輥子同向，但前2輥子與后2輥子反向。

（待續）

作者：劉仁德

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