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℃

　　②熟料輸送及破碎：回轉窯到熟料輸送機（鏈斗或槽式）

　　③熟料熱量回收：二次風、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、供給余熱發電系統熱源

　　二、篦冷機發展歷程概述

　　1.篦式冷卻機發展歷程-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。

　　①薄料層：料層厚200~300mm；熟料快速冷卻，但存在問題多

　　②大風室供風，串風、漏風嚴重；

　　③效率低，熱回收效率45~50%；

　　④用風量大，配風量3.0~3.5Nm3/kg-cl;

　　⑤冷卻能力低，<35t/m2●d;

　　⑥用風不均勻，對操作要求高；

　　⑦漏風漏料大，易造成大梁變形，故障率高；

　　2.篦式冷卻機發展歷程-第二代

　　20 世紀70 年代初，第二代篦冷機開始應用。

　　①厚料層：料層厚450~600mm；

　　小風室供風，區域供風，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.篦式冷卻機發展歷程-第三代

　　1984年，IKN開發出第三代充氣梁篦冷機。

　　①采用高阻力充氣梁篦板，布風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%；

　　③系統配風量較小，1.8~2.4Nm3/kg-cl(2.6Max);

　　④高阻力篦板出風不與篦板平面垂直，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；

　　⑤熟料快速冷卻，冷卻效率高，適應產能大， 45~60t/m2●d;

　　⑥實際用風量小，一般1.5~2.0Nm3/kg-cl;

　　⑦密封效果較好，漏料大幅度減少，篦板使用壽命長，設備運轉可靠；

　　⑧對操作要求相對較低；

　　⑨主要問題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.篦式冷卻機發展歷程-第四代

　　史密斯公司率先開發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；

　　②熟料的推動方式采用三角截面的推桿推動；

　　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閥，可根據篦上阻力，及時調節所需阻力；⑥及時和調節所需風量, 控制簡便準確。

　　⑦模塊化設計, 節省安裝時間和費用；

　　⑧系統配風量較小，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：

　　①由于對國際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；

　　③ 風機配風情況也還不夠理想，風載負荷分布不夠合理；

　　④設備加工質量粗糙，影響冷卻效果較嚴重；

　　⑤設備安裝欠規范，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，有些甚至出現紅河；

　　⑦破碎機在冷卻機尾部，缺少最后“一把力”

　　3.2操作方面：

　　①片面追求窯頭負壓，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；

　　③用風不合理，使得驟冷效果達不到，甚至在冷卻機內結成大塊；

　　④熟料產質量波動大，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化思路

　　4.1冷卻機結構與操作優化思路

　　①布料的優化—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；

　　②合理布置“STOP”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；

　　③提高篦板加工精度和安裝水平，使冷卻機效果得到充分發揮；

　　④強化密封，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；

　　⑦第四代篦冷機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

　　⑧合理控制冷卻機余風風機抽風量，使零壓面控制在A點；

　　⑨控制前方（冷端）的篦板下壓力在32~3500Pa以上，使該部分冷卻風充分發揮作用；

　　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定，兼顧冷卻效果和熱回收效率。

　　4.2篦冷機熱能利用優化基本原則

　　①合理的二、三次風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；

　　②盡可能降低熟料溫度；

　　③提供給煤磨烘干所需的熱量；

　　④在保證二、三次風溫風量的前提條件下盡量提高余熱發電量；

　　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；

　　②一段篦床控制較高冷卻風量，保證驟冷效果；

　　③合理控制“零壓點”位置，余風風機抽風量適當控制；

　　④最后一段篦床保持一定料層厚度，提高冷卻風的利用效率；

　　4.4理想冷卻機的目標指標

　　①出冷卻機熟料溫度低于80℃；

　　②二次風真實溫度超過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;

　　④熱回收效率超過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 ：高海拔地區窯產量與當地大氣壓近似有如下關系：

　　觀點2 ：高海拔地區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地區的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。

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

　　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。