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1、1篦篦式式冷冷却却机机第一节篦篦式式冷冷却却机机的的作作用用及及特特点点熟料冷却机是水泥回转窑的重要配套设备。没有相应的高效冷却机，就不可能有高效的回转窑。人们往往单纯地将冷却机看成是冷却熟料的设备，而没有看到它是水泥熟料生产过程中对工艺制度和节能降耗影响很大的工艺设备。水泥熟料生产过程中预热、煅烧和冷却是三个不可分割的重要环节。冷却机的作用可概括为以下三个方面：1、回收热量，预热二次空气：冷却机是利用冷空气与高温熟料接触进行热交换，使熟料冷却，而空气被加热，作为二次空气送入回转窑内，供燃料燃烧之用，二次空气含的热量越多，或者在同样发热量的情况下可降低燃料消耗量，使回转窑热耗降低。2、将从回转
2、窑卸出的高温熟料（约1300左右）冷却至尽可能低的温度，便于输送和熟料的储存。3、高温熟料经急速冷却后，特别是从出窑1300和 525两个温度下要急速冷却易磨性得到改善，有利于粉磨、熟料急速冷却还可阻止熟料矿物晶体的发育，有利于水泥强度的发挥。同时可提高其抗硫酸盐溶液浸蚀能力，有利于水泥成品的长期安定性。 篦篦式式冷冷却却机机的的优优点点如如下下：1.可使熟料急冷：篦式冷却机较单筒及多筒冷却机冷却物料温度低，一般是环境温度 +60，特别是它可迅速的使物料温度从1200降到 300以下。熟料的冷却速度影响着熟料中的晶体与液相量之间的比例，当熟料缓慢冷却时熟料的所有成分几乎都形成晶体；当熟料急速冷
3、却时就会使晶体的形式受到限制而使部分液相凝固成玻璃态。熟料的冷却速度对制成水泥的安定性也有影响，因水泥的安定性决定于方镁石晶体（氧化镁）的大小，而方镁石晶体的大小又决定于熟料的冷却速度，熟料冷却愈快，其形成的方镁石晶体愈细小。熟料中的矿物晶体阿利特晶体也影响水泥的水化和强度，急冷的熟料保持细小的阿利特晶体从而产生较高的水泥强度。因急冷熟料的液相比例较高，且它的矿物晶体较小，使急冷熟料的粉磨比慢冷熟料要容易得多，此外，熟料急冷还能使水泥的抗酸盐性能得到增强。见图1-1。图 1-2。22. 适用各种窑型：篦式冷却机因它独特的结构适用于各种类型的回转窑，特别是窑外分解窑。近年来，随着悬浮预热器的发展
4、及预分解窑的问世，回转窑的产量大大提高，同时对冷却机也提出了更高的要求，一方面要求提高入窑二次空气的温度，由过去的600-700提高至 900-1000，另一方面要求降低进入窑内的二次空气量，这对筒式冷却机是一个很大的矛盾。同样，分解炉的使用，必须从冷却机中抽取三次空气，这一点对筒式冷却机来说也是较困难的。而篦式冷却机完全能满足上述要求。此外，供应原料烘干和煤粉烘干所需的热空气也可从篦式冷却机中抽取。因此在计算干法生产线全过程的热经济指标时，篦式冷却机可取得最低的综合能耗。当篦式冷却机配置在湿法生产线上时，由于篦式冷却机中的热空气不能被充分地利用，其综合能耗相对较高。随着回转窑规格的增大，单位
5、容积产量成倍地提高，与回转窑相比，筒式冷却机的体积也大为增加，如单筒冷却机由过去比窑体小，发展到比窑体大，如2000t/d 窑体为 4/4.440m，而所配单筒冷却机为4.8/5.345m。见表 3-1。同样，对多筒冷却机来说也发生了深刻的变化。早年的多筒冷却机其冷却筒体只有回转窑直径的1/3，长径比约为4-6，而新型的多筒冷却机其冷却筒的直径占回转窑直径的1/2，且长径比达10 左右。见表3-2，如此之大的冷却筒体。使窑头筒体的机械负荷过重，从而限制了多筒冷却机冷却能力的进一步提高和在大型回转窑上的应用。而篦式冷却机完全能适应大型化和高产量的需要，目前篦式冷却机的产量已达10000t/d。3
6、便于自动化控制 篦式冷却机配有三元自控系统，三元自控系统包括：调控稳定的料层厚度以利于热熟料冷却，热回收和篦床保护的篦速控制系统。维持稳定的冷却风量，保证冷却效能和保护篦床的风量控制系统。调节冷却机排风机风量以稳定窑头负压，保持入窑二次风量稳定的窑头负压控制系统。图 1-1图 1-23当然，篦式冷却机与筒式冷却机相比也存在着一些缺点，如：造价较高，操作管理复杂，电耗高等等。目前有关科技人员正在积极研究，力争克服上述缺点。历年回转窑用单筒冷却机的比较 表 1-1年代191019361940196019711977窑的规格 xL(m)2x304x423.3/2.85x603x604.6x684/4
7、.4x40窑的产量(t/d)9068025030020002500冷却机规格 xL(m)1.4x173x28.652x23.32.3x234.4/4.8x464.8/5.3x45史密斯公司生产的多筒冷却机系列 表 1-2规格筒数(个) 筒径(米) 筒长(米)10 1.5 13.210 1.65 13.210 1.8 13.810 1.8 16.410 1.95 19.810 1.95 19.810 2.1 22.810 2.25 22.810 2.25 26.410 2.4 29.010 2.55 32.0窑产量（吨/日）900110013501550190022502600300034504
8、0004600第二节 篦式冷却机的基本构造和工作原理篦式冷却机由上壳体、下壳体、篦床、篦床传动装置、篦床支承装置、漏料锁风装置、熟料破碎机及集中润滑装置等组成,另配若干台风机。图2-1,2所示为篦冷机的典型构造图。4图 2-1 篦冷机的典型构造图出窑热熟料经窑口卸落到篦冷机的热端篦床上，被倾斜10并作往复运动的活动篦板推向卸料端。热熟料在被推送的过程中受来自篦下各冷风室的冷却风的连续冷却 .在篦床末端 ,小块熟料通过栅条装置落入篦冷机下方的熟料输送机中;大块熟料则被快速回转的熟料破碎机的锤头所击碎并被抛射回篦床上再冷却,这样反复打击直至块度小于25mm 之后 ,落入机下熟料输送机.熟料在冷却过
9、程中由于篦板的推动和冷却风的吹动作用,部分细小熟料通过篦板上的小孔和篦板间的缝隙漏入篦下各冷风室中,再通过冷风室底板下的漏料锁风阀漏入机下料槽内,由漏料拉链机拉走,汇入篦冷机下熟料输送系统中.篦冷机应用厚料层冷却原理,按篦床上料层的厚度和温度分布规律,将篦下冷风室合理地分隔成若干独立的密封室,并按各室对应的篦床料厚、料温，考虑其冷却和热回收的需要，选配具有适宜的风量和风压的冷却风机。高温、厚料区采用高压风机；中低温、较薄料层区段采用中压风机。在篦冷机热段区段，料层厚，温度高，高压冷却风由下而上渗透红热厚料层时对热熟料起强烈的淬冷作用，同时通过充分的热交换吸收大量的热量，离开料层时已成高温空气。
10、其中温度最高部分(约 1000)作为二次风入窑；另一部分(约 700)作为三次风去窑尾分解炉，还有一部分热风(约 450)作为烘干用，通过热风口抽出去原料或煤的烘干系统。这三部分热风的利用构成篦冷机的热回收。5冷却熟料后未被利用的热风一般不应超过 240，因它含有较多熟料粉尘，所以作为余风排放时应进行收尘处理。图 2-2 篦式冷却机的内部结构图篦冷机均安装控制系统，实行三元控制，即篦床推动速度控制、冷却风机风量控制和窑头负压控制，以保证高效和安全操作。根据不同生产情况篦床分一段和多段，一般情况篦床的分段是同产量成正比的。产量在 1000t/d 以下的通常就是一段篦床，产量在10003000t/
11、d 之间的篦床分为 23 段，产量在30004000t/d 或以上的篦床可以分为34 段。各段篦床都配有单独的传动机构并可分别调整其运行速度。多段篦床的第一段，或单段篦床的前部均做成倾斜式篦床，篦床的斜度根据经验一般采用35，如篦床斜度过高，物料前进的速度往往大于篦板往复推动的速度，物料在篦床上会发生倾斜，致使物料的冷却失控。但水平篦床也有其缺陷，因篦床前部是高温区，料层厚度达 600mm 左右，而篦板推料面的高度只有60mm，当高温物料连在一起时，篦板在料层底部徒劳地往复运动，而物料层并不动或运动的很慢，这样篦板就有被高温物料烧坏的危险。篦板的尺寸为302410mm，除相互重叠部分，每块篦板
12、的有效面积为30232397546mm2=0.0975 m2。篦板上开有直径约10mm 的园孔数十个，通风面积一般为篦板有效面积的10%以下。每块篦板用 T 型螺栓固定在支承梁上，这种安装形式可在篦床下方便的更换篦板，见图2-3，图 2-4。6_ 图 2-3 篦板 图 2-4 篦板可在篦床下更换的示意图第三节 篦冷机的工艺布置要点篦冷机作为窑系统的重要组成部分，自身结构复杂，相关主、辅机设备又多，土建结构施工复杂，所有这些都构成工厂设计中工艺布置的特殊困难。所以在做工艺设计时要特别注意下列事项：1. 篦冷机对窑中心线的横向偏置量(S)运转中窑内物料顺转向偏于窑内一侧，使窑口下料点相对窑中心线有
13、一个偏移量S(见图 3-1)。窑径越大，转速越高，S 越大。因为SF 窑比相同内径的SP 窑转速高，所以其S 比 SP 窑的大。图 3-1 相对窑的横向偏置 图 3-2 相对窑口的定位为了使进料端布料均匀，冷却机中心线应对准下料点，即中心线相对窑中心线偏置一个距离 S，以免进料端物料偏堆一侧，造成冷风短路、局部过热而烧坏篦床。表 3-1 为我国不同窑型的回转窑与篦冷机中心的偏移距离.7篦冷机与回转窑中心间距 表 3-1窑直径 (m)33.23.54分解炉窑间距 S (mm)405435508660其他窑间距 S (mm)3353804585852. 篦冷机端墙相对窑口热态工作点的定位热态窑的中
14、心线与窑口护圈端面的交点称为窑口热态工作点(HP)。为使热熟料从窑口卸落后，在篦床热端端墙附近相对纵向仅有三排篦板的第一室形成较均匀的纵向厚料层，要求做工艺布置时从窑口热态工作点到篦冷机端墙有一个适当的间距 X(见图 3-2)。X 过大则料层前厚后薄；X 过小则前薄后厚。两种不均匀的纵向料层都易引起高压风从薄料区穿透而形成冷却风短路，导致厚料区缺风、过热，严重时会烧坏篦板，造成严重事故。小的X 值还易造成含有液相的红热熔融料在篦冷机端墙粘结，形成“雪人 ” 。X 值与窑的直径和窑速有关。显然按几何关系计算，窑径D 越大，窑口 HP 点对应有较大的 X 值；按运动关系，窑速越快，在窑中翻滚前进的
15、熟料离开窑口时的前冲惯性也越大，故也影响X 值。3. 正确处理窑头罩与篦冷机的连接，尽量减小窑口至篦床的落差。篦冷机与窑头罩的连接有两种形式。1000t/d 规模的为平口连接，而2000t/d 及以上规模用的等大型篦冷机则采用约10的斜口连接。斜口连接可降低高度，减小熟料从窑口到篦床面的落差。从图3-3 相同规格的窑和篦冷机不同接口型式的比较中可清楚的看出，斜接口的熟料落差比平接口小H 的距离。这对于大型窑来说，可有效地减小大块熟料对篦床的冲击作用，结构也较紧凑。图 3-3 窑头罩与篦冷机不同接口形式的尺寸比较4. 三次风口布置要求目前从篦冷机抽三次风去分解炉有两种方法。最常见的是在尽量靠近窑
16、头的上8壳体处开一斜接三次风口(见图 3-4a)；另一方法是篦冷机上不开三次风口，让二、三次风一起进入加大的窑头罩，然后通过窑头罩上的特设三次风口抽三次风 (见图 3-4b)。图 3-4 三次风口的布置5. 篦冷机篦床的布置为了获得更好的热交换效果，以较少容积的二次空气携带更多的热量进入回转窑，篦冷机的高温区应比低温区要有厚得多的熟料层，以获得更高的二次空气温度。如何在高温区得到厚料层，而在低温区取得相对较低的料层呢？目前的方法是改变篦床的宽度，即使篦床前窄后宽。因回转窑的下料量是不变的，以一定的速度铺在前端较窄的篦床上，此处篦床宽度较窄而料层较厚。随着移动到下一段篦床时篦床变宽，料层随之变薄。有些篦冷机配置有盲板，即固定和固定化的篦板，其目的也是要改变篦床的宽度。盲板的数量和位置根据生产的实际情况可以灵活布置和调整，使之形式由窄到宽逐渐
