水泥厂新型篦冷机与新型生产线的探讨

目录

水泥厂新型篦冷机与新型生产线探讨 (1)

一、前言 (1)

二、目的： (1)

1. 为社会创造更高价值。 (1)

2. 大幅度降低能耗至： (1)

三、理论依据 (2)

1. 换热效率和热效率 (2)

2. 新式立式冷却机的换热方式 (2)

3. 重大革新——立式冷却机 (2)

4. 熟料理论热耗 (4)

5. 理论上降低熟料标准煤耗30kg可行性分析 (5)

6. 理论上降低熟料电耗至40度可行性分析 (7)

7. 对比 (10)

四、新生产线设计计算 (12)

1. 回转窑产量 (12)

2. 立式冷却机设备选型 (14)

五、总结 (15)

本文所说的立式篦冷机是上世纪80年代中国普遍盛行的小水泥厂的立窑移植的篦冷机，众所周知立窑盛行之时我国上万条生产线的立窑在运行，是成熟的设备。在2010年左右盛行的JT窑，更是直径扩大到了7m以上日产可达2000t/d，取其直径Φ6.4m是完全可行的。总体投资要远远低于现有的生产线投资。

罗茨风机选型是根据章鼓现有的设备中选的，是完全可行的设备，也可以改为4台磁悬浮鼓风机，更是省电，省维护费用。

假若按照全世界每年30亿吨熟料的产量，年节约9000万吨的煤耗，电要节省300亿度。可见节能减排降低温室效应，是利国利民、利于世界人民的好事。

新的生产线对现有生产线技术改造，但是在创新思维的基础上嫁接的成型设备，是生产线工艺创新，是对既有设备的再利用，无疑是颠覆性的技术革命。

水泥厂新型篦冷机与新型生产线探讨

一、前言

对水泥生产而言，最大的成本在于煤耗，一般情况煤耗占据熟料生产总成本的1/3。而国家倡导节能是一个永恒的话题，也是今后企业发展的大趋势。

近年来，在行业、大企业的垄断下、造成行业利润虚高，使得不少僵尸企业死而复生。大部分水泥企业在高利润的诱惑下，更是强调台时产量而非能耗的降低。虽然不少企业在节能降耗上不断探索，创新性的技术也如雨后春笋纷至沓来，但是大型的颠覆性的技术革命仍然是没有出现。而本人经过几十年的工作实践经验，加之近十年来的不断研究，终于在篦冷机环节找到了颠覆性的技术——立式冷却机。

正如西南科技大学教授齐砚勇对中国水泥网所说：“放眼全国，水泥企业在窑尾预热器、分解炉上的改造基本没有问题，尽管这些模块的效率还存在一定的提高空间，但大部分水泥企业都达到了较好水平。目前窑系统的效率、产量、煤耗、电耗等升级压力大多集中在窑头，而窑头最关键的设备就是篦冷机”。篦冷机是新型干法水泥生产中的重要一环，其工作的好坏不仅直接对整个窑况的稳定运行起着至关重要的作用。同时还影响着热量的回收，余热发电以及熟料的能耗和设备的整体运行。

通过计算可知窑内煅烧的化学反应过程需要的热量是总热耗中很少的一部分，如果回收效果好，需要的热量更少。同时二三次风温提高越高，烧成温度的提高越容易，煅烧需用的煤耗也越低。也有计算认为：二、三次风温每提高100度，就能降低标煤耗4kg。所以说窑系统最终的低耗、优质、高产，现阶段最关键的就是篦冷机，而现设计的立式冷却机恰恰是解决这一问题的关键节点。

新式立式冷却机的使用，通过的适量的冷却风量可以得到可控的、最高的二三次风温，极大地提高了热量的回收利用，会大大提高回转窑热效率、同时还能够有效提高设备运转率和降低运行维护费用。

二、目的：

1.为社会创造更高价值。

积极响应国家及国际社会节能减排号召。

2.大幅度降低能耗至：

(1)热耗降低至80kg/t熟料以内；

(2)电耗降低至40度/t熟料以内。

三、理论依据

1.换热效率和热效率

要想找到理论依据首先要明白换热效率和热效率。

换热效率：是指热交换的效果，也为传热效率。因温度差而产生热量从高温物料向低温介质的转移。

热效率：是指热能的利用效率，就是指熟料冷却后回收的热量利用效果。

原推动式篦冷机料层一般控制在600-800mm左右，不管是高温段物料或者是低温段物料，都是经过常温风在大致相同厚度的料层下冷却后回收。由于常温风和熟料换热时间短，换热效果也就差，加之冷却回收后的废气温度从100°-1200°C不等，大部分的低温废气经过窑头发电设备换热后经窑头排风机排出，甚至篦冷机尾部低于200度的废气不得抛弃。所以回收后的热效率就差。

2.新式立式冷却机的换热方式

新式的立式冷却机恰恰就避免了以上这些缺点。由于常温风首先进入低温区，被熟料换热吸收热量后又去冷却上一层地更高温的熟料，风作为冷却的介质温度又被提升，一层又一层，最终经过很多级循环后作为介质的风，被冷却至接近于出窑熟料的温度——1300度以上。

由于冷却风风温高，换热效率好，换热后的冷却风更有利于回转窑全部利用，会大大增加热效率。

3.重大革新——立式冷却机

立式冷却机顾名思义——相比较现有的推动式篦冷机它是立式的，嫁接于立窑的形式。初步设想：

(1)料层厚换热时间长，换热效果好。

立式冷却机料层厚度可以大于5m以上，是现代篦冷机800mm料层的6倍以

上。5000t/d线对比如下：

日产5000t/d熟料线，现有配置篦下风量为609720m³，篦冷机有效冷却面积为140m2，料层厚度为800mm。冷却时间（1350°至80°C）40分钟。然而冷却风穿透料层的时间却很短。

a.计算原篦冷机冷却风风在料层中停留的时间

t=L/（V/t1/S）

T—在料层中停留的时间；

L—料层厚度；

V—配置风量

t1—秒

t=800mm÷（609720m³÷3600s÷140m²）=0.8m/1.20976m=0.66s

b.计算新式冷却机熟料在冷却机的停留时间

假若日产5000t/d生产线，配置立式冷却机，配置冷却风量为300000m³，选横截面积为38.465（φ7m）。

公式：38.456m2*4m（有效高度）*1.45t（熟料密度）/268t熟料台时=0.83小时

冷却时间（1350°至80°C）50分钟（不过料层厚度可以调整，冷却时间也可调整）。

c.计算新式冷却机风在料层中停留的时间

T=4m÷（300000÷3600s÷38.465²）=4m÷2.158m=1.853s。

即：风在料层中停留的时间立式冷却机是 1.853s/0.66s=2.8，是原推动式篦冷机的2.8倍，换热效果会大大提高。

(2)增加冷却风室

增加冷却风室，细碎物料可形成吹浮，吹浮冷却效果更佳。

立式冷却机在篦子下部增加了下料空间，在下料孔下部留出9.56m³的空间，当物料从篦孔下落后遇到下部吹上来的高压风气流，大块物料减缓下落时间，小块细碎物料甚至被吹浮在空间中延长了换热时间，提高了换热效果同时也大大提高了冷却效果。