篦冷机风量该如何调节

篦冷机风量该如何调节

•摘要:

随着新型干法水泥生产方式在国内水泥企业的普遍推广，水泥生产过程中的能源消耗也在逐步降低。出篦冷机熟料温度（冷却效果）直接与熟料质量相关。篦冷机各段风量分配不好，不仅影响入窑二、三次空气温度，对双压型余热发电的发电量影响巨大。本文主要讲解下篦冷机风量如何调节的问题。

随着新型干法水泥生产方式在国内水泥企业的普遍推广，水泥生产过程中的能源消耗也在逐步降低。事实上，由于能源价格的不断上涨，能量消耗占生产成本的比重越来越大，能量利用率的高低决定了企业在未来市场竞争中的优劣。出篦冷机熟料温度（冷却效果）直接与熟料质量相关。高温熟料不能及时冷却，会造成A矿含量减少，晶体粗大，易磨性变差，抗硫酸盐性能降低。熟料冷却的好坏对水泥粉磨工序的影响很大。如果篦冷机各段风量分配不好，不仅影响入窑二、三次空气温度，对双压型余热发电的发电量影响巨大。

世界上第一台熟料冷却机是1890年出现的单筒冷却机，20世纪40年代才出现篦式冷却机。推动式篦式冷却机是在与其它类型的篦冷机的竞争中，适应了生产大型化的发展趋势，而成为当代预分解窑配套的主要产品。推动式篦冷机经过了三代的更新，目前国内外已经开始使用第四代推动棒式篦冷机，目前国内普遍应用的第三代控制流篦冷机很难适应于粉料增加，燃料热值变低，有害杂质含量波动大等情况。由于熟料的细粉数量增加，造成阻力篦板和物料的沿程阻力增加，同时由于物料的离析作用增强，造成阻力篦板的抑制作用降低，从而再次产生吹穿现象，红河现象增加，二次风温度和三次风温度降低。

本文着重就控制流篦冷机有关风量配置方面的问题给予讨论，为解决篦冷机使用过程中存在的问题提供思路。

1 风量配置与温度间的关系

提高二次风和三次风温度，提高煤粉的燃烧效率，缩短火焰长度，从而提高烧成带温度，即提高出窑熟料温度。事实上从热交换的角度考虑，在篦冷机内风量一定时，熟料和冷风的热交换，应尽可能增加热交换时间和热交换面积，因此采用厚料层操作是提高篦冷机换热效率的基础。假定熟料温度只是位置x的函数，这样整个问题可简化为一维问题求解，篦冷机冷却物料的过程可以近似地用下面的数学公式来描述。

式中t0——为冷却空气温度，即室温；

ω——为在x处单位时间，单位面积上的通风量。

B——为篦床在x处的有效冷却宽度。

K——与传热系数有关的比例常数。

C——为熟料比热。

A——为窑单位时间熟料产量。

根据上述公式计算5000t/d的新型干法水泥生产线采用推动式篦冷机的温度分布状况，表1为篦冷机的风量配置情况，表2为计算结果，

表1为篦冷机的风量配置情况

从表2中可以看出熟料温度在第一段下降速度最快，同时一段的温度最高，而第三代篦冷机大部分采用一段为二次风和三次风的来源地，这样有利于提高二次风和三次风温度，而剩余的热量得利用，现在普遍存在有两种方式分别为：一段取风和二段取风。从理论计算可知，一段取风显然更经济。

上述计算是依照出窑熟料温度1300℃计算的，由此可知，第二段的高温气体，与第三段的低温气体，采用梯级利用的方式，即高温二段气体用于产生过热蒸汽，而低温的第三段废气用于加热水，或者在低温段提高蒸汽温度。为双压系统锅炉的运行创造了客观条件。

根据上述计算结果，为了充分利用篦冷机的余热，余热发电应该采用双压汽轮机，因为双压系统可使相对高温热源产生较高参数的蒸汽，使相对低温热源(100～210℃烟气) 产生较低参数的蒸汽，使能量分布优化，系统充分吸收低参数热量，发出更多的电能。对于火力发电，为了提高热力循环系统效率，一般应尽量提高主蒸汽参数，而对于水泥窑纯低温余热发电，主蒸汽参数的选取取决于水泥窑排放废气的温度，应尽可能接近废气温度，考虑传热温差和受热面的经济性，一般有10～15℃的温差。而主蒸汽压力的选取则要多方面斟酌，例如某项目选取l.7MPa，330℃，对于l.7MPa的主蒸汽，其饱和温度为204℃，因换热温差的存在，烟气产生主蒸汽后，余热锅炉排出烟气温度在210℃以上，主蒸汽压力选择得越高，产生主蒸汽后的烟气排出温度越高。这样主蒸汽压力的选取，对210℃以下烟气余热利用有重大影响。这对于窑尾预热器(SP)是合适的，因为210℃左右以下的烟气热量还要用于原料烘干。但对于窑头篦冷机(AQC)来说，是不经济的，因为210℃以下的热量排放掉，不仅造成能源浪费，还对环境产生了热污染。根据我国的实际情况及技术水平，AQC的排气温度在90～100℃是合适的，这样造成100～200℃之间热量的利用成为问题，根据分析这部分热量占总废热量的17％～20％。为了有效地利用这部分热量，采用双压系统，高压主蒸汽(参数为1.7MPa，330℃)吸收350℃以上的烟气热量，低压系统蒸汽(参数为0.45MPa，165℃)可以吸收l00～210℃之间的烟气热量。

当然，为尽可能利用余热，提高余热利用率，也可以再设置一级或多级压力，通过定量分析计算，对上述余热，使用三压后，只比双压多发几十千瓦电，而系统造价却要增加一百多万元，技术经济性较差，系统会更复杂。同理，多压的技术经济性更差。因此，对水泥厂中低温余热来说，双压技术是比较合适的。

2 风量配置与热效率的关系

2.1篦冷机热效率的计算

第三代推动式篦冷机采用空气梁供风技术提高了篦冷机的热效率，减少了单位熟料的用风量,二次风温和三次风温均有所提高，这对窑系统的燃料燃烧产生很大的影响，同时也优化了篦冷机本身的性能。要保证篦冷机的正常运行并发挥其优势，节省能耗，必须根据不同

的情况和特点需要进行合理的配风,而配风设计需以篦冷机的热平衡计算为依据,表3是根据某5000t/d新型干法水泥生产线的篦冷机，假定篦冷机表面散热固定时的热平衡计算表，其中单位冷却风量为1.02Nm3/㎏熟料，计算出的篦冷机效率为83.9%。

表3 5000t/d新型干法水泥生产线的篦冷机热平衡计算

表4 篦冷机热平衡计算

表4为单位熟料配风量为1.25 Nm3/㎏时的篦冷机热平衡计算过程，此时的篦冷机计算的热效率为82%，对比表3可以发现，配风量的变化很小，因此只考虑调整二次风温度和

三次风温度，结果表明，篦冷机的冷却效率却降低很快。而实际生产过程中配风量的变化不仅会降低二次风和三次风的温度，更重要的是增加排风量从而携带更多的热量进入大气，造成热量损失变大和风机排风量增大电耗增加。

2.2 生产例证

实际生产情况也证明了上述理论计算的正确性，表5所示为篦冷机改造前后的参数变化，表6为改造获得的结果，从表5可以看出，改造后冷却风机的风量，风机功率以及风压，较改造前都有一定程度的增加，风量的配置增加较少，而表6的结果表明：篦冷机系统总风量与推算的数值相差不大；出篦冷机熟料温度也接近推算的数值。而窑的二次风温比原来的平均900℃提高了将近200℃，冷却机出口风温下降90℃。

2.3 第四代篦冷机

篦冷机冷却效果的提高应该是一个综合指标，第三代和第四代篦冷机已进步到把篦冷机的综合指标作为评价指标。正常运转的篦冷机，其产量、二次风温、三次风温、废气温度、出料温度等指标应该是都处于正常状态, 过分强调某一个指标，而忽视其他指标是不科学的。冀东磐石水泥公司3 000t/d第四代篦冷机出现废气温度高和出料温度高等现象, 其原因就

是篦冷机本身不平衡所致。改进措施: 优化配料和系统操作, 改善熟料粒度；提高风量, 尾

部风室增加风机, 且将尾部篦板上的调节阀都摘掉, 增大风量。因此采用第四代篦冷机能够全面实现熟料冷却的较多目标，这与第三代推动式篦冷机有了根本区别。

上世纪90年代末出现的SF交叉棒式篦冷机, 改变了传统的推动篦板推料的概念, 利用篦上往复运动的交叉棒来输送熟料, 使篦冷机的机械结构简化、固定的篦板便于密封, 熟

料对篦板的磨蚀量小, 没有漏料,篦下不需设置拉链机, 降低了篦冷机的高度, SF交叉棒式

篦冷机的另一特点是每块篦板下设置机械气流调节器(MFR) (图1) , 该调节器的原理是根据料层上不同部位的颗粒大小不均和料层厚度不均造成气体透过料层不均时, 机械气流调节

器根据阻力大小来调节, 自动调节阀板的角度, 从而确保气流透过料层, 使料层上的熟料得

以冷却, 由于每一块篦板下面均设置机械气流调节器, 其控制范围可以准确到每一块篦板

的面积, 使冷风能够均匀地透过每一块篦板上的料层, 从而确保整个篦床面上熟料冷却均匀。

图１机械气流调节器(MFR)