篦冷机风量如何调节

篦冷机风量该如何调节

【中国水泥网】作者:齐砚勇单位: 【2010-12-13】

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