篦式冷却机

篦式冷却机发展历程-第三代
• 1984年，IKN开发出第三代充气梁篦冷机
– 采用高阻力充气梁篦板，布风均匀性得到较彻底改善； – 厚料层：一段料层厚550~650mm；热回收效率显著提升，达 70~75%； – 系统配风量较小，1.8~2.4Nm3/kg-cl(2.6Max); – 高阻力篦板出风不与篦板平面垂直，冷却风能够得到充分利用， 是冷却效果和热回收效率均显著改善； – 熟料快速冷却，冷却效率高，适应产能大， 45~60t/m2●d; – 实际用风量小，一般1.5~2.0Nm3/kg-cl; – 密封效果较好，漏料大幅度减少，篦板使用寿命长，设备运转可 靠; – 对操作要求相对较低； – 主要问题是活动充气梁的密封及长期运转的可靠性还有待进一步 完善；
篦式冷却机发展历程-第一代
• 20 世纪30 年代美国富勒公司研制成功第一台用 于水泥熟料冷却的推动冷却机
– 薄料层：料层厚200~300mm；熟料快速冷却，但存在 问题多 – 大风室供风，串风、漏风严重； – 效率低，热回收效率45~50%； – 用风量大，配风量3.0~3.5Nm3/kg-cl; – 冷却能力低，<35t/m2 d; – 用风不均匀，对操作要求高； – 漏风漏料大，易造成大梁变形，故障率高；
篦式冷却机：随着分解炉的开发使用，使NSP窑比SP窑的产
量提高了一倍，因多筒冷却机不能抽取三次风供分解炉用燃 烧空气，而逐渐被淘汰，从而开发出了篦式冷却机。
单筒冷却机
单筒冷却机的优缺点：
单筒冷却机结构简单，运转可靠，热效率较高， 无废气收尘处理；但冷却机内高温熟料不能骤冷，出 冷却机熟料温度较高，散热损失较大，不适应大型窑 的配套，因而随着多筒冷却机的出现，特别是篦式冷 却机的兴起，单筒冷却机逐渐被替代。
第二代 “厚料层篦冷机”，料层厚度：400-500mm，单位面积负荷
35t/m2.d，为与NSP窑产量相适应，篦冷机由第一代发展到了第二代，结构上取消 进料口的导料装置，窑和篦冷机的中心线根据卸料偏心和物料粒度离析进行了偏离； 为提高推动效率，篦板厚度增加到130mm；为减少漏料，将篦板长缝改为均面圆孔； 将篦板支承在横梁上，篦板下风室隔板焊在固定篦板支承梁上，大大加强了风室间 的密封，可以调节各风室的风量和风压，提高了熟料冷却效率。
IKN第三代冷却机
篦冷机-结构
篦冷机内部分区及功能实现：
窑下料区：从窑掉下的高温熟料落到这个区域 热回收区：从这个区域出来的冷却风将送入窑、预热器
余热回收区（WHR区）：从这个区域出来的冷却风用于发电
后续冷却区：从这个区域出来的冷却风就是废气
• 三代冷却机的技术关键在于： • 1〉采用“高阻力篦板”，使得冷却风穿过料层 时，减小物料粒径和料层高度对冷却效果的影响； • 2〉采用“充气梁”技术，把大风室冷却变成小范 围的通风冷却，强化了熟料冷却，提高热回收利 用率； • 3〉采用“斜面固定床”技术，减少了热端篦板的 损坏，提髙了热回收效率。
第四代冷却机：料层厚度：800-1000mm，单位面积负荷 44t/m2.d，随着对热效率和低维护成本要求的提高，在第 三代篦冷机的基础上研发出了CP的η冷却机和Polysius多 轨道梁冷却机为代表的第四代篦冷机。
第三代冷却机诞生背景
• 上世纪70年代后普遍采用的第二代篦式冷却机经常会出现 热端篦板烧坏、 料层偏薄〔一般热端料层厚度在400〜 500mm〕，由于粗细料离析（回转窑出料 所具有的特征〉 作用，篦床上串风严重，从而造成热回收效率不髙，设备 故障率 频繁。随着域分解技术的发展日趋成熟及市场激烈 的竞争对大型化及能源消耗等 方面愈来愈高的要求，提高 热回收效率、设备可靠性和大型化的要求越来越迫切。 • 1983年德国人karlaon wedel提出了通过提高篦板阻力可以 有效地改善篦 床上由于粗细料离析而出现冷却风不均现象， 并申请了 “高阻力篦板”的专利。在《zement kalk gips》 杂志上详细地阐述了高阻力篦板的实验结果，1984年 德 国IKN公司取得授权并开发了世界上第一台以“高阻力篦 板”为主要特征的 第三代推动篦式冷却机。
推动篦式冷却机，根据篦床的特点，又可分为 水平式、倾斜式、复合式、组合阶段式四种。
冷却机主要功能及发展
篦板和篦床结构是篦冷机最重要的部件，
它决定了篦床的料层厚度，也就决定了篦床单 位面积产量，同时它决定了供风系统和热回收
效率，一、二、三、四代篦冷机产品发展主要
表现在篦板和篦床的结构的改进。
篦式冷却机（骤冷式冷却机）
冷却机主要功能及发展
篦式冷却机发展：
第一代“薄料层篦冷机”，料层厚度：180-185mm;单位面积负荷小于
20t/m2.d；篦冷机中心线与回转窑中心线一致，考虑窑口卸出熟料偏心以及物料粒 度离析问题,需安装导料装置，容易烧损和磨损，达不到均匀布料的作用；篦板厚 度55-60mm，间隙3-5mm,磨损严重、漏料严重；活动篦板行程100mm，篦板支承在纵 梁上，每个篦床有许多活动纵梁，无法分隔风室，密封较差，冷却风机压力很低， 一般一室在6000Pa左右，二室在5000 Pa左右，导致产量非常低。
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自从19世纪末，人们为了降低熟料温度，提高热回收效率、提高设备可 靠性，将第一台单筒熟料冷却机应用于水泥回转窑系统。此后，为进一步达 到这一 目的，1910年德国Krupp Cruson公司开发了多筒冷却机；1930年德 国Polysius公司在发明了立波尔窑基础上开发了回转篦式冷却机，随后不久美 国Allis Chalmers公司又推出了震动式篦式冷却机。Franz Muler在1936年获得 了第一个推动篦式冷却机的专利，在1937年Fuller公司获得了第一个许可证， 并制造 了第一台推动篦式冷却机，从此推动篦式冷却机在水泥行业中扮演者 极为重要的 角色。 直到20世纪70年代预分解窑出现以后，对三次风、二次风的温度有了较 高的要求，推出了第二代篦式冷却机，随着第二代冷却机的日趋成熟，在与 筒式冷却机的竞争中取得了绝对优势。20世纪80年代，随着烧成燃料价格的 不断攀升，以提高热回收效率为主要目的，以高阻力篦板为主要特征的第三 代推动式篦冷机应运而生，由于其在热效率、可靠性等多方面具体显著优点， 迅速在世界 范围内得到广泛应用，出现了第三代篦冷机独领风骚的时代。20 世纪末，为了 解决冷却机漏料问题和进一步提高冷却机热回收效率，国际上 推出了所谓第四代冷却机。从目前国际上对第三代和第四代篦式冷却机实际 使用效果和综合经济效益来看，第三代和第四代篦式冷却机各具特色。
普通多筒冷却机的优点是： 构造简单，不需另设传动装置，电耗较低，无废 气污染。 普通多筒冷却机的缺点是： 冷却筒与窑连体，窑头胴体承受的机械负荷很大， 从而限制了多筒冷却机冷却能力的进一步提高及在大 型窑上的应用。且处于高温下的下料弯头容易损坏， 造成漏风漏料，冷却筒散热损失大，热效率仅 55~65%，入窑二次空气温度一般比单筒冷却机低， 出冷却机熟料温度一般在200~300℃。
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篦式冷却机发展历程
冷却机主要功能及发展
篦式冷却机发展：
第三代“空气梁高效篦冷机”：料层厚度：600-800mm
，单位面积负荷44t/m2.d，采用高阻力篦板，进料口篦板
已改为固定阶梯篦板，因为篦板阻力较高，有利于熟料层 均匀透过冷却空气，提高冷却效率，篦床横梁改用空气梁
通风，冷却效率进一步提高。
（回收的热量约1250～1650kJ/kg熟料） (4)作为输送设备：输送水泥熟料
熟料必须进行冷却的主要原因是：
回收高温熟料的热量，用以预热助燃空气，改善燃
料燃烧过程，节约能源。
熟料急冷有利于水泥强度的发挥，增强水泥抗硫酸
盐性能，改善安定性，提高水泥质量。
冷却熟料，确保输送和储存熟料设施的安全运转。 熟料急冷后，易磨性得到改善，有利于粉磨。
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该冷却机基本解决了篦板漏料问题，冷 却用风量少，冷却效果基 本与第三代冷却机持平，但是它的缺点也是显而易见的, 主要缺点是： 1〉 机械上由干推动棒的驱动由风室穿过篦板,并做长距离的直线 运动,这种直线运动左右、上下偏差很小,因此密封要求很高，致使实 际应 用时密封件的寿命制约了冷却机的运转率； 2〉 该冷却机的机械自动控风系统是釆用配重块和通风阻力的平衡 来实 现的,一种配重块对应干一定的风量,也就是说,该冷却机存在经 济产量，超过或低干该产量,从而不能保证冷却效果。特别是在目前 中国水泥行业，熟料产量普遍都超产比较多,从而造成该冷却机不能 适应，而出现熟料溫度异常偏高; 在热回收效率方面，由于该冷却机的料层与第三代冷却机相近， 因此热回收效率并没有显著提高。 该冷却机单位面积负荷为42 t/d.m2左右,单位装机风量为 2.7Nm3/kg左右,热效率为74〜75%冷却风机单位装机功率为8.0 kWh/t 左右。
冷却机的发展： 单筒冷却机：1890年世界上出现第一台冷却机-单筒冷却机，
把回转窑冷却带截下来成为单筒冷却机，结构上类似于回转 窑,工作原理是通过逆流传热，以及通过内部扬料板等装置 使物料布满整个筒体横截面对流换热。
多筒冷却机：约30年后，开发出了多筒冷却机，配置用于SP
窑，一般有9-10个的冷却筒配置在窑筒体周围，每个冷却筒 通过弯管与窑筒体相连接，并通过两个支架支承在窑筒体延 长段上，工作原理与单筒冷却机基本相同。
三、篦式冷却机 篦式冷却机是一种骤冷式冷却机。 出窑熟料进入冷却机后，在篦板上铺成一定厚度的 料层，鼓入的冷空气，以相互垂直的方向穿过篦床上运 动着的料层使熟料得以骤冷。根据冷却机篦子的运动方 式，篦冷机可分为回转式、振动式、推动式三种。 60年代后，回转式与振动式篦冷机已很少被采用。
目前世界水泥行业采用的推动篦冷机，以美国富勒公司的富勒型为最多。
水泥熟料煅烧热工过程中，预热、烧成和冷却是 三个不可分割的工艺环节。
熟料冷却机是水泥回转窑不可缺少的重要配套设备。
水泥熟料冷却机
1、水泥熟料冷却机的功能与作用： (1)作为工艺设备：它承担对高温熟料的骤冷任务，骤冷可以阻止 水泥熟料中矿物晶体的长大，特别是阻止C3S晶体Fra Baidu bibliotek长大，还可 以使液相凝固成玻璃体，使MgO及C3A大部分固定在玻璃体内， 提高水泥熟料的活性，防止β -C2S向rC2S的转变。 (2)作为热工设备：冷却水泥熟料，并对入窑二次风，入炉三次风 的加热升温任务，有利于燃料的着火和预燃、 (3)作为热回收设备：对出窑熟料携带出去的大量热焓进行回收。
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篦式冷却机发展历程
篦式冷却机发展历程-第二代
• 20 世纪70 年代初，第二代篦冷机开始应用
– – – – – – – 厚料层：料层厚450~600mm； 小风室供风，区域供风，串风、漏风明显改善； 效率明显提高，55~65%，但仍偏低； 系统配风量较大，2.5~3.0Nm3/kg-cl(3.8Max); 冷却能力仍相对较低，36~42t/m2 d; 用风仍然不够均匀，对操作要求很高； 设备可靠性较第一代显著改善，但故障率仍偏高；
BMH充气梁冷却机
国内的部分第三代篦冷机
第四代冷却机诞生背景
目前我们所称的第四代冷却机有两种形式，一种是史 密斯公司推出的以不漏料和棒式推动为代表的推动棒式冷 却机；另一种是CP公司的以提高热效率、不漏料为代表的 列进篦式冷却机
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推动棒式冷却机
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上个世纪末，美国富乐公司开发并推出了新型推动棒式冷却机，后被史密 斯 公司购并。该冷却机的主要目的是避免篦床漏料和摸块化设计和安装，同 时釆用 自动控风装装实现了改善分风不均现象。这种冷却机将篦板的往复运 动改成了推 动棒的往复运动，通风篦板成为了固定式，从而可以做到篦板不 漏料，篦板磨损小，另外它釆用了机械式自动控风系统，可以做到在生产中 可以联系自动提供固定的冷却风量。
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第三代冷却机诞生后，经过不断地改 进和优化， 其技术性能和设备可靠性得到 了显著提高，满足了水泥 大型化、高运转率、高热效率的要求。 • 各国公司（如IKN、CP、洪堡、史密 斯、波力鸠斯 等）都推出了自己的第三代 冷却机，我国从90年代开始， 也纷纷推出了第三代冷却机，在我国推出第三代冷却 机 时，有些公司并没有完全理解第三代冷 却机关键技术路 径和精细化的关键技术， 使得其冷却效果不尽如人意。 • 第三代冷却机单位面积负荷为40〜50t/d.m2，单位 装机风量为2.4〜2.7 Nm3/kg左右，热效率为74〜75%，冷 却风机单位装机功率为5.5〜7.5kWh/t。
出回转窑的水泥熟料进入篦式冷却机后在器内的壁 板上铺成一定厚度的料层，鼓入的冷空气垂直地穿过壁 床上运动着的料层使水泥熟料骤冷。
推动篦板由固定篦板和活动篦板相间排列所组成。 篦板要求耐热、耐磨，其上有许多缝或圆孔，使得从下向上 鼓入的冷却空气能够垂直地通过熟料层。 活动篦板在传动装置的带动下成排地位于固定篦板之间，沿 前后方向作水平的往复运动，将熟料推向前进。