消除篦冷機(jī)熟料“紅河”的有效途徑

　　熟料冷卻設(shè)備是水泥熟料生產(chǎn)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備之一，它不僅起著熟料冷卻的作用，而且還要向窯內(nèi)輸送熱量（燃燒用空氣），它對(duì)熟料質(zhì)量及燒成系統(tǒng)節(jié)能降耗起著決定性的作用。

　　從上世紀(jì)30年代中期第一臺(tái)篦冷機(jī)誕生至今，隨著熟料燒成技術(shù)的進(jìn)步，篦冷機(jī)技術(shù)也不斷發(fā)展，先后已登上了四個(gè)臺(tái)階，即生產(chǎn)了第一、第二、第三、第四代篦冷機(jī)。

　　目前國(guó)內(nèi)正在運(yùn)行的新型干法熟料生產(chǎn)線(xiàn)，大都超過(guò)設(shè)計(jì)能力20%左右。縱觀(guān)這些生產(chǎn)線(xiàn)上的篦冷機(jī)，絕大多數(shù)指標(biāo)不夠理想。從熱回收效率看，較理想指標(biāo)低5-8個(gè)百分點(diǎn)，二次風(fēng)溫不能穩(wěn)定地達(dá)到較高的溫度（1150℃）；從熟料冷卻效果看，出料溫度一般在100-190℃，個(gè)別高達(dá)230-280℃。顯然，這些篦冷機(jī)，包括目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)水泥企業(yè)所使用的以充氣梁技術(shù)為核心的三代篦冷機(jī)，它們還不能算是“高效、低耗”的篦冷機(jī)。主要表現(xiàn)熟料“紅河”，導(dǎo)致出料溫度偏高、二次風(fēng)溫偏低、燒篦板、設(shè)備故障多發(fā)、消耗大等等。顯然，“紅河”是篦冷機(jī)諸多問(wèn)題的根源，只要有“紅河”，就沒(méi)有熟料的“急冷”和充分的熱交換，更談不上篦冷機(jī)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　那么究竟“紅河”是如何形成的呢？

　　我們知道，由于窯的回轉(zhuǎn)作用，熟料落入篦床時(shí)形成橫向顆粒離析，同時(shí)由于篦板的推動(dòng)作用使料層沿縱向展開(kāi)形成前厚后薄的斜坡，這就形成整個(gè)料層阻力不均勻的現(xiàn)象。料層阻力不均，冷卻風(fēng)很難合理分配：阻力小處(粗料層)冷卻風(fēng)易短路，不能有效冷卻熟料；阻力大處(細(xì)料層)冷卻風(fēng)難以通過(guò)，易形成“紅河”，造成篦床局部過(guò)熱，易燒篦板而引發(fā)設(shè)備故障，這便是篦冷機(jī)固有的冷卻工藝問(wèn)題。

　　第一、二代篦冷機(jī)難以克服前述的料層阻力不均的問(wèn)題，“紅河”現(xiàn)象嚴(yán)重。第三代篦冷機(jī)雖然一定程度減輕了料層阻力不均的影響，但也未能徹底根除“紅河”現(xiàn)象，且隨著設(shè)備大型化這種現(xiàn)象越加嚴(yán)重?！凹t河”現(xiàn)象一直是篦冷機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的大敵，尋求徹底解決“紅河”問(wèn)題的有效途徑是篦冷機(jī)設(shè)計(jì)者的目標(biāo)之一。

　　人們嘗試兩種途徑解決“紅河”問(wèn)題：其一是保證熟料均勻分布。為此，曾經(jīng)采用各種方法（包括集料槽、江心島、分料板等）以達(dá)到熟料均勻分布的目的，但最終效果都無(wú)法令人滿(mǎn)意；其二是改變篦床供風(fēng)狀態(tài)（配風(fēng)單元細(xì)化），讓冷卻風(fēng)基本均勻地穿過(guò)整個(gè)熟料層（冷卻風(fēng)合理分配）。為此，三代篦冷機(jī)采用充氣梁技術(shù)，改變一、二代篦冷機(jī)針對(duì)整個(gè)篦床的供風(fēng)狀態(tài)，采用風(fēng)機(jī)通過(guò)充氣梁向幾排篦板供風(fēng)，配風(fēng)單元由整個(gè)篦床細(xì)化到幾排篦板，其目的盡量克服料層阻力不均的影響，一定程度上起到了作用，但對(duì)大型篦冷機(jī)效果不明顯。分析其原因是：三代篦冷機(jī)的配風(fēng)單元（幾排篦板）還是不夠小。因?yàn)樘幵诿颗朋靼迳系牧蠈幼枇M向差別很大（甚至最大相差近3000Pa），越是大型篦冷機(jī)差別越大，冷卻風(fēng)還是要通過(guò)篦板從阻力小的粗料層大量穿過(guò)，造成風(fēng)“短路”；阻力大的細(xì)料層，風(fēng)還是難以通過(guò)，造成“紅河”。

　　根據(jù)以上分析說(shuō)明：配風(fēng)單元越大越容易出現(xiàn)“紅河”、越小篦床供風(fēng)狀態(tài)越接近理想--冷卻風(fēng)基本均勻地穿過(guò)整個(gè)熟料層。

　　雖然因篦床熟料不能均勻分布造成料層阻力不均（料層阻力橫向差別大）客觀(guān)存在，但是經(jīng)計(jì)算處在一塊篦板上的料層阻力相差很小，可視為相同。那么，如果針對(duì)每塊篦板料層阻力單獨(dú)供風(fēng)（一塊篦板為一個(gè)配風(fēng)單元），就完全不會(huì)出現(xiàn)“料層阻力不同”造成的風(fēng)“短路”和“紅河”。顯然，這種配風(fēng)方式（每塊篦板為一配風(fēng)單元）是解決“紅河”問(wèn)題的有效途徑，它讓冷卻風(fēng)基本均勻地穿過(guò)整個(gè)熟料層成為可能，是篦床理想的供風(fēng)狀態(tài)，

　　那么如何能實(shí)現(xiàn)上述理想的供風(fēng)狀態(tài)呢？

　　為此，沈陽(yáng)沈新水泥機(jī)械有限公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)“針對(duì)每塊篦板單獨(dú)調(diào)控供風(fēng)”的裝置--“阻尼伺服流量控制閥”。以下簡(jiǎn)稱(chēng)“控制閥”。（專(zhuān)利號(hào)：ZL2009 2 0203843.6）

　　“控制閥”是專(zhuān)門(mén)針對(duì)解決“紅河”問(wèn)題而設(shè)計(jì)的?！翱刂崎y”被安裝在每塊篦板下面，每塊篦板形成一個(gè)獨(dú)立配風(fēng)單元。它能夠針對(duì)每塊篦板上的熟料分布情況在一定范圍內(nèi)自動(dòng)控制、調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量,使篦床上冷卻風(fēng)分布合理，供風(fēng)接近理想狀態(tài)，即：阻力小處（粗料層）冷卻風(fēng)通過(guò)量多時(shí)，閥門(mén)自動(dòng)關(guān)小，克服“風(fēng)短路”；阻力大處（細(xì)料層）冷卻風(fēng)通量少時(shí)，閥門(mén)自動(dòng)開(kāi)大，消除“紅河”。真正實(shí)現(xiàn)了冷卻風(fēng)基本均勻地穿過(guò)整個(gè)熟料層的最佳供風(fēng)狀態(tài)。見(jiàn)“控制閥”原理圖。

　　“控制閥”原理圖

　　“控制閥”的設(shè)計(jì)是基于簡(jiǎn)單的物理定律和空氣動(dòng)力學(xué)原理。由于“控制閥”巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得閥體里的壓力精確反應(yīng)上面料層阻力。依靠閥體內(nèi)外的壓力差，閥板在閥體內(nèi)自動(dòng)做上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)熟料層阻力增大（細(xì)料層），通過(guò)的冷卻風(fēng)較小時(shí)，閥板向下運(yùn)動(dòng)，閥門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，增大通風(fēng)面積，這時(shí)冷卻風(fēng)的通過(guò)量就會(huì)增大；當(dāng)熟料層阻力減?。ù至蠈樱?，通過(guò)的冷卻風(fēng)量較大時(shí)，閥板向上運(yùn)動(dòng)，閥門(mén)自動(dòng)關(guān)小，減小通風(fēng)面積，這時(shí)冷卻風(fēng)通過(guò)量就會(huì)減小。當(dāng)閥體內(nèi)外的空氣壓力達(dá)到相等時(shí)，閥板處于平衡狀態(tài)，此時(shí)，閥板所處位置對(duì)應(yīng)一定的閥門(mén)開(kāi)啟程度。當(dāng)篦冷機(jī)上的每一個(gè)閥板都處于平衡狀態(tài)時(shí)，整個(gè)篦冷機(jī)就達(dá)到了最佳的供風(fēng)狀態(tài)。

　　正是由于新一代篦冷機(jī)安裝使用了“控制閥”，“紅河”問(wèn)題得到了解決，顯著降低出料溫度和單位冷風(fēng)量和大幅度提高單位篦床面積產(chǎn)量、提高二、三次風(fēng)溫和熱效率才成為可能（見(jiàn)技術(shù)性能表）；同時(shí)，還使篦冷機(jī)設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)--篦板、盲板的壽命大為提高（據(jù)山東某廠(chǎng)介紹：運(yùn)行兩年，僅更換5塊篦板?，F(xiàn)場(chǎng)查看篦板、盲板磨損量很?。?，從而顯著提高篦冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率。

　　技術(shù)性能表

　　“控制閥”篦冷機(jī)技術(shù)在多家水泥廠(chǎng)（遼寧、山東、云南、貴州、陜西、內(nèi)蒙等地）得到應(yīng)用，防“紅河”效果良好。其中，山東某廠(chǎng)2010年8月設(shè)備安裝調(diào)試完成投入生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)量穩(wěn)定達(dá)到3000～3200 t/d；沒(méi)有產(chǎn)生“紅河”現(xiàn)象；未經(jīng)破碎的≤25mm熟料顆粒完全可以手拿；二次風(fēng)溫達(dá)到1100℃；三次風(fēng)溫達(dá)到860℃；廢氣溫度為270℃；單位篦面積產(chǎn)量：達(dá)47 t/d.m²；單位冷風(fēng)量：1.97 Nm³/kg-cl(工況:1.98Nm³/kg-cl);熱回收率達(dá)86.98%;篦冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)95%以上，達(dá)到了預(yù)期效果；再有，云南某企業(yè)1000t/d篦冷機(jī)希望提產(chǎn)到1200t/d。同時(shí)該廠(chǎng)提出了要求解決“紅河”嚴(yán)重、活動(dòng)風(fēng)管可靠性差的難題。通過(guò)安裝“控制閥”（僅用于活動(dòng)篦板）改造，至今運(yùn)行良好，基本消除了“紅河”，冷卻能力保持在1200t/d，且取消了活動(dòng)風(fēng)管裝置。

　　隨著現(xiàn)代新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展，研發(fā)和生產(chǎn)高效、低耗的篦冷機(jī)已成為趨勢(shì)。目前，解決篦冷機(jī)熟料“紅河”問(wèn)題仍然是國(guó)內(nèi)眾多水泥廠(chǎng)家的迫切需要。這種帶有“控制閥”技術(shù)的篦冷機(jī)越來(lái)越被人們所關(guān)注。事實(shí)證明，采用“控制閥”技術(shù)消除篦冷機(jī)熟料“紅河”是一條非常有效的途徑。