李昌勇:實(shí)現(xiàn)篦冷機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的途徑
8月21日在西安召開的2011中國水泥技術(shù)論壇--大西北水泥生產(chǎn)(篦冷機(jī))研討會(huì)上,南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院研究員、碩士生導(dǎo)師李昌勇作了關(guān)于“實(shí)現(xiàn)篦冷機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的途徑”主題報(bào)告。
一、新型干法水泥生產(chǎn)線對篦冷機(jī)的要求
冷卻機(jī)的基本功能:
?、?a target="_blank" style="color: #4284f4; text-decoration: underline;">熟料冷卻:1350~1400降低到室溫+65℃
②熟料輸送及破碎:回轉(zhuǎn)窯到熟料輸送機(jī)(鏈斗或槽式)
?、凼炝蠠崃炕厥眨憾物L(fēng)、三次風(fēng)分別供回轉(zhuǎn)窯、分解爐燃燒器提供高溫助燃風(fēng)
④輔助功能:為煤磨提供烘干熱源、供給余熱發(fā)電系統(tǒng)熱源
二、篦冷機(jī)發(fā)展歷程概述
1.篦式冷卻機(jī)發(fā)展歷程-第一代
20 世紀(jì)30 年代美國富勒公司研制成功第一臺(tái)用于水泥熟料冷卻的推動(dòng)冷卻機(jī)。
?、俦×蠈樱毫蠈雍?00~300mm;熟料快速冷卻,但存在問題多
?、诖箫L(fēng)室供風(fēng),串風(fēng)、漏風(fēng)嚴(yán)重;
?、坌实停瑹峄厥招?5~50%;
?、苡蔑L(fēng)量大,配風(fēng)量3.0~3.5Nm3/kg-cl;
?、堇鋮s能力低,<35t/m2●d;
?、抻蔑L(fēng)不均勻,對操作要求高;
⑦漏風(fēng)漏料大,易造成大梁變形,故障率高;
篦式冷卻機(jī)發(fā)展歷程[Page]
2.篦式冷卻機(jī)發(fā)展歷程-第二代
20 世紀(jì)70 年代初,第二代篦冷機(jī)開始應(yīng)用。
?、俸窳蠈樱毫蠈雍?50~600mm;
小風(fēng)室供風(fēng),區(qū)域供風(fēng),串風(fēng)、漏風(fēng)明顯改善;
效率明顯提高,55~65%,但仍偏低;
系統(tǒng)配風(fēng)量較大,2.5~3.0Nm3/kg-cl(3.8Max);
冷卻能力仍相對較低,36~42t/m2●d;
用風(fēng)仍然不夠均勻,對操作要求很高;
設(shè)備可靠性較第一代顯著改善,但故障率仍偏高;
篦式冷卻機(jī)發(fā)展歷程
3.篦式冷卻機(jī)發(fā)展歷程-第三代
1984年,IKN開發(fā)出第三代充氣梁篦冷機(jī)。
?、俨捎酶咦枇Τ錃饬后靼?,布風(fēng)均勻性得到較徹底改善;
?、诤窳蠈樱阂欢瘟蠈雍?50~650mm;熱回收效率顯著提升,達(dá)70~75%;
?、巯到y(tǒng)配風(fēng)量較小,1.8~2.4Nm3/kg-cl(2.6Max);
?、芨咦枇靼宄鲲L(fēng)不與篦板平面垂直,冷卻風(fēng)能夠得到充分利用,是冷卻效果和熱回收效率均顯著改善;
?、菔炝峡焖倮鋮s,冷卻效率高,適應(yīng)產(chǎn)能大, 45~60t/m2●d;
?、迣?shí)際用風(fēng)量小,一般1.5~2.0Nm3/kg-cl;
?、呙芊庑Ч^好,漏料大幅度減少,篦板使用壽命長,設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠;
?、鄬Σ僮饕笙鄬^低;
?、嶂饕獑栴}是活動(dòng)充氣梁的密封及長期運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性還有待進(jìn)一步完善;
IKN第三代冷卻機(jī)[Page]
BMH充氣梁冷卻機(jī)
主要公司篦板形式
國內(nèi)的部分第三代篦冷機(jī)[Page]
4.篦式冷卻機(jī)發(fā)展歷程-第四代
史密斯公司率先開發(fā)Crossbar-Cooler屬第四代篦冷機(jī),1997年起用于水泥生產(chǎn)線。
①采用全固定冷卻篦板,上面有一層約50mm的固定冷熟料,篦板布風(fēng)均勻性良好;
?、谑炝系耐苿?dòng)方式采用三角截面的推桿推動(dòng);
?、刍鞠麥缌寺┝虾吐╋L(fēng);
?、軣峄厥招矢撸_(dá)72~76%;
?、菝繅K篦板下設(shè)有特制的空氣自動(dòng)平衡流量調(diào)節(jié)閥,可根據(jù)篦上阻力,及時(shí)調(diào)節(jié)所需阻力;⑥及時(shí)和調(diào)節(jié)所需風(fēng)量, 控制簡便準(zhǔn)確。
?、吣K化設(shè)計(jì), 節(jié)省安裝時(shí)間和費(fèi)用;
?、嘞到y(tǒng)配風(fēng)量較小,1.6~2.2Nm3/kg-cl;
?、崾炝峡焖倮鋮s,冷卻效率高,適應(yīng)產(chǎn)能大, 50~60t/m2●d;
實(shí)際用風(fēng)量小,一般1.5~2.0Nm3/kg-cl;
篦板使用壽命長,設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠;
主要問題是活動(dòng)推桿長期運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性還有待進(jìn)一步完善;
史密斯第四代Crossbar-Cooler[Page]
空氣自動(dòng)調(diào)節(jié)閥
各代冷卻機(jī)主要性能指標(biāo)
三、我國當(dāng)前篦冷機(jī)的基本現(xiàn)狀
1.我國篦冷機(jī)實(shí)際現(xiàn)狀
目前我國2000t/d以上生產(chǎn)線基本已經(jīng)全部采用了第三代或第四代篦冷機(jī),但絕大多數(shù)實(shí)際達(dá)到的指標(biāo)都還不夠理想。
從熱回收效率看,較理想指標(biāo)低5~8個(gè)百分點(diǎn)。
從實(shí)際熟料冷卻效果看,出冷卻機(jī)熟料溫度一般在100~190℃,個(gè)別高達(dá)230~280℃.
[Page]
2.國內(nèi)部分篦冷機(jī)實(shí)際指標(biāo)
3.主要存在問題
3.1設(shè)備方面:
①由于對國際上先進(jìn)技術(shù)和裝備從理論上缺乏深入研究,使得裝備水平還未達(dá)理想水平;
?、诔錃饬航Y(jié)構(gòu)和篦板結(jié)構(gòu)仍有改善提高空間;
?、?風(fēng)機(jī)配風(fēng)情況也還不夠理想,風(fēng)載負(fù)荷分布不夠合理;
④設(shè)備加工質(zhì)量粗糙,影響冷卻效果較嚴(yán)重;
?、菰O(shè)備安裝欠規(guī)范,精度差;
⑥篦板配置情況等問題使得截面上料層阻力差異大,熟料冷卻不夠均勻,有些甚至出現(xiàn)紅河;
?、咂扑闄C(jī)在冷卻機(jī)尾部,缺少最后“一把力”
3.2操作方面:
?、倨孀非蟾G頭負(fù)壓,零壓點(diǎn)位置不合理;
?、趥€(gè)別廠家片面考慮冷卻效果,料層控制不夠合理或波動(dòng)過大;
?、塾蔑L(fēng)不合理,使得驟冷效果達(dá)不到,甚至在冷卻機(jī)內(nèi)結(jié)成大塊;
?、苁炝袭a(chǎn)質(zhì)量波動(dòng)大,操作與之不適應(yīng),導(dǎo)致冷卻和熱回收效果變差;
四、冷卻機(jī)結(jié)構(gòu)與操作優(yōu)化思路
4.1冷卻機(jī)結(jié)構(gòu)與操作優(yōu)化思路
①布料的優(yōu)化—采用“變通”的梯形布料,必要時(shí)采用側(cè)向空氣炮,保證布料盡量均勻;
?、诤侠聿贾谩癝TOP”篦板,使各斷面料層阻力盡可能均勻,減少短路氣流出現(xiàn)的可能性;
?、厶岣唧靼寮庸ぞ群桶惭b水平,使冷卻機(jī)效果得到充分發(fā)揮;
?、軓?qiáng)化密封,尤其是風(fēng)室之間的密封,減少“竄風(fēng)”現(xiàn)象;
?、葸M(jìn)一步合理配風(fēng),提高驟冷效果,既改善熟料質(zhì)量,又能防止熟料結(jié)塊;考慮采用“高壓⑥段高風(fēng)量,低壓段適當(dāng)?shù)惋L(fēng)載負(fù)荷”的風(fēng)機(jī)分配,充分改善冷卻效果;
?、叩谒拇骼錂C(jī)需要設(shè)法解決推動(dòng)棒高溫耐磨性問題和推動(dòng)棒下面熟料過于密實(shí)的問題
⑧合理控制冷卻機(jī)余風(fēng)風(fēng)機(jī)抽風(fēng)量,使零壓面控制在A點(diǎn);
⑨控制前方(冷端)的篦板下壓力在32~3500Pa以上,使該部分冷卻風(fēng)充分發(fā)揮作用;
盡可能避免噴水;
采取措施,盡可能保證熟料產(chǎn)質(zhì)量和料層厚度的穩(wěn)定,兼顧冷卻效果和熱回收效率。
冷卻機(jī)零壓面位置[Page]
4.2篦冷機(jī)熱能利用優(yōu)化基本原則
?、俸侠淼亩⑷物L(fēng)溫及風(fēng)量是新型干法線高效運(yùn)行的重要基礎(chǔ),也是冷卻機(jī)首先需要重點(diǎn)保證的;
?、诒M可能降低熟料溫度;
?、厶峁┙o煤磨烘干所需的熱量;
④在保證二、三次風(fēng)溫風(fēng)量的前提條件下盡量提高余熱發(fā)電量;
?、荻物L(fēng)溫度高,三次風(fēng)溫也比較高,冷卻機(jī)熱回收效率也得以提高;
?、蕹郎囟韧猓?、三次風(fēng)量更需要得到保證。
4.2.1冷卻機(jī)熱平衡
4.2.2二次風(fēng)溫度與冷卻機(jī)熱回收效率的關(guān)系
4.3冷卻機(jī)操作優(yōu)化原則
①一段篦床厚料層操作,提高二、三次風(fēng)溫,利于改善燃燒,降低燒成熱耗;
②一段篦床控制較高冷卻風(fēng)量,保證驟冷效果;
?、酆侠砜刂啤傲銐狐c(diǎn)”位置,余風(fēng)風(fēng)機(jī)抽風(fēng)量適當(dāng)控制;
④最后一段篦床保持一定料層厚度,提高冷卻風(fēng)的利用效率;
4.4理想冷卻機(jī)的目標(biāo)指標(biāo)
?、俪隼鋮s機(jī)熟料溫度低于80℃;
?、诙物L(fēng)真實(shí)溫度超過1200℃,三次風(fēng)溫度超過980℃,二、三次風(fēng)量充分滿足要求;
?、劾鋮s風(fēng)量低于1.4Nm3/kg-cl;
?、軣峄厥招食^80%.[Page]
5.海拔高度對水泥生產(chǎn)的影響
5.1海拔高度對水泥生產(chǎn)的影響
海拔高度與大氣壓:
海拔高度與氣溫:海拔越高,氣溫越低。
海拔高度與氣體密度:近似用氣體狀態(tài)方程計(jì)算。
海拔高度與水的沸點(diǎn):近似每高1000m,沸點(diǎn)下降3度。
5.2海拔高度與汽化熱:
5.3海拔高度與碳酸鈣分解溫度、分解熱:
5.4海拔高度與回轉(zhuǎn)窯窯產(chǎn)量的關(guān)系如何?
觀點(diǎn)1 :高海拔地區(qū)窯產(chǎn)量與當(dāng)?shù)卮髿鈮航朴腥缦玛P(guān)系:
觀點(diǎn)2 :高海拔地區(qū)窯產(chǎn)量與當(dāng)?shù)卮髿鈮航朴腥缦玛P(guān)系:
觀點(diǎn)正確與否?待評價(jià)
5.5海拔高度對熟料生產(chǎn)的影響
對風(fēng)機(jī)性能的影響:影響風(fēng)壓(近似與大氣壓力成正比)相對應(yīng)電機(jī)功率則會(huì)明顯降低。
對預(yù)熱器影響:若結(jié)構(gòu)尺寸不變,則風(fēng)量、風(fēng)速增加為1/Kp倍.阻力損失隨之增大,適應(yīng)的熟料產(chǎn)能顯著降低。
對分解爐的影響:若結(jié)構(gòu)尺寸不變,則風(fēng)量、風(fēng)速增加為1/Kp倍.阻力損失隨之增大,煤粉燃燒時(shí)間減少為常規(guī)地區(qū)的Kp倍,眼燃燒效果變差而使適應(yīng)的熟料產(chǎn)能顯著降低。
5.6海拔高度對熟料冷卻機(jī)系統(tǒng)的影響
對冷卻風(fēng)機(jī)的影響:風(fēng)機(jī)風(fēng)壓按Kp比例降低;標(biāo)況風(fēng)量也按Kp比例減少,風(fēng)機(jī)功率降低。風(fēng)機(jī)需根據(jù)冷卻所需的標(biāo)況風(fēng)量和風(fēng)壓來加大風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)壓。
對收到系統(tǒng)塵系統(tǒng)及管道的影響:重點(diǎn)考慮因Kp對風(fēng)量及系統(tǒng)阻力造成的影響。
對窯頭余風(fēng)風(fēng)機(jī)的影響:同樣風(fēng)機(jī)需根據(jù)冷卻所需的標(biāo)況風(fēng)量和風(fēng)壓來加大風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)壓。
對篦板設(shè)計(jì)的影響:可以按照等動(dòng)能原則進(jìn)行篦縫尺寸的設(shè)計(jì)。
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