篦冷機風量該如何調(diào)節(jié)

　　隨著新型干法水泥生產(chǎn)方式在國內(nèi)水泥企業(yè)的普遍推廣，水泥生產(chǎn)過程中的能源消耗也在逐步降低。事實上，由于能源價格的不斷上漲，能量消耗占生產(chǎn)成本的比重越來越大，能量利用率的高低決定了企業(yè)在未來市場競爭中的優(yōu)劣。出篦冷機熟料溫度（冷卻效果）直接與熟料質(zhì)量相關(guān)。高溫熟料不能及時冷卻，會造成A礦含量減少，晶體粗大，易磨性變差，抗硫酸鹽性能降低。熟料冷卻的好壞對水泥粉磨工序的影響很大。如果篦冷機各段風量分配不好，不僅影響入窯二、三次空氣溫度，對雙壓型余熱發(fā)電的發(fā)電量影響巨大。

　　世界上第一臺熟料冷卻機是1890年出現(xiàn)的單筒冷卻機， 20世紀40年代才出現(xiàn)篦式冷卻機。推動式篦式冷卻機是在與其它類型的篦冷機的競爭中，適應了生產(chǎn)大型化的發(fā)展趨勢，而成為當代預分解窯配套的主要產(chǎn)品。推動式篦冷機經(jīng)過了三代的更新，目前國內(nèi)外已經(jīng)開始使用第四代推動棒式篦冷機，目前國內(nèi)普遍應用的第三代控制流篦冷機很難適應于粉料增加，燃料熱值變低，有害雜質(zhì)含量波動大等情況。由于熟料的細粉數(shù)量增加，造成阻力篦板和物料的沿程阻力增加，同時由于物料的離析作用增強，造成阻力篦板的抑制作用降低，從而再次產(chǎn)生吹穿現(xiàn)象，紅河現(xiàn)象增加，二次風溫度和三次風溫度降低。

　　本文著重就控制流篦冷機有關(guān)風量配置方面的問題給予討論，為解決篦冷機使用過程中存在的問題提供思路。
 
    1 風量配置與溫度間的關(guān)系
 
　　提高二次風和三次風溫度，提高煤粉的燃燒效率，縮短火焰長度，從而提高燒成帶溫度，即提高出窯熟料溫度。事實上從熱交換的角度考慮，在篦冷機內(nèi)風量一定時，熟料和冷風的熱交換，應盡可能增加熱交換時間和熱交換面積，因此采用厚料層操作是提高篦冷機換熱效率的基礎(chǔ)。假定熟料溫度只是位置x的函數(shù)，這樣整個問題可簡化為一維問題求解，篦冷機冷卻物料的過程可以近似地用下面的數(shù)學公式來描述。
 
　　
　　
 
    式中t0——為冷卻空氣溫度，即室溫；
    ω——為在x處單位時間，單位面積上的通風量。
    B——為篦床在x處的有效冷卻寬度。
    K——與傳熱系數(shù)有關(guān)的比例常數(shù)。
    C——為熟料比熱。
    A——為窯單位時間熟料產(chǎn)量。
    
　　根據(jù)上述公式計算5000t/d的新型干法水泥生產(chǎn)線采用推動式篦冷機的溫度分布狀況，表1為篦冷機的風量配置情況，表2為計算結(jié)果，
　　
　　表1為篦冷機的風量配置情況
 
　　
 
　　
 
　　從表2中可以看出熟料溫度在第一段下降速度最快，同時一段的溫度最高，而第三代篦冷機大部分采用一段為二次風和三次風的來源地，這樣有利于提高二次風和三次風溫度，而剩余的熱量得利用，現(xiàn)在普遍存在有兩種方式分別為：一段取風和二段取風。從理論計算可知，一段取風顯然更經(jīng)濟。
 
　　上述計算是依照出窯熟料溫度1300℃計算的，由此可知，第二段的高溫氣體，與第三段的低溫氣體，采用梯級利用的方式，即高溫二段氣體用于產(chǎn)生過熱蒸汽，而低溫的第三段廢氣用于加熱水，或者在低溫段提高蒸汽溫度。為雙壓系統(tǒng)鍋爐的運行創(chuàng)造了客觀條件。
 
　　根據(jù)上述計算結(jié)果，為了充分利用篦冷機的余熱，余熱發(fā)電應該采用雙壓汽輪機，因為雙壓系統(tǒng)可使相對高溫熱源產(chǎn)生較高參數(shù)的蒸汽，使相對低溫熱源 (100～210℃煙氣) 產(chǎn)生較低參數(shù)的蒸汽，使能量分布優(yōu)化，系統(tǒng)充分吸收低參數(shù)熱量，發(fā)出更多的電能。對于火力發(fā)電，為了提高熱力循環(huán)系統(tǒng)效率，一般應盡量提高主蒸汽參數(shù)，而對于水泥窯純低溫余熱發(fā)電，主蒸汽參數(shù)的選取取決于水泥窯排放廢氣的溫度，應盡可能接近廢氣溫度，考慮傳熱溫差和受熱面的經(jīng)濟性，一般有10～15℃的溫差。而主蒸汽壓力的選取則要多方面斟酌，例如某項目選取l.7MPa，330℃，對于l.7MPa的主蒸汽，其飽和溫度為204℃，因換熱溫差的存在，煙氣產(chǎn)生主蒸汽后，余熱鍋爐排出煙氣溫度在210℃以上，主蒸汽壓力選擇得越高，產(chǎn)生主蒸汽后的煙氣排出溫度越高。這樣主蒸汽壓力的選取，對210℃以下煙氣余熱利用有重大影響。這對于窯尾預熱器(SP)是合適的，因為210℃左右以下的煙氣熱量還要用于原料烘干。但對于窯頭篦冷機(AQC)來說，是不經(jīng)濟的，因為210℃以下的熱量排放掉，不僅造成能源浪費，還對環(huán)境產(chǎn)生了熱污染。根據(jù)我國的實際情況及技術(shù)水平，AQC的排氣溫度在90～100℃是合適的，這樣造成100～200℃之間熱量的利用成為問題，根據(jù)分析這部分熱量占總廢熱量的17％～20％。為了有效地利用這部分熱量，采用雙壓系統(tǒng)，高壓主蒸汽(參數(shù)為1.7MPa，330℃)吸收350℃以上的煙氣熱量，低壓系統(tǒng)蒸汽(參數(shù)為0.45MPa，165℃)可以吸收l00～210℃之間的煙氣熱量。
 
　　當然，為盡可能利用余熱，提高余熱利用率，也可以再設(shè)置一級或多級壓力，通過定量分析計算，對上述余熱，使用三壓后，只比雙壓多發(fā)幾十千瓦電，而系統(tǒng)造價卻要增加一百多萬元，技術(shù)經(jīng)濟性較差，系統(tǒng)會更復雜。同理，多壓的技術(shù)經(jīng)濟性更差。因此，對水泥廠中低溫余熱來說，雙壓技術(shù)是比較合適的。
 
    2 風量配置與熱效率的關(guān)系
 
    2.1篦冷機熱效率的計算
 
　　第三代推動式篦冷機采用空氣梁供風技術(shù)提高了篦冷機的熱效率，減少了單位熟料的用風量 ,二次風溫和三次風溫均有所提高，這對窯系統(tǒng)的燃料燃燒產(chǎn)生很大的影響，同時也優(yōu)化了篦冷機本身的性能。要保證篦冷機的正常運行并發(fā)揮其優(yōu)勢，節(jié)省能耗，必須根據(jù)不同的情況和特點需要進行合理的配風,而配風設(shè)計需以篦冷機的熱平衡計算為依據(jù) ,表3是根據(jù)某5000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線的篦冷機，假定篦冷機表面散熱固定時的熱平衡計算表，其中單位冷卻風量為1.02Nm3/㎏熟料，計算出的篦冷機效率為83.9%。
 
　　表3   5000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線的篦冷機熱平衡計算
 
　　
 
 
　　表4   篦冷機熱平衡計算
 
　　
 
 
　　表4為單位熟料配風量為1.25 Nm3/㎏時的篦冷機熱平衡計算過程，此時的篦冷機計算的熱效率為82%，對比表3可以發(fā)現(xiàn)，配風量的變化很小，因此只考慮調(diào)整二次風溫度和三次風溫度，結(jié)果表明，篦冷機的冷卻效率卻降低很快。而實際生產(chǎn)過程中配風量的變化不僅會降低二次風和三次風的溫度，更重要的是增加排風量從而攜帶更多的熱量進入大氣，造成熱量損失變大和風機排風量增大電耗增加。
   
   　2.2 生產(chǎn)例證
 
　　實際生產(chǎn)情況也證明了上述理論計算的正確性，表5所示為篦冷機改造前后的參數(shù)變化，表6為改造獲得的結(jié)果，從表5可以看出，改造后冷卻風機的風量，風機功率以及風壓，較改造前都有一定程度的增加，風量的配置增加較少，而表6的結(jié)果表明： 篦冷機系統(tǒng)總風量與推算的數(shù)值相差不大； 出篦冷機熟料溫度也接近推算的數(shù)值。而窯的二次風溫比原來的平均900℃提高了將近200℃，冷卻機出口風溫下降90℃。
 
　　2.3 第四代篦冷機
 
　　篦冷機冷卻效果的提高應該是一個綜合指標，第三代和第四代篦冷機已進步到把篦冷機的綜合指標作為評價指標。正常運轉(zhuǎn)的篦冷機，其產(chǎn)量、二次風溫、三次風溫、廢氣溫度、出料溫度等指標應該是都處于正常狀態(tài), 過分強調(diào)某一個指標，而忽視其他指標是不科學的。冀東磐石水泥公司3 000t/d第四代篦冷機出現(xiàn)廢氣溫度高和出料溫度高等現(xiàn)象, 其原因就是篦冷機本身不平衡所致。改進措施: 優(yōu)化配料和系統(tǒng)操作, 改善熟料粒度；提高風量, 尾部風室增加風機, 且將尾部篦板上的調(diào)節(jié)閥都摘掉, 增大風量。因此采用第四代篦冷機能夠全面實現(xiàn)熟料冷卻的較多目標，這與第三代推動式篦冷機有了根本區(qū)別。
 
　　上世紀90年代末出現(xiàn)的SF交叉棒式篦冷機, 改變了?