消除篦冷机熟料“红河”的有效途径

　　熟料冷却设备是水泥熟料生产系统中最关键的设备之一，它不仅起着熟料冷却的作用，而且还要向窑内输送热量（燃烧用空气），它对熟料质量及烧成系统节能降耗起着决定性的作用。

　　从上世纪30年代中期第一台篦冷机诞生至今，随着熟料烧成技术的进步，篦冷机技术也不断发展，先后已登上了四个台阶，即生产了第一、第二、第三、第四代篦冷机。

　　目前国内正在运行的新型干法熟料生产线，大都超过设计能力20%左右。纵观这些生产线上的篦冷机，绝大多数指标不够理想。从热回收效率看，较理想指标低5-8个百分点，二次风温不能稳定地达到较高的温度（1150℃）；从熟料冷却效果看，出料温度一般在100-190℃，个别高达230-280℃。显然，这些篦冷机，包括目前国内大多数水泥企业所使用的以充气梁技术为核心的三代篦冷机，它们还不能算是“高效、低耗”的篦冷机。主要表现熟料“红河”，导致出料温度偏高、二次风温偏低、烧篦板、设备故障多发、消耗大等等。显然，“红河”是篦冷机诸多问题的根源，只要有“红河”，就没有熟料的“急冷”和充分的热交换，更谈不上篦冷机的高效运转。

　　那么究竟“红河”是如何形成的呢？

　　我们知道，由于窑的回转作用，熟料落入篦床时形成横向颗粒离析，同时由于篦板的推动作用使料层沿纵向展开形成前厚后薄的斜坡，这就形成整个料层阻力不均匀的现象。料层阻力不均，冷却风很难合理分配：阻力小处(粗料层)冷却风易短路，不能有效冷却熟料；阻力大处(细料层)冷却风难以通过，易形成“红河”，造成篦床局部过热，易烧篦板而引发设备故障，这便是篦冷机固有的冷却工艺问题。

　　第一、二代篦冷机难以克服前述的料层阻力不均的问题，“红河”现象严重。第三代篦冷机虽然一定程度减轻了料层阻力不均的影响，但也未能彻底根除“红河”现象，且随着设备大型化这种现象越加严重。“红河”现象一直是篦冷机高效运转的大敌，寻求彻底解决“红河”问题的有效途径是篦冷机设计者的目标之一。

　　人们尝试两种途径解决“红河”问题：其一是保证熟料均匀分布。为此，曾经采用各种方法（包括集料槽、江心岛、分料板等）以达到熟料均匀分布的目的，但最终效果都无法令人满意；其二是改变篦床供风状态（配风单元细化），让冷却风基本均匀地穿过整个熟料层（冷却风合理分配）。为此，三代篦冷机采用充气梁技术，改变一、二代篦冷机针对整个篦床的供风状态，采用风机通过充气梁向几排篦板供风，配风单元由整个篦床细化到几排篦板，其目的尽量克服料层阻力不均的影响，一定程度上起到了作用，但对大型篦冷机效果不明显。分析其原因是：三代篦冷机的配风单元（几排篦板）还是不够小。因为处在每排篦板上的料层阻力横向差别很大（甚至最大相差近3000Pa），越是大型篦冷机差别越大，冷却风还是要通过篦板从阻力小的粗料层大量穿过，造成风“短路”；阻力大的细料层，风还是难以通过，造成“红河”。

　　根据以上分析说明：配风单元越大越容易出现“红河”、越小篦床供风状态越接近理想--冷却风基本均匀地穿过整个熟料层。

　　虽然因篦床熟料不能均匀分布造成料层阻力不均（料层阻力横向差别大）客观存在，但是经计算处在一块篦板上的料层阻力相差很小，可视为相同。那么，如果针对每块篦板料层阻力单独供风（一块篦板为一个配风单元），就完全不会出现“料层阻力不同”造成的风“短路”和“红河”。显然，这种配风方式（每块篦板为一配风单元）是解决“红河”问题的有效途径，它让冷却风基本均匀地穿过整个熟料层成为可能，是篦床理想的供风状态，

　　那么如何能实现上述理想的供风状态呢？

　　为此，沈阳沈新水泥机械有限公司自主研发设计了一种能够实现“针对每块篦板单独调控供风”的装置--“阻尼伺服流量控制阀”。以下简称“控制阀”。（专利号：ZL2009 2 0203843.6）

　　“控制阀”是专门针对解决“红河”问题而设计的。“控制阀”被安装在每块篦板下面，每块篦板形成一个独立配风单元。它能够针对每块篦板上的熟料分布情况在一定范围内自动控制、调节冷却风量,使篦床上冷却风分布合理，供风接近理想状态，即：阻力小处（粗料层）冷却风通过量多时，阀门自动关小，克服“风短路”；阻力大处（细料层）冷却风通量少时，阀门自动开大，消除“红河”。真正实现了冷却风基本均匀地穿过整个熟料层的最佳供风状态。见“控制阀”原理图。

　　“控制阀”原理图

　　“控制阀”的设计是基于简单的物理定律和空气动力学原理。由于“控制阀”巧妙的结构设计，使得阀体里的压力精确反应上面料层阻力。依靠阀体内外的压力差，阀板在阀体内自动做上下运动。当熟料层阻力增大（细料层），通过的冷却风较小时，阀板向下运动，阀门自动打开，增大通风面积，这时冷却风的通过量就会增大；当熟料层阻力减小（粗料层），通过的冷却风量较大时，阀板向上运动，阀门自动关小，减小通风面积，这时冷却风通过量就会减小。当阀体内外的空气压力达到相等时，阀板处于平衡状态，此时，阀板所处位置对应一定的阀门开启程度。当篦冷机上的每一个阀板都处于平衡状态时，整个篦冷机就达到了最佳的供风状态。

　　正是由于新一代篦冷机安装使用了“控制阀”，“红河”问题得到了解决，显著降低出料温度和单位冷风量和大幅度提高单位篦床面积产量、提高二、三次风温和热效率才成为可能（见技术性能表）；同时，还使篦冷机设备的薄弱环节--篦板、盲板的寿命大为提高（据山东某厂介绍：运行两年，仅更换5块篦板。现场查看篦板、盲板磨损量很小），从而显著提高篦冷机的运转率。

　　技术性能表

　　“控制阀”篦冷机技术在多家水泥厂（辽宁、山东、云南、贵州、陕西、内蒙等地）得到应用，防“红河”效果良好。其中，山东某厂2010年8月设备安装调试完成投入生产。经过连续运转，产量稳定达到3000～3200 t/d；没有产生“红河”现象；未经破碎的≤25mm熟料颗粒完全可以手拿；二次风温达到1100℃；三次风温达到860℃；废气温度为270℃；单位篦面积产量：达47 t/d.m²；单位冷风量：1.97 Nm³/kg-cl(工况:1.98Nm³/kg-cl);热回收率达86.98%;篦冷机运转率达95%以上，达到了预期效果；再有，云南某企业1000t/d篦冷机希望提产到1200t/d。同时该厂提出了要求解决“红河”严重、活动风管可靠性差的难题。通过安装“控制阀”（仅用于活动篦板）改造，至今运行良好，基本消除了“红河”，冷却能力保持在1200t/d，且取消了活动风管装置。

　　随着现代新型干法水泥生产技术的迅速发展，研发和生产高效、低耗的篦冷机已成为趋势。目前，解决篦冷机熟料“红河”问题仍然是国内众多水泥厂家的迫切需要。这种带有“控制阀”技术的篦冷机越来越被人们所关注。事实证明，采用“控制阀”技术消除篦冷机熟料“红河”是一条非常有效的途径。