自從19世紀(jì)末，人們?yōu)榱私档褪炝蠝囟�，改進熟料質(zhì)量，將第一臺單筒熟料
冷卻機應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)，此后，為進一步達到這一目的，先后又為水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)開發(fā)出了多筒冷卻機，回轉(zhuǎn)式篦冷機，振動式篦冷機，推動式篦冷機。直到20世紀(jì)70年代預(yù)分解窯出現(xiàn)以后，系統(tǒng)對三次風(fēng)、二次風(fēng)的風(fēng)量和溫度都有了較高的要求，這才使得篦冷機在與筒式冷卻機的競爭中取得了絕對優(yōu)勢。隨后在篦冷機獨領(lǐng)風(fēng)騷的時代，推動式篦冷機又以其穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)率、對工況極強的適應(yīng)性、良好的熱回收效率及較低的熟料溫度等卓越的性能淘汰了回轉(zhuǎn)式篦冷機和振動式篦冷機。從此推動式篦冷機作為預(yù)分解窯系統(tǒng)的首選熟料冷卻設(shè)備，技術(shù)不斷發(fā)展，目前已經(jīng)發(fā)展到第四代。
近些年來，新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是水泥生產(chǎn)行業(yè)仍屬高能耗產(chǎn)業(yè)，降低系統(tǒng)能耗一直是人們追求的目標(biāo)。經(jīng)過孜孜不倦的努力，當(dāng)篦冷機熱回收效率提高到75%左右這一接近極限水平時，降低篦冷機成本就變成了篦冷機研究發(fā)展的主導(dǎo)方向，第四代篦冷機就是這一指導(dǎo)思想下的產(chǎn)物。
1、第四代篦冷機的主要特點
經(jīng)過前三代篦冷機的技術(shù)改進，如今的篦冷機出料溫度和熱回收效率已經(jīng)達到比較理想的效果，如果繼續(xù)挖掘篦冷機這方面的潛力，目前看來，很難在短期內(nèi)再取得大的突破。因此從第四代篦冷機開始，各廠家側(cè)重在降低運行成本，提高設(shè)備運行可靠性、簡化操作控制以及降低投資等方面進行了比較大的改進。
1.1模塊化設(shè)計
模塊化設(shè)計一方面是篦冷機的篦板模塊化，另一方面是將篦冷機的主要部件分成幾個部分，例如分成固定篦板段，多個活動篦板段以及破碎機段等。在設(shè)備制造廠內(nèi)就完成小部件集裝，到現(xiàn)場僅需要花很短的時間進行各部分間的組裝即可。篦冷機模塊化設(shè)計，一方面因為有比較靈活的長、寬，所以能夠方便地組合成適應(yīng)各種規(guī)格的燒成系統(tǒng)的篦冷機，且降低開發(fā)、制造成本；另一方面，篦冷機模塊安裝，非常簡單可靠，大大縮短了現(xiàn)場安裝時間，降低安裝過程中的技術(shù)要求，且減少了安裝過程中出現(xiàn)問題的可能性。
1.2篦板多樣化
多年來，人們一直在通過改造篦冷機篦板來提高篦冷機的各項指標(biāo)，并取得了很大進展，特別是繼20世紀(jì)80年代中期IKN公司開發(fā)成功阻力篦板，完全解決了以往冷卻機容易出現(xiàn)“紅河”、“堆雪人”及“穿流”等事故。各大篦冷機制造廠家在篦板設(shè)計方面推陳出新，取得了前所未有的成果。具有代表性的分別是IKN公司的阻力篦板，CP公司r1-冷卻機的交叉運動篦床篦板以及FLS公司的固定篦床篦板。
1.2.1 1KN公司的阻力篦板
早在1984年，德國1KN公司就開發(fā)出了阻力篦板。圖2表示的是冷卻風(fēng)通過IKN篦冷機固定篦板時的流向，這種篦板的主要特點是通過提高冷卻風(fēng)流經(jīng)篦板時的壓損來均衡篦板阻力與料層阻力，從而使料層發(fā)生變化時，冷卻空氣的分布不會發(fā)生較大波動。另外，IKN阻力篦板系統(tǒng)采用脈沖供風(fēng)，因此細(xì)小的熟料顆粒不會被持續(xù)的氣流帶走，減少了二、三次風(fēng)的含塵濃度，有利于生產(chǎn)控制。還有一點，冷卻風(fēng)通過篦板弧形狹縫進入篦冷機后，并不是豎直向上運動，而是要沿篦板面運動一段距離，從而降低篦板溫度在30～40℃之間。從圖3我們可以看出，1KN的每塊阻力篦板是由6塊導(dǎo)向片互鎖在篦板架內(nèi)構(gòu)成的，其中中間4塊是完全相同且可以互換的，并且可以翻轉(zhuǎn)180。后再組合成新篦板，就這一點也可以使其壽命增加一倍，如果考慮使用特殊材質(zhì)篦板，其壽命甚至更長，據(jù)IKN介紹，其1996年投入運轉(zhuǎn)的一臺篦冷機，至今僅有一塊篦板導(dǎo)向片被更換。
1.2.2 CP公司rl-冷卻機的交叉運動篦床篦板
近些年來，CP公司的冷卻機技術(shù)發(fā)展異常迅速。其最新開發(fā)成功的11-冷卻機篦板一改傳統(tǒng)塊狀篦板形式，而采用列向長條槽形篦板（又稱列向輸送單元），每臺冷卻機僅需要5個左右長條槽形篦板。另外，每條篦板的凹槽中有很多隔板，這些隔板將整個篦冷機的篦板分隔成一個一個的篦巢。這些篦巢的作用是在篦冷機運轉(zhuǎn)之前，將已冷卻的熟料填進去，從而可以保證正式生產(chǎn)后．從回轉(zhuǎn)窯進入篦冷機的熱熟料不直接與篦板接觸，降低了篦板溫度。另外當(dāng)篦冷機正常運轉(zhuǎn)時，由于預(yù)先填進去的熟料是在篦巢之中，所以篦板運動的時候預(yù)先填進的熟料也和其一起移動。這樣就可以使新的熟料從預(yù)先填進的熟料上面通過，而避免了上部移動的熟料與篦板的大面積摩擦，而受磨損的部位主要是篦板凹槽上沿及隔板上沿，保護了篦板。
冷卻機熟料輸送原理，從圖5可以看出這是一個具有5個列向輸送單元的冷卻機，輸送熟料時，首先是所有列向單元向篦冷機尾部運動，然后各列向單元單獨或交替反方向向后運動，等所有列向單元都回到初始位置，再開始新一次輸送。因為每個列向單元都有單獨的液壓驅(qū)動裝置，所以可以任意設(shè)置每個列向單元的運動速度。由于以上優(yōu)點，11-冷卻機可以方便地調(diào)節(jié)冷卻機料層厚度及料層均勻程度，從而使冷卻風(fēng)的分布更加合理、有效，也極大地增加了冷卻機的工況適應(yīng)能力。例如，當(dāng)熟料從回轉(zhuǎn)窯落人篦冷機時，因為離析作用，在篦床的一邊堆積較多時，我們就可以通過加快料堆下面的篦板運行速度來盡快將熟料均攤在篦床上，進而保證了篦床各處供風(fēng)均勻，提高冷卻效率。
1.2.3 FLS公司的固定篦床篦板
FLS公司推動棒式篦冷機(Cross Bar cooling)與前面介紹的兩種篦冷機有一個最大的區(qū)別就是該種類型的篦冷機沒有活動篦板，整個篦床全部采用固定篦板，而傳統(tǒng)篦冷機以及前面介紹的兩種篦冷機都有固定篦板和活動篦板。另外篦板不再承擔(dān)熟料輸送的任務(wù)，改用推動棒來推動熟料向篦冷機尾部移動，篦板與推動棒之間有一層靜止的熟料，有效地保護了篦板受熱和磨損，采用耐磨設(shè)計的推動棒使用壽命可以達到兩年以上。顯然，這種結(jié)構(gòu)的篦冷機具有優(yōu)良的抗高溫和耐磨效果，并且避免了篦板漏料及篦板間隙維護，生產(chǎn)控制方便、簡單。
1.3采用液壓驅(qū)動，運行更平穩(wěn)
現(xiàn)在篦冷機運動部件驅(qū)動大多采用液壓傳動方式，這種傳動方式更加可靠，運行更穩(wěn)定，承載能力更大；而電機直接驅(qū)動裝置必須安裝在篦冷機旁邊，占用本來就很擁擠的空間。而采用液壓驅(qū)動后，液壓站可以放在離篦冷機較遠(yuǎn)的地方，只須通過液壓管道將高壓油引入油缸即可，從而節(jié)省了空間，為安裝及檢修提供了方便。另外低故障率和低噪聲也是液壓驅(qū)動被廣泛采用的一個重要原因。
1.4輥式
破碎機的使用，提高了適應(yīng)性及使用壽命
能力較大的篦冷機大多采用低轉(zhuǎn)速輥式破碎機，原因如下：首先，由于其轉(zhuǎn)速很低，每分鐘大約只有2～6轉(zhuǎn)，所以具有很好的耐磨性、較低的電耗，而且不會引起揚塵，輥式熟料破碎機在篦冷機上的使用，使熟料破碎所需要電耗比使用錘式破碎機節(jié)省50%左右（大約60kW/h）。其次，通過調(diào)整輥間距來調(diào)整出破碎機熟料粒度，一般可保證出破碎機的熟料粒度在一個比較均勻、集中的粒度范圍之內(nèi)；再次，輥式破碎機對直徑比較大的熟料塊有出入意料的破碎效果，這主要歸于輥子表面凹凸不平的輥齒，大塊熟料是被輥齒一層一層剝掉，而不是像錘式破碎機一樣需要將其打碎，并且每一個輥齒都被設(shè)計成同一規(guī)格，可以任意互換，從而也大大提高了輥齒的使用壽命。另外，當(dāng)破碎機中進入了不可破碎的鐵塊等物品時，輥子在經(jīng)過幾次努力后會反轉(zhuǎn)，鐵塊就會退出破碎機，這時只需人工前往取出鐵塊即可繼續(xù)運轉(zhuǎn)，因此可反轉(zhuǎn)的輥子也很好地保護了輥齒，減少了維修工作量，提高了使用壽命。
1.5減少冷風(fēng)量、降低能耗
輥式破碎在篦冷機上的使用，在一定程度上降低了篦冷機的運行能耗，但這種效果總體來說并不顯著。一般來說，從篦冷機著手降低系統(tǒng)能耗主要有兩個途徑：提高篦冷機熱回收效率和降低篦冷機運轉(zhuǎn)能耗。在熟料篦冷機發(fā)展的初期，主要是以提高其熱回收效率為目的，如今當(dāng)熱回收效率已經(jīng)提高到75%左右時，人們就更多的關(guān)注篦冷機的運行能耗了。通過提高篦冷機熱交換效率來減少冷卻風(fēng)量，既保證了熱回收效率，又降低了冷卻風(fēng)機能耗。例如國外一些廠家的篦冷機正常運轉(zhuǎn)時，所需冷卻風(fēng)量不超過1.7 Nm3/kg熟料，而國內(nèi)篦冷機大多需要2.0 Nm3/kg熟料，前者會使生產(chǎn)成本明顯下降。
1.6降低建筑高度，節(jié)省投資
傳統(tǒng)篦冷機篦板由于漏料問題未得到很好的解決，所以不得不在篦冷機下加設(shè)1條清灰拉鏈機或者將入熟料庫斜拉鏈延伸至篦冷機下部，不僅增加了成本，而且也增加了維護的工作量。新型低漏料、無漏料篦板的使用使取消篦冷機下的拉鏈機、甚至連同篦冷機漏料灰斗一起被取消變得可行。采用這種技術(shù)的新型篦冷機不僅省去了拉鏈機及其維護費用，而且也使整個燒成車間的高度降低近7m，因此使得投資也有很大降低。例如采用CP公司傳統(tǒng)篦板篦冷機，篦冷機下拉鏈機放在地面時，窯頭平臺一般需要高出地面大約14 m，而當(dāng)我們采用該公司rl-冷卻機時，由于省去了篦冷機灰斗及其下拉鏈機，所以窯頭平臺的高度僅需要高出地面大約9m即可，這就使得窯中心線及預(yù)熱器等的高度降低約5m左右，使得投資費用得到了大幅降低。
2、典型篦冷機技術(shù)參數(shù)
熟料冷卻機的技術(shù)水平很大程度上是通過其經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)體現(xiàn)出來的。表1列舉了比較典型的熟料冷卻機經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。
3、結(jié)束語
總體來說，現(xiàn)階段熟料冷卻機的發(fā)展方向主要是在提高可靠性、增強適應(yīng)性、降低運行成本、保證熱回收效率等方面。近些年來，雖然國內(nèi)熟料冷卻設(shè)備技術(shù)也取得了很大發(fā)展，但是與國外設(shè)備相比較還存在很大的差距，在這些方面仍然有很大的發(fā)展?jié)摿Α?br />
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