TC型国产第三长篦冷机技术及其应用1

    摘要:

TC型国产第三长篦冷机技术及其应用
1 概述

往复推动篦式冷却机是水泥厂熟料烧成系统配套的主机设备，其主要功能是对热熟料进行冷却、热回收和输送。由于其性能要求高，工况变化大，机构复杂，操作难度大而造成故障率高，直接影响窑的运转率。因此在国内外篦冷机是公认的窑系统中主机设备的薄弱环节。世界上各国有关篦冷机设计和制造公司都长期不懈地投入力量进行开发研究，力图解决这一关键问题，并已取得显著成果。从本世纪30年代中期第一台篦冷机使用至今，随着熟料烧成技术的进步，篦冷机技术也不断发展，先后已登上三个台阶，即生产了第一、第二、第三代篦冷机。第一代篦冷机产生于30年代，几经改进基本上满足了湿法、半干法及一般干法窑生产配套的需要；70年代初预分解窑技术的出现和逐渐推广应用，使熟料烧成技术发生了巨大的飞跃，它要求篦冷机相应地大幅度提高单位有效面积产量，并提高热回收率降低热耗，于是第二代篦冷机应运而生；80年代中期，新型干法生产技术进一步完善，生产规模进一步扩大，使窑系统主机设备向大型化、高效率、低能耗方向发展，于是，80年代末，各国有关水泥装备设计、制造公司开始开发第三代篦冷机，至89年代中期各国生产的第三代篦冷机开始推广使用。

天津水泥工业设计研究院（TCDRI）从事篦冷机设计已有三十多年的历史。60年代设计了第一代篦冷机系列装备了几十条湿法水泥生产线；70年代末80年代初设计了第二代篦冷机，以满足当时新型干法水泥生产线的需要；85年引进美国Fuller公司的改进型第二代篦冷机的设计和制造技术，此项引进技术显著提高了TCDRI的篦冷机设计技术水平。如今由TCDRI转化设计的F uller篦冷机已有60多台在国内投入使用，另有5台出口国外（巴基斯坦4台，马来西亚1台），取得良好的经济效益和社会效益。

基于30多年的篦冷机设计实践经验，加上吸取有关国外的先进技术，天津水泥设计研究院于90年代初，开始新一代篦冷机的研制工作。从新篦板的设计试制、模拟实验、工业实验到样机设计制造，前后经历了五年的时间。如今，已形成从1000t/d至4000t/d的TC型第三代篦冷机系列。其中1000t/d级、2000t/d级及2500t/d级的篦冷机已在多个厂家投入使用并取得了令人满意的效果。同时在国内，应用TC篦冷机技术对2000t/d及1000t/d 现有老式篦冷机的技术改造也正在陆续展开。

TC型篦冷机的天津水泥工业设计研究院（TCDRI）90年代开发的第三代篦冷机，如图所示，TC篦冷机由上壳体、下壳体、篦床、篦床传动装置、篦床支承装置、熟料破碎机、漏料拉链机、自动润滑装置及冷却风机组等组成。

热熟料从窑口卸落到篦床上，在往复推动的篦板推送下，沿篦床全长分布开，形成一定厚度的料床，冷却风从料床下方向上吹入料层内，渗透扩散，对热熟料进行冷却。冷却熟产后的冷却风成为热风，热端高温热风作为燃烧空气入窑及分解炉（预分解窑系统），部分热风还可作烘干之用。热风利用可达到热回收，从而降低系统热耗的目的；多余的热风将经过收尘处理后排入大气。冷却后的小块熟料经过栅筛落入篦冷机后的输送机中；大块熟料则经过破碎、再冷却后汇入输送机中；细粒熟料及粉尘通过篦床的篦缝及篦孔漏下进入集料斗，当斗中料位达到一定高度时，由料位传感系统控制的锁风阀门自动打开，漏下的细料便进入机下的漏料拉链机中而被输送走。当斗中残存的细料尚能封住锁风阀门时，阀板即已关闭而保证不会漏风。

对现代篦冷机的性能要求是高冷却效率、高热回收率和高运转率。为实现上述的高性能，篦床的设计是关键。TC篦冷机的篦床分为如下三部分：
（1）高温区：即熟料淬冷区和热回收区，在该区域采用TC型“充气梁”装置，其中前端五排采用“固定式充气梁”，倾斜15°；后续四排为“活动式充气梁”，倾斜3°。高温区采用TC型“充气梁”装置是TC篦冷机达到高冷却效率、高热回收率和高运转率的根本保证。应该强调在最高温区采用“固定式充气梁”装置最大优点是大大降低了热端篦床的机械故障率，这就充分保证篦冷机的运转率。由于正对窑下料口区域的篦床采用“固定式充气梁”装置，热熟料易于堆积，虽可调节冷却风量来对积料厚度加以控制，但为防“雪人”和大块熟料球的堆积，在端部壳体上加装了一组空气炮，按实际需要间断地“开炮”，适时清理过多的积料，以保证稳定安全的操作。
（2）中温区：采用低漏料篦板，该篦板有集料槽和缝隙式通风口，因冷却风速较高而具有较高的篦板通风阻力，因而具有降低料层阻力不均匀影响的良好作用，有利于熟料的进一步冷却和热回收。
（3）低温区，即后续冷却区。经过前端TC篦板区和低漏料篦板区的冷却，熟料已显著降温，故该区仍采用通常的Fuller篦板，这足以实现对该机性能的要求。

3.1 设计定型原则

第一，从实际出发，全面考虑篦冷机制造能力，辅机、电气自动化配套，以及使用、管理水平等实际问题，既求先进又保证可靠。

第二，在主要技术性能指标方面留有增产的余地。如单位篦面积产量和单位冷却风量两个主要技术指标都留有约10%的余量，这样，随着熟料烧成技术的进步，当窑产量增加时，适当调整冷却风量即可与窑产量相匹配。实践经验证明：篦冷机冷却能力留有适当的余地以提高对熟料烧成技术进步的适应能力是非常必要的。

第三，设计上力求与第二代篦冷机接轨，便于已装用的大量第二代篦冷机的技术改造，有利于新技术的推广使用，既缩短技术改造周期又节省投资费用，对老厂挖潜有很大的意义。

3.2 TC型篦冷机的主要类型

TC型篦冷机采用复合式篦床，它由TC型充气篦床和普通篦床组合而成。其中TC型充气篦床又可分为两种不同的结构形式——固定式充气篦床和活动式充气篦床。固定式充气篦床由一组固定式充气梁组成，而活动式充气篦床则由活动式及固定式充气梁交潜排列组合而成。

TC型篦冷机按固定式充气篦床、活动式充气篦床和普通篦床的不同组合可有如下三种主要类型：

① 热湍为固定式充气篦床后接普通篦床（见图3a）；

② 热端为活动式充气篦床扣接普通篦床（见图3b）；

③ 热端为固定式充气篦床加接活动式充气篦床再后连普通篦床（见图3c）。

上述采用风室供冷却风的普通篦床所用的篦板可为通用型Fuller篦板或高阻力低漏料篦板，因此上述三种主要类型的篦板因采用不同的普通篦床而又有多种不同的组合。

TC型篦冷机按不同的三次风抽取形式也可分为两种：

① 单独设三次风口，配常规窑头罩（图1）；

② 配大窑头罩，由窑头罩抽三次风，即不单独设三次抽口，二、三次风现时入窑头罩，然后再分别入窑、入分解炉（图2），这种形式三次风温较高但二次风温较低（相对第一类型而言）。

不同类型TC篦冷机取决于用户的不同要求和选择，其性能则均由TC篦冷机系列设计来保证。

3.3 TC型篦冷机的主要技术性能指标

TC型篦冷机系列的主要技术数据见下表：
型 号TC-836TC-1062TC-1176TC-1296
产量t/d1000～11502000～23003000～34504000～4600
篦面积（有效）m226.752.678.8106
段数1233
单位冷却风量
Nm3/kg.cl2～2.32～2.32～2.32～2.3
热效率 %71～7371～7371～7371～73
出料粒度 mm≤25≤25≤25≤25

进料温度 ℃1371137113711371水泥人网,Gf|W
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出料温度 ℃65+环温65+环温65+环温65+环温