熟料的冷却及设备课件.ppt

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1、2.5 熟料的冷却及设备,1,主要内容,2.5.1 冷却熟料的原因、冷却机的评价选用2.5.2 熟料冷却机的发展及分类2.5.3 筒式冷却机2.5.4 篦式冷却机2.5.5 其他类型冷却机2.5.6 各种熟料冷却机的比较,2,2.5.1 冷却熟料的原因冷却机的评价选用,冷却熟料的原因回收高温熟料的热量，以预热助燃空气，改善燃料燃烧过程，节约能源熟料急冷有利于水泥强度的发挥，增强水泥抗硫酸盐性能，改善安定性，提高水泥质量熟料急冷后，改善易磨性，利于粉磨确保输送和储存熟料设施的安全运转,3,2.5.1 冷却熟料的原因冷却机的评价选用,4,评价冷却机的技术经济指标 冷却机的热效率,各种型式的冷却机热

2、效率一般在40-80,评价冷却机的技术经济指标,二次空气温度：9001100；入炉三次风温度：400800熟料的冷却程度：50-300环保（噪音污染、粉尘污染）操作费用：冷却机的动力消耗及维护费用投资费用：设备费用及土建费用,5,2.5.2 熟料冷却机的发展及分类,熟料冷却机的发展19世纪末，出现单筒冷却机20世纪20年代初，出现多筒冷却机1929年，回转篦式冷却机：回转式篦子，熟料在篦床上处于静止状态，随篦板向前移动，冷空气从篦子透过篦床上的熟料层并进行热交换，冷却效率较高，因而在相当长的时期内在立波尔窑系统中使用较多，但是这类冷却机布料不易均匀，更不适应设备大型化的需要，60年代后，国际上

3、很少采用,6,熟料冷却机的发展,30年代初，制造振动篦式冷却机 熟料在振动的篦床上翻滚向前运行，冷空气透过篦床时较充分地同熟料进行热交换；这种冷却机长、宽较大，由于长度过长，入窑二次风温较低，对振动弹簧的设计材料要求较高，也不适应设备大型化的要求，因而60年代后，也已逐步淘汰,7,熟料冷却机的发展,1937年，美国富勒公司开始生产推动篦式冷却机，冷却效果及热效率都很好，特别适合预分解窑的配套,8,熟料冷却机的发展,20世纪70年代,预分解窑出现以后，对三次风、二次风的温度有了较高要求，推出了第二代篦式冷却机。20世纪80年代，烧成燃料价格不断攀升，以提高热回收效率为主要目的，以高阻力篦板为主要

4、特征的第三代推动式篦冷机应运而生，由于在热效率、可靠性等多方面具有显著优点，迅速在世界范围内得到广泛应用，出现了第三代篦冷机独领风骚的时代。20世纪末，为解决冷却机漏料问题和进一步提高冷却机热回收效率，国际上推出了所谓第四代冷却机。就实际使用效果和综合经济效益来看，第三代和第四代篦式冷却机各具特色。,熟料冷却机的分类,10,2.5.3 筒式冷却机（单筒和多筒）,11,单筒冷却机1-回转窑；2-单筒冷却机；3-熟料输送机,单筒冷却机,一个支承在二对托轮上的回转圆筒，内部装设耐火衬料和扬料装置熟料由窑头卸落在冷却筒内，被扬料板提升与撒落，冷空气从冷却机出料端吸入，与熟料逆流接触并进行热交换，加热后

5、空气全部进入窑内,12,单筒冷却机,13,14,单筒冷却机1-回转窑；2-单筒冷却机；3-熟料输送机,单筒冷却机,布置方式：逆流式与顺流式顺流式：占地面积大逆流式：单筒冷却机布置在回转窑的下面，需提高烧成车间基础的高度,15,单筒冷却机参数,筒体直径：25m长：2050m长径比（L/D）:l012斜度为34单位容积生产能力:2.53.5tm3日出冷却机熟料温度:150300二次风温：400750干法窑的单筒冷却机热效率：5575湿法窑的单筒冷却机热效率：78,16,单筒冷却机优缺点,结构简单，运转可靠，功效率较高，无废气收尘处理冷却机内高温熟料不能骤冷，出冷却机熟料温度较高，散热损失较大，不适

6、应大型窑的配套 由于对环境保护的严格要求及窑外分解技术的兴起，单筒冷却机又得到新发展,17,单筒冷却机的主要改进措施,扩大冷却机中部筒体，减少空气阻力，提高冷却效率沿冷却机全长分段隔热保温，采用不同扬料装置和凸棱耐火材料冷却机出料端装设喷水枪冷却熟料重视窑头与机身的密封，减少漏风，提高入窑二次空气温度等,18,多筒冷却机,由环绕在回转窑出料端的若干(通常6-14个)冷却筒构成，筒直径：0.8-1.4m，长4-7m，L/D：4.5-5.5；冷却筒与窑连成一体，并随窑一起回转；每个冷却筒长度的1/4部分砌有耐火砖，其余部分装有链条或扬料板等；在回转窑的出料端窑体上开孔，用联结管将冷却筒和窑筒体联结

7、起来，熟料从窑体上的卸料孔经联结管卸入冷却筒，与吸入冷却筒的冷空气进行逆流换热，预热后的空气全部入窑作为二次空气,19,多筒冷却机,20,多筒冷却机结构细节,多筒冷却机结构示意图1-可换套筒；2-耐火砖；3-窑头板；4-铁篦子5-链条；6-扬料板；7-耐热衬板；8-冷却机筒体；9-耐火砖；10-弯头；11-接口铁；12-回转窑筒体；,多筒冷却机结构,普通多筒冷却机的优缺点,构造简单,不需另设传动装置,电耗较低,无废气污染冷却筒与窑连体，窑头筒体承受的机械负荷很大，限制了冷却能力的进一步提高,及在大型窑上的应用处于高温下的下料弯头易损坏，造成漏风漏料冷却筒散热损失大，热效率仅5565入窑二次空气

8、温度一般比单筒冷却机低，出冷却机熟料温度一般在200300,22,新型多筒冷却机改进,（1）冷却筒长度加长，长径比为812 窑筒壳体向前延伸成通道并超过冷却筒的尺度，在冷却筒前的窑壳体上增设一组托轮支承，以减轻窑体负载，提高冷却机的稳定性 看火隧道 由一个固定的圆筒体构成，它伸入回转窑向窑头延伸至壳体之内,23,新型多筒冷却机改进,（2）下料弯头：内砌耐高温、耐磨损的陶瓷衬里。有的将弯头做成歪脖接管偏心地装在冷却筒上，降低熟料掉落高度及对弯头的磨损，减少噪音（3）冷却筒的高温段(约为筒体长度的50以上)均砌筑耐火衬里，以保护筒体，同时又起隔热作用，减少散热损失,24,新型多筒冷却机改进,（4）

9、冷却机内采用各种形式的扬料装置，形成较为理想的料幕，强化对流换热，提高冷却机热效率（5）窑头燃烧器伸入窑内较长，出窑熟料温度一般10001200，以免过热熟料在联结处结圈堵塞,25,新型尤纳克斯多筒冷却机结构,新型尤纳克斯冷却机结构示意图1-回转窑筒体；2-冷却机筒体；3-冷却机入料弯头；4-托轮、轮带；5-看火隧道；6-延伸窑壳体,多筒冷却机,27,新型尤纳克斯冷却机结构,下料弯头,凸棱状耐火衬里,扬料器,新型多筒冷却机参数,熟料出口温度：100150入窑二次空气温度：730780冷却机热效率：7072适于日产20002500 t熟料的窑使用,28,新型多筒冷却机存在问题,冷却筒与窑体的联结

10、结构及热膨胀下料弯头结构冷却筒的耐火衬里、扬料器的热变形及机械变形、噪音大等不能方便地抽取热空气供分解炉用，因此不适合大型预分解窑,29,我国高效率多筒冷却机,采取保温型筒体结构，在冷却机热端采用凸台形素瓷砖，衬砖与筒体之间填有硅酸铝纤维毡，配有弹性接管的直流式整体弯头，不漏风，漏料，下料速度快，采用连体型弧形扬料板，形成较致密的雨状料幕，增大熟料与二次空气的传热面积温度超过400时,水蒸气导热系数明显大于空气的导热系数,据此以水蒸气为传热介质，以加快传热速度。,30,31,新型UNAX多筒冷却机在SP窑上应用工艺图,2.5.4 篦式冷却机,骤冷式冷却机出窑熟料进入冷却机后，在篦板上铺成一定厚

11、度的料，鼓入的冷空气，以相互垂直的方向穿过篦床上运动着的料层使熟料得以骤冷回转式、振动式、推动式（水平式、倾料式、复合式、组合式）美国富勒公司的富勒型推动篦式冷却机,32,推动篦板由固定篦板和活动篦板相间排列所组成 篦板要求耐热、耐磨，其上有许多缝或圆孔，使从下向上鼓入的冷却空气能够垂直地通过熟料层活动篦板在传动装置的带动下成排地位于固定篦板之间，沿前后方向作水平的往复运动，将熟料推向前进,篦冷机内部分区及功能实现：,篦冷机-结构,窑下料区：从窑掉下的高温熟料落到这个区域热回收区：从这个区域出来的冷却风将送入窑、预热器余热回收区（WHR区）：从这个区域出来的冷却风用于发电后续冷却区：从这个区域

12、出来的冷却风是废气,推动篦式冷却机的发展,第一代 薄料层篦式冷却机（60年代）,第二代 厚料层篦式冷却机（80年代）,第三代 充气梁高效篦式冷却机（90年代）,第四代 行进式稳流篦式冷却机（21世纪）,推动篦式冷却机的发展,篦板和篦床结构是篦冷机最重要的部件，它决定了篦床的料层厚度，也就决定了篦床单位面积产量，同时还决定供风系统和热回收效率，一、二、三、四代篦冷机产品发展主要表现在篦板和篦床的结构的改进。,36,料层厚度：180-185mm;单位面积负荷小于20t/m2 d篦冷机中心线与回转窑中心线一致，考虑窑口卸出熟料偏心以及物料粒度离析问题,需安装导料装置，容易烧损和磨损，达不到均匀布料的

13、作用；篦板厚度55-60mm，间隙3-5mm,磨损严重、漏料严重活动篦板行程100mm，篦板支承在纵梁上，每个篦床有许多活动纵梁，无法分隔风室，密封较差冷却风机压力很低，一般一室在6000Pa左右，二室在5000 Pa左右，导致产量非常低。,第一代“薄料层篦冷机”，,第二代“厚料层篦冷机”,料层厚度：400-500mm，单位面积负荷35t/m2d，结构上取消进料口的导料装置，窑和篦冷机的中心线根据卸料偏心和物料粒度离析进行了偏离；篦板：厚度增加到130mm以提高推动效率，篦板长缝改为均面圆孔以减少漏料；将篦板支承在横梁上，篦板下风室隔板焊在固定篦板支承梁上，大大加强了风室间的密封，可调节各风室

14、的风量和风压，提高了熟料冷却效率。,第三代“空气梁高效篦冷机”,料层厚度：600-800mm，单位面积负荷44t/m2d采用高阻力篦板，进料口篦板改为固定阶梯篦板，因为篦板阻力较高，有利于熟料层均匀透过冷却空气，提高冷却效率，篦床横梁改用空气梁通风，冷却效率进一步提高。,第四代冷却机,料层厚度：800-1000mm，单位面积负荷44t/m2d随着对热效率和低维护成本要求的提高，在第三代篦冷机的基础上研发出了CP的冷却机和Polysius多轨道梁冷却机为代表的第四代篦冷机,推动篦式冷却机类型据篦床特点,(一)水平推动篦式冷却机(二)倾斜推动篦式冷却机(三)复合推动篦式冷却机(四)组合阶段型推动篦

15、式冷却机,41,(一)水平推动篦式冷却机,42,第一代产品,水平推动篦式冷却机工作过程,高温熟料由窑口进入冷却机后，首先受到从篦板下部鼓入的高压风急速冷却，随后由篦床推动前进，由中压风继续冷却冷却后的小颗粒熟料穿过细栅条，经出料溜子直接入输送设备，大块熟料经冷却机末端的破碎机破碎后，再进入输送设备从篦板缝漏入空气室底部的细小熟料颗粒，由冷却机底部的拉链机送至出料端鼓入冷却机的冷空气与熟料进行热交换后，一部分作为二次风进入窑内，部分作为三次风引入分解炉或用于烘干原、燃料，多余热风经收尘后由烟囱排入大气,43,水平篦床缺陷,随着水泥窑的大型化，熟料颗粒变细，料层变厚，在热端高温区，水平篦床上易发生

16、料层滞留不走的情况，即篦板在料层底部徒劳地往返推动，而无法把热料推送向前，易使篦床局部过热而受损坏-堆雪人,44,(二)倾斜推动篦式冷却机,篦床倾斜安装早先：倾斜10度左右，一方面冷却机整机高度过高，另一方面在高压风吹动下，热料在篦床上易产生流态化，使运动速度过快，致使熟料冷却失控目前：3,45,(二)倾斜推动篦式冷却机,46,第一代产品(篦床倾斜（5-3),(三)复合推动篦式冷却机,前二段篦床倾斜，倾斜角为3，篦床较窄，推动速度较小，可获得厚料层，厚度可达600mm采用厚料层技术，可使冷空气与热熟料充分进行热交换，提高二次空气温度；防止由于粗、细熟料离析而出现“红料流”并造成对篦板的损害三段

17、为水平篦床，篦床较宽，推动速度较快，料层较薄，大约在250mm左右，使熟料得到进一步冷却,47,(三)复合推动篦式冷却机,48,富乐型复合推动篦式冷却机,a.二次风；b.三次风；c.烘干用热风；d.余风1上壳体；2下壳体；3篦床；4传动装置；5支撑装置；6漏料锁风阀；7熟料破碎机；8集中润滑装置；9冷却风机；l0栅条；11漏料拉链机 第二代国产富勒篦冷机基本构造,冷却机中风压的变化,50,冷却机长度-篦板行数有6室的富勒篦冷机熟料冷却和篦下空气压力之间的变化关系,出冷却机熟料温度1360降至65入窑二次风温900-1000单位篦床面积产量 38-43 t/m2 d大型富勒篦冷机产量：8000-

18、10000 t/d,51,(四)组合阶段型推动篦式冷却机,52,组合阶段篦式冷却机1-回转窑；2-阶段式冷却机；3-收尘器；4-螺旋输送机；5-破碎机；6-炉篦子；7-风机,组合阶段型推动篦式冷却机,篦床分成前后二段，中间装有破碎机：经前段篦床冷却至500左右的熟料经过破碎机破碎后，再进入后段大块熟料或结圈碎块，经中间破碎，熟料颗粒均匀，熟料温度低对破碎机要求高,53,54,第二代产品,55,第三代产品,56,Rg：粗料阻力；Rf：细料阻力；vf：细料冷却风量；vg：粗料冷却风量；RR；篦板阻力篦床阻力与空气分配图,三代冷却机高阻力篦板,如果篦床阻力比料层阻力大得多，则通过粗料侧和细料侧的风量

19、基本相等，也就是说风量能在全篦床上均匀分布，熟料均匀冷却。,BMH充气梁冷却机,59,炉篦板炉篦是设备的重要部件。为使热回收利用获得最佳化、最少的冷却风用量，冷却设备全部采用模板。模板系统能把冷风输送到熟料层中，通过脉冲技术使熟料均匀化。热回收利用区采用直接通风模板，再冷区采用室式通风模板,60,第四代冷却机诞生背景,第四代冷却机有两种形式:史密斯公司:以不漏料和棒式推动为代表的推动棒式冷却机CP公司(克劳迪斯-彼得斯Claudius Peters):以提高热效率、不漏料为代表的列进篦式冷却机。,推动棒式冷却机,上世纪末，美国富乐公司开发并推出了新型推动棒式冷却机，后被史密斯公司购并。该冷却机

20、的主要目的是避免篦床漏料和摸块化设计和安装，同时釆用自动控风装置实现了改善分风不均现象。这种冷却机将篦板的往复运动改成了推动棒的往复运动，通风篦板成为了固定式，从而可以做到篦板不漏料，篦板磨损小，另外它釆用了机械式自动控风系统，可以做到在生产中可以联系自动提供固定的冷却风量。,基本解决了篦板漏料问题，冷却风用量少，效果基本与第三代冷却机持平，主要缺点：1机械上由干推动棒的驱动由风室穿过篦板,并做长距离的直线运动,这种直线运动左右、上下偏差很小,密封要求很高，致使实际应用时密封件的寿命制约了冷却机的运转率；2机械自动控风系统釆用配重块和通风阻力的平衡来实现,一种配重块对应干一定的风量,即,该存在

21、经济产量，超过或低于该产量,不能保证冷却效果。特别是在目前中国水泥行业，熟料产量普遍都超产比较多,从而造成该冷却机不能适应，而出现熟料溫度异常偏高;3由于该冷却机的料层与第三代冷却机相近，热回收效率没有显著提高。单位面积负荷约42t/dm2,单位装机风量约2.7Nm3/kg,热效率7475%，冷却风机单位装机功率约8.0 kWh/t。,史密斯公司率先开发Crossbar-Cooler属第四代篦冷机，1997年起用于水泥生产线采用全固定冷却篦板，上面有一层约50mm的固定冷熟料，篦板布风均匀性良好；熟料的推动方式采用三角截面的推杆推动；基本消灭了漏料和漏风；热回收效率高，达72 76%；每块篦板

22、下设有特制的空气自动平衡流量调节阀,可根据篦上阻力,及时调节所需阻力,及时和调节所需风量,控制简便准确。模块化设计,节省安装时间和费用；系统配风量较小，1.6 2.2Nm3/kg-cl;熟料快速冷却，冷却效率高，适应产能大，50 60t/m2d;实际用风量小，一般1.5 2.0Nm3/kg-cl;篦板使用寿命长，设备运转可靠;主要问题是活动推杆长期运转的可靠性还有待进一步完善；,推动棒式冷却机,史密斯第四代Crossbar-Cooler,列进篦式冷却机,上世纪末本世纪初，cp公司、polysius、富士摩根等公司相继推出了列进篦式冷却机，该冷却机基于高料层操作原理，从而获得更高的热回收效率。,

23、在长度方向上分成若干如图为4列，每一列可单独往复运动。实际操作时，各列同步向前推进，熟料跟着篦床向前运动，然后各列单独向后 运动，此时熟料基本保持在原来的位置，通过这样的运动组合使熟料逐步向 前运动。熟料热回收效率主要靠提高料层高度来解决，整体篦床有一定斜度，篦床可以做到不漏料；由于料层比第三代冷却机高，因此热效率比第三代冷却机高装机功率明显比第三代冷却机高，实际上这类第四代冷却机是用电换取热效率。单位面积负荷：45 t/d.m2左右，单位装机风量为2.4Nm3/kg左右，热效率为7576%，冷却风机单位装机功率为10 kWh/t左右。,推动篦式冷却机优缺点,出冷却机熟料温度低入窑二次风温高系

24、统热效率高，适合大型NSP窑、适合老厂改造投资大，电耗高，磨损大，需处理废弃收尘,69,2.5.5 其它类型冷却机,立筒式冷却机 由德国瓦尔泽尔-勃拉什姆公司制造，是一种对流热交换与沸腾床热交换相结合的冷却机。,70,2.5.5 其它类型冷却机,71,2.5.5 其它类型冷却机,立筒式冷却机熟料从回转窑进入竖直的圆柱形立筒。如同在立窑上一样慢慢地向下运动，经几个破碎辊篦轧碎后卸出，鼓入的冷空气从两个或三个不同高度的部位进入熟料层，对熟料进行对流冷却。立筒的上端口径缩小，用以增加气流速度，形成一个约50mm厚的沸腾层，使熟料得到充分冷却。,72,2.5.5 其它类型冷却机,立筒式冷却机特点无废气

25、排放，热效率高、熟料出口温度高，动力消耗大，冷却机操作受熟料颗粒级配影响很大。,73,2.5.5 其它类型冷却机,“g”型冷却机克劳迪思-彼得斯公司（徳），70年代初开发，再冷式冷却机，不能独立使用，必须串联其它冷却机复合使用g是重力加速度的简写，表示熟料是依靠重力由上而下进行运动而换热的冷却机,74,2.5.5 其它类型冷却机,实际上是一种间接空气换热器；金属外壳有隔热层的换热室，分为多层，一般5层，其中有大量断面为机翼状的金属管道横穿换热室，通过两侧的隔室，从上由重力作用穿过密集的空气管道落到底部的输送机内送往储库。,75,2.5.5 其它类型冷却机,“g”型冷却机出口熟料温度可冷却至100由于是间接换热，空气中不含粉尘，没有空气污染问题，热空气可加以利用。,76,2.5.6 各种熟料冷却机的比较p105表2-26,生产规模：推篦式冷却机应用范围最广热效率：相近出冷却机熟料温度：推篦式冷却机几乎最小对各种窑的适应性：推篦式冷却机适应性最广机体最低散热损失量：推篦式冷却机几乎最小干法生产时冷却的空气量：篦冷机最大剩余空气量：推篦式冷却机有余量熟料粉尘循环量：推篦式冷却机没有二次风最高温度：推篦式冷却机最高熟料粒度对冷却机的影响：单筒适应性最好冷却机抽出三次风和剩余空气的条件：推篦式冷却机方便,77,78,END,79,四代充气梁式篦冷机,