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【技术】冷机“红河”现象分析

(2014-08-14 10:02:39)

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篦冷机

分类：技术文章

在新型干法窑水泥生产中，熟料的冷却方式基本采用篦式冷却机冷却。在篦床上熟料层的细料侧，从进料至出料呈现一条高温灼红熟料带，俗称“红河”。
一、篦冷“红河”的危害
红河是篦冷机经常出现的不正常现象，严重影响着生产线的正常运转。
红河会造成篦板损坏。篦板受热损坏后，部分高温熟料经篦板破损处落入篦床下风斗内，易使篦床下的大梁和风斗的密封板及斗下阀门等部件受热变形，造成冷风漏出机外或在篦下各室之间相互串风，熟料得不到冷却，以致影响到熟料输送、储存、粉磨和水泥性能。

二、“红河”形成的原因
熟料在篦冷机的冷却过程是: 从窑头落下的高温熟料堆积在篦冷机进料口篦床上。随篦板向前推动覆盖在整个篦床上，冷风经篦缝向上透过熟料层，熟料在推动的过程中逐步得到冷却。而熟料冷却的好坏取决于冷风透过熟料层的阻力。阻力小，透过的冷风量多，则出篦冷机的熟料温度低。阻力大，则出篦冷机熟料温度高。

冷风透过料层的阻力与气流速度、气体容重、阻力系数有关。当冷风透过高温熟料料层时，风料之间热交换因温差较大而作用强烈，此时高温熟料将较多的热量传给冷风，冷风受热后温度升高，体积随之增加，其透过料层的气流速度也相应增加。气体透过料层的阻力随气流速度的平方增加,而气体的容重随温度增加而减小，结果是透气阻力随气流温度增加而呈平方增加。反之当气流透过温度较低的熟料层时，气流温差小，透过的气体温度低则阻力也低，空气易从低阻力区域的熟料层透过，气体透过量愈多 ,熟料温度愈低。熟料随篦板推动而向前移动。从篦冷机的横断截面来看，愈是在冷端，高透气阻力的料层和低阻力的料层之间的温差也愈大,冷风愈来愈集中在低阻力的熟料层透过，而高阻力的料层很少有气流透过，此部位熟料的冷却效果相当要差一些。
熟料在窑内煅烧时，受离心力的作用，产生离析，大颗粒一般集中在中间，随着颗粒直径变小，细颗粒愈来愈集中在窑筒体一边。当熟料从窑头落至篦床上时，大颗粒集中在一侧，细颗粒集中在另一侧，篦床横截面中部为粗细颗粒的过渡部位。当窑速较快且窑内细颗粒熟料较多时，细颗粒集中在一侧的现象尤为明显。熟料颗粒在篦床纵向随篦板向前推动逐步覆盖整个篦床面，虽然在推动过程中，颗粒层级配有所变化，但纵向变化不大，此时，从篦冷机的进料口至出料口，细颗粒在一侧形成带状、较大颗粒分别形成条带而随颗粒直径增大向另一侧集中。由于细颗粒堆积致密，冷风透过时阻力大，从进料口的高温熟料层开始，冷风较少或不透过细颗粒熟料层，较多地透过阻力低的较大颗粒层。此时细颗粒层因冷风透过量少而得不到冷却，其料层表面呈高温红色，透过冷风的熟料层因冷却其表面呈黑色。随着篦板的推动，在同一横截面上粗、细熟料颗粒层之间的温差愈来愈大，冷风愈来愈集中从较大颗粒的熟料层透过，而细颗粒熟料层得不到冷却, 形成一条从冷却机进料口至出料口的，红熟料带，这就是红河现象出现的原因。

三、“红河”的解决措施
红河的起因较复杂，其解决的方法也是多样化。解决红河的措施是：首先应从原料性能和热工操作上解决，使窑内熟料结粒均匀，从根源上解决料层透风的均匀性，才能较好地解决红河的问题。但各厂生产受种种条件的制约，很难对原料和操作作大的变动，在此情况下对篦冷机可以采取改变通风方式和改变篦板形状来减缓红河状况。
改善窑的操作
为使熟料结粒均齐，应尽量提高入窑物料分解率，改善篦冷机的操作，尽可能提高二次和三次风温，改善喷煤管火焰形状，缩短物料在窑内分解带和过渡带的停留时间，延长在熔融带的停留时间，在最高温度带保持合适的烧成温度，以上操作状况有利于结粒。提高入窑物料分解率的措施是加强窑、预热器、三次风管、废气管道等装备的密闭，减少漏风，改善预热器、分解炉的性能，提高换热效率，增强上述装备的隔热，减少散热损失等。
  采用侧吹风技术
侧吹风技术是在篦冷机出现红河料层的侧墙边，设置一排吹风孔，用一台风压较高的风机，在篦上水平向细颗粒层喷吹，此时部分细颗粒被吹动而使料层发生松动，而使料层的透风阻力下降，篦下的冷风因细料层阻力下降而得以透过料层，使熟料得到冷却，红河则减缓。
篦上侧吹风操作时，在高温细颗粒熟料与篦板之间有冷风吹过，形成一层冷风垫层，使篦板不致受高温熟料的过热损坏。同时篦下冷风因料层松动得以透过，使熟料得以冷却，这将延长篦板的使用时间。
  采用特殊形状篦面的篦板
在红河料层下部的篦床上，设置篦面较高且形状较为特殊的篦板。当红河料层随篦板向前堆动时，其底部熟料层被特殊篦板的篦面破坏 ,致使料层料积至密度发生变化，冷风透过料层的阻力降低，相应冷风可透过料层，使熟料得以冷却，红河现象得以减缓。但此类篦板磨损较重。
  加强风室(斗)的密封
在生产时加强风室(斗) 下锁风阀门的维护，减少冷风从该部位漏出风室(斗) 外，同时加强风室(斗) 之间隔板的密闭，以防止各风室 (斗) 之间的串风，以保持各室(斗)有足够的冷风透过料层。
  采用可控气流通风篦板
从 1990 年代起，国外出现了可控气流篦板。冷风不从篦下风斗向篦上料层透风，而是通过篦板下的空心梁经篦板本身水平贴篦面喷出，然后透过料层使熟料得以冷却。篦下空气梁透风，结构上可以单排或单块篦板单独通风，解决了风斗供风时通风面积过大，冷风集中于低阻力料层透过而高阻力熟料层冷风透过量少而得不到冷却，致使篦板受高温熟料的过热损坏的问题。采用可控气流通风篦板后，可以采用较高的风压和风量来透过红河料层，相应消除和减缓红河现象。可控气流通风篦板篦冷机的优点是通风均匀、鼓风量小、出篦冷机的熟料温度低、热效率高、供燃烧用的二次和三次空气温度高、篦板损坏量少、设备事故率低、废气量少、收尘设备小。其冷风量可降至熟料以下，单位有效冷却面积熟料量提高至以上，篦冷机热效率可提高至 75 %以上。

来源：中国水泥备件网论坛

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