篦冷機(jī)“堆雪人”與“紅河”現(xiàn)象分析

　　在新型干法窯水泥生產(chǎn)中，熟料的冷卻方式基本采用篦式冷卻機(jī)冷卻。在實(shí)際生產(chǎn)中，篦冷機(jī)前壁與回轉(zhuǎn)窯筒體轉(zhuǎn)向后側(cè)的卸料溜子處，常常會遇到篦板不能及時(shí)將熱熟料推走，使其堆積越來越高，嚴(yán)重時(shí)可堵到窯口，人們通常把這種現(xiàn)象稱為“堆雪人”；在篦床上熟料層的細(xì)料側(cè)，從進(jìn)料至出料呈現(xiàn)一條高溫灼紅熟料帶，俗稱“紅河”。

　　一、篦冷機(jī)“堆雪人”與“紅河”的危害

　　堆雪人與紅河是篦冷機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的不正?，F(xiàn)象，嚴(yán)重影響著生產(chǎn)線的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　雪人的形成，影響系統(tǒng)通風(fēng)、入窯二次風(fēng)量、風(fēng)溫，破壞窯及預(yù)熱器系統(tǒng)的熱平衡，使窯內(nèi)煅燒狀況不好，熟料產(chǎn)量、質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)會造成窯頭正壓，窯尾漏料，窯口護(hù)鐵磨蝕加重。

　　紅河會造成篦板損壞。篦板受熱損壞后，部分高溫熟料經(jīng)篦板破損處落入篦床下風(fēng)斗內(nèi)，易使篦床下的大梁和風(fēng)斗的密封板及斗下閥門等部件受熱變形，造成冷風(fēng)漏出機(jī)外或在篦下各室之間相互串風(fēng)，熟料得不到冷卻，以致影響到熟料輸送、儲存、粉磨和水泥性能。

　　二、“堆雪人”的形成原因

　　由于入窯二次空氣量不足，燃料燃燒速度較慢，導(dǎo)致煤粉不完全燃燒，熟料在窯內(nèi)翻滾過程中表面粘上的細(xì)煤粉，一并落入篦冷機(jī)后，在熟料表面進(jìn)行無焰燃燒，釋放出熱量，隨著風(fēng)冷卻的加大紅料越是不斷，使得本來應(yīng)該受到驟冷的液相不但不消失，反而可維持相當(dāng)一段時(shí)間；另一方面由于煤灰包裹在熟料表面，導(dǎo)致熟料表面鋁率偏高，液相粘度加大，更為重要的是不完全燃燒極易導(dǎo)致還原氣氛。在還原氣氛下，熟料中的被還原為低熔點(diǎn)的FeO，生成低熔點(diǎn)礦物，粘附在墻壁上。如果這種還原氣氛持續(xù)的時(shí)間過長或篦床操作不當(dāng)，如停床、慢床致使物料在篦床一室形成堆積狀態(tài)，使熟料與墻壁有足夠的接觸時(shí)間；再加上盲板的阻風(fēng)作用，使靠近墻壁的熟料冷卻效果差，一部分液相就會在墻壁上粘掛，逐漸形成雪人。

　　三、“紅河”形成的原因

　　熟料在篦冷機(jī)的冷卻過程是: 從窯頭落下的高溫熟料堆積在篦冷機(jī)進(jìn)料口篦床上。隨篦板向前推動覆蓋在整個(gè)篦床上，冷風(fēng)經(jīng)篦縫向上透過熟料層，熟料在推動的過程中逐步得到冷卻。而熟料冷卻的好壞取決于冷風(fēng)透過熟料層的阻力。阻力小，透過的冷風(fēng)量多，則出篦冷機(jī)的熟料溫度低。阻力大，則出篦冷機(jī)熟料溫度高。

　　冷風(fēng)透過料層的阻力與氣流速度、氣體容重、阻力系數(shù)有關(guān)。當(dāng)冷風(fēng)透過高溫熟料料層時(shí)，風(fēng)料之間熱交換因溫差較大而作用強(qiáng)烈，此時(shí)高溫熟料將較多的熱量傳給冷風(fēng)，冷風(fēng)受熱后溫度升高，體積隨之增加，其透過料層的氣流速度也相應(yīng)增加。氣體透過料層的阻力隨氣流速度的平方增加,而氣體的容重隨溫度增加而減小 ，結(jié)果是透氣阻力隨氣流溫度增加而呈平方增加。反之當(dāng)氣流透過溫度較低的熟料層時(shí)，氣流溫差小，透過的氣體溫度低則阻力也低，空氣易從低阻力區(qū)域的熟料層透過，氣體透過量愈多，熟料溫度愈低。熟料隨篦板推動而向前移動。從篦冷機(jī)的橫斷截面來看，愈是在冷端，高透氣阻力的料層和低阻力的料層之間的溫差也愈大,冷風(fēng)愈來愈集中在低阻力的熟料層透過，而高阻力的料層很少有氣流透過，此部位熟料的冷卻效果相當(dāng)要差一些。

　　熟料在窯內(nèi)煅燒時(shí)，受離心力的作用，產(chǎn)生離析，大顆粒一般集中在中間，隨著顆粒直徑變小，細(xì)顆粒愈來愈集中在窯筒體一邊。當(dāng)熟料從窯頭落至篦床上時(shí)，大顆粒集中在一側(cè)，細(xì)顆粒集中在另一側(cè)，篦床橫截面中部為粗細(xì)顆粒的過渡部位。當(dāng)窯速較快且窯內(nèi)細(xì)顆粒熟料較多時(shí)，細(xì)顆粒集中在一側(cè)的現(xiàn)象尤為明顯。熟料顆粒在篦床縱向隨篦板向前推動逐步覆蓋整個(gè)篦床面，雖然在推動過程中，顆粒層級配有所變化，但縱向變化不大，此時(shí)，從篦冷機(jī)的進(jìn)料口至出料口，細(xì)顆粒在一側(cè)形成帶狀、較大顆粒分別形成條帶而隨顆粒直徑增大向另一側(cè)集中。由于細(xì)顆粒堆積致密，冷風(fēng)透過時(shí)阻力大，從進(jìn)料口的高溫熟料層開始，冷風(fēng)較少或不透過細(xì)顆粒熟料層，較多地透過阻力低的較大顆粒層。此時(shí)細(xì)顆粒層因冷風(fēng)透過量少而得不到冷卻，其料層表面呈高溫紅色，透過冷風(fēng)的熟料層因冷卻其表面呈黑色。隨著篦板的推動，在同一橫截面上粗、細(xì)熟料顆粒層之間的溫差愈來愈大，冷風(fēng)愈來愈集中從較大顆粒的熟料層透過，而細(xì)顆粒熟料層得不到冷卻, 形成一條從冷卻機(jī)進(jìn)料口至出料口的，紅熟料帶，這就是紅河現(xiàn)象出現(xiàn)的原因。

　　四、“堆雪人”的解決措施

　　篦冷機(jī)堆雪人的原因較多，有時(shí)幾種原因共存，所以應(yīng)根據(jù)具體情況具體分析，從工程設(shè)計(jì)開始就引起重視。

　　1.正確確定篦冷機(jī)與回轉(zhuǎn)窯中軸線的相對位置

　　篦冷機(jī)與回轉(zhuǎn)窯中軸線的相對位置是引起堆雪人的重要原因，設(shè)計(jì)者應(yīng)從在理論和實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出合理的位置關(guān)系。另外，在回轉(zhuǎn)窯的制造、安裝和調(diào)試過程中應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，尤其是中軸線的相當(dāng)位置，減少尺寸誤差。

　　2.改善熟料的顆粒組成，正確控制液相量

　　新型干法的特點(diǎn)之一是熟料的細(xì)顆粒較多，當(dāng)溫度提高時(shí)，便容易形成浮動料層，使篦冷機(jī)堆雪人的幾率增高。料層厚度應(yīng)始終保持在600mm左右。在同等生料質(zhì)量的條件下，由于窯速調(diào)節(jié)不當(dāng)和三風(fēng)道噴煤管使用不好，都會使細(xì)粒熟料增多；同時(shí)熟料中的液相量與溫度也密切相關(guān)。預(yù)分解窯幾乎沒有冷卻帶，進(jìn)入篦冷機(jī)的熟料溫度一般都高達(dá) 1300—1450 攝氏度，個(gè)別甚至?xí)摺?

　　熟料在正常煅燒的過程中，當(dāng)溫度略低于1300攝氏度時(shí)便開始生成液相。然后，隨溫度的繼續(xù)升高而液相量逐漸增加，但達(dá)到某一定溫度后，液相量增加的速度緩慢下來。只有溫度再劇增，液相量才會進(jìn)一步增加，正常情況下溫度在1300—1400 攝氏度的范圍內(nèi)是液相量劇增區(qū)域。適當(dāng)?shù)囊合嗔坑欣诟哔|(zhì)量熟料的形成，液相的粘度對良好熟料的形成也有重要作用。但溫度過高時(shí)液相量增加，粘度卻降低，難以形成良好的團(tuán)塊，這也是篦冷機(jī)產(chǎn)生堆雪人的原因之一，所以，在操作中應(yīng)特別注意溫度的控制，避免堆雪人的現(xiàn)象產(chǎn)生。

　　3.提高篦冷機(jī)冷卻能力

　　篦冷機(jī)是熟料冷卻的重要設(shè)備，合理設(shè)定各室風(fēng)量和風(fēng)壓，加速熟料冷卻，努力提高入窯二次風(fēng)和入分解爐三次風(fēng)溫度，減少熱損失，提高冷卻效率，可避免堆雪人和出紅料。提高冷卻能力的措施有：增加淬冷風(fēng)量，避免冷風(fēng)短路，控制合適的高低溫度段速比，一般為1:1.2，注意風(fēng)煤料的變化。當(dāng)煤灰分大時(shí)，熟料中含量高或噴煤嘴磨損嚴(yán)重時(shí)均有堆雪人和出紅料的危險(xiǎn)。

　　五、“紅河”的解決措施

　　紅河的起因較復(fù)雜，其解決的方法也是多樣化。解決紅河的措施是：首先應(yīng)從原料性能和熱工操作上解決，使窯內(nèi)熟料結(jié)粒均勻，從根源上解決料層透風(fēng)的均勻性，才能較好地解決紅河的問題。但各廠生產(chǎn)受種種條件的制約，很難對原料和操作作大的變動，在此情況下對篦冷機(jī)可以采取改變通風(fēng)方式和改變篦板形狀來減緩紅河狀況。

　　1.改善窯的操作

　　為使熟料結(jié)粒均齊，應(yīng)盡量提高入窯物料分解率，改善篦冷機(jī)的操作，盡可能提高二次和三次風(fēng)溫，改善噴煤管火焰形狀，縮短物料在窯內(nèi)分解帶和過渡帶的停留時(shí)間，延長在熔融帶的停留時(shí)間，在最高溫度帶保持合適的燒成溫度，以上操作狀況有利于結(jié)粒。提高入窯物料分解率的措施是加強(qiáng)窯、預(yù)熱器、三次風(fēng)管、廢氣管道等裝備的密閉，減少漏風(fēng)，改善預(yù)熱器、分解爐的性能，提高換熱效率，增強(qiáng)上述裝備的隔熱，減少散熱損失等。

　　2.采用側(cè)吹風(fēng)技術(shù)

　　側(cè)吹風(fēng)技術(shù)是在篦冷機(jī)出現(xiàn)紅河料層的側(cè)墻邊，設(shè)置一排吹風(fēng)孔，用一臺風(fēng)壓較高的風(fēng)機(jī)，在篦上水平向細(xì)顆粒層噴吹，此時(shí)部分細(xì)顆粒被吹動而使料層發(fā)生松動，而使料層的透風(fēng)阻力下降，篦下的冷風(fēng)因細(xì)料層阻力下降而得以透過料層，使熟料得到冷卻，紅河則減緩。

　　篦上側(cè)吹風(fēng)操作時(shí)，在高溫細(xì)顆粒熟料與篦板之間有冷風(fēng)吹過，形成一層冷風(fēng)墊層，使篦板不致受高溫熟料的過熱損壞。同時(shí)篦下冷風(fēng)因料層松動得以透過，使熟料得以冷卻，這將延長篦板的使用時(shí)間。

　　3.采用特殊形狀篦面的篦板

　　在紅河料層下部的篦床上，設(shè)置篦面較高且形狀較為特殊的篦板。當(dāng)紅河料層隨篦板向前堆動時(shí)，其底部熟料層被特殊篦板的篦面破壞 ,致使料層料積至密度發(fā)生變化，冷風(fēng)透過料層的阻力降低，相應(yīng)冷風(fēng)可透過料層，使熟料得以冷卻，紅河現(xiàn)象得以減緩。但此類篦板磨損較重。

　　4.加強(qiáng)風(fēng)室(斗)的密封

　　在生產(chǎn)時(shí)加強(qiáng)風(fēng)室(斗) 下鎖風(fēng)閥門的維護(hù)，減少冷風(fēng)從該部位漏出風(fēng)室(斗) 外，同時(shí)加強(qiáng)風(fēng)室(斗) 之間隔板的密閉，以防止各風(fēng)室 (斗) 之間的串風(fēng)，以保持各室(斗)有足夠的冷風(fēng)透過料層。

　　5.采用可控氣流通風(fēng)篦板

　　從 1990 年代起，國外出現(xiàn)了可控氣流篦板。冷風(fēng)不從篦下風(fēng)斗向篦上料層透風(fēng)，而是通過篦板下的空心梁經(jīng)篦板本身水平貼篦面噴出，然后透過料層使熟料得以冷卻。篦下空氣梁透風(fēng)，結(jié)構(gòu)上可以單排或單塊篦板單獨(dú)通風(fēng)，解決了風(fēng)斗供風(fēng)時(shí)通風(fēng)面積過大，冷風(fēng)集中于低阻力料層透過而高阻力熟料層冷風(fēng)透過量少而得不到冷卻，致使篦板受高溫熟料的過熱損壞的問題。采用可控氣流通風(fēng)篦板后，可以采用較高的風(fēng)壓和風(fēng)量來透過紅河料層，相應(yīng)消除和減緩紅河現(xiàn)象?？煽貧饬魍L(fēng)篦板篦冷機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是通風(fēng)均勻、鼓風(fēng)量小、出篦冷機(jī)的熟料溫度低、熱效率高、供燃燒用的二次和三次空氣溫度高、篦板損壞量少、設(shè)備事故率低、廢氣量少、收塵設(shè)備小。其冷風(fēng)量可降至熟料以下，單位有效冷卻面積熟料量提高至 以上，篦冷機(jī)熱效率可提高至 75 %以上 。