氣水兩相流在單冷機(jī)中的應(yīng)用

一、基本原理：

現(xiàn)在在日產(chǎn)700t/d以下的生產(chǎn)線中，單筒冷卻機(jī)還在普遍應(yīng)用，但是單冷機(jī)也普遍存在一些問題，如冷卻效率不好，尤其是在提產(chǎn)后經(jīng)常有紅料出來，既影響熟料質(zhì)量又會因溫度過使鏈斗機(jī)斷銷，影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

針對這種情況，可以改用篦式冷卻機(jī)來增強(qiáng)冷卻效果，這方案在云南省部分水泥廠改造中得到了很好的驗(yàn)證，但是同時還存在著花費(fèi)較高——得需要上百萬，還需要停產(chǎn)。雖然改造比較徹底，但是代價也比較大，有沒有既花錢少又不停產(chǎn)來改善冷卻效果的方法呢？

答案是肯定的，氣相兩相流的應(yīng)用，可以解決上述難題，所謂氣水兩相流是指由液態(tài)水汽和空氣組成的流體，它以空氣為載體，以液態(tài)水汽為主媒體，利用水較高的汽化熱來帶走熟料的熱量，同時蒸發(fā)后的水汽被帶入窯內(nèi)，增加窯口的黑度加強(qiáng)換熱。

流程簡介：

氣水兩相流工藝流程見圖一，水箱G中的水經(jīng)水泵F加壓，在電腦循環(huán)控制器E的流量控制下，一部分通過回水箱，一部分進(jìn)入液相碎粒區(qū)進(jìn)行霧化碎粒，風(fēng)機(jī)D產(chǎn)生的氣相流體在B區(qū)給液相加壓，并在C區(qū)混合提速后噴出。

二、以前應(yīng)用的情況：

氣相兩相流在熟料冷卻中應(yīng)用是比較成熟的理論，在二十世紀(jì)七、八十年代就提出并應(yīng)用過，但是由于機(jī)械設(shè)備加工等原因，效果不是很理想，故而該思想在隨后逐漸沒落，所以后來一般改造均采取的是改單筒機(jī)為篦冷機(jī)的方案，究其原因主要是失敗的原因有以下幾點(diǎn)：
1、水分蒸發(fā)慢。

2、沒有合理的風(fēng)量風(fēng)壓。故而造成水汽化不均，噴槍堵塞等等。



在以往的氣水兩相流中，水的顆粒直徑中〉200um的顆粒占到了60%以上，<200um的顆粒占25%,還有5%的水未曾破碎，≤80um的顆粒幾乎沒有。

察看圖可知，這使得汽化速度較低，加上風(fēng)量風(fēng)壓匹配不合理，造成水汽化不均，換熱不均。

三、新技術(shù)的應(yīng)用前景：

現(xiàn)在隨著科技的進(jìn)步，機(jī)加工手段和金屬材質(zhì)等與過去相比都是不可同日而語的，首先是材質(zhì)，原來使用的材質(zhì)考慮到加工手段的單一，材質(zhì)單一，磨損較為嚴(yán)重，在流體流速高的情況下長期使用孔徑變大影響流速，從而影響使用效果；降低流體流速則造成粉塵附著堵塞。所以使用效果一直不好。

現(xiàn)在隨著數(shù)控設(shè)備加工，化學(xué)浸蝕工藝；粉末冶金制胎以及化學(xué)溶鍍工藝的采用，使得目前完全可以實(shí)現(xiàn)合金鋼的晶體結(jié)構(gòu)局部調(diào)整從而保證整體柔性的前提下加強(qiáng)局部的耐磨性和抵抗高溫的能力。從而在設(shè)備性能上能夠保證系統(tǒng)參數(shù)的實(shí)現(xiàn)。

其次，以前考慮到設(shè)備的本體因素，所配置的風(fēng)量風(fēng)壓和液體霧化需求不匹配，片面追求高風(fēng)量并使用高壓水泵來加壓實(shí)現(xiàn)液體霧化，卻造成風(fēng)對水的攪動功能較差，所以難以實(shí)現(xiàn)很好的使用效果；而現(xiàn)今根據(jù)流體力學(xué)試驗(yàn)的采標(biāo)數(shù)據(jù)圖，根據(jù)設(shè)計(jì)形式的不同可以配置不同的風(fēng)量風(fēng)壓以適用于不同的規(guī)格和能力的單筒冷卻機(jī)，不用片面增加水壓和風(fēng)量來加強(qiáng)液體的粉碎效果。

由于以上兩項(xiàng)設(shè)備和工藝的改進(jìn)所以能控制到水的粒徑在80～200um之間，絕大部分的粒徑接近80um，汽化迅速，相對換熱更加均勻，在投資不多改動不大的情況下（一般來說采用～80％引進(jìn)設(shè)備及電控系統(tǒng)的情況下系統(tǒng)總價不超過25萬，40％設(shè)備引進(jìn)的情況下系統(tǒng)總價約12～14萬），有效減少r-C2S含量，改善熟料的晶相和強(qiáng)度，使得這項(xiàng)沉睡的技術(shù)又煥發(fā)了青春。

這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用也可能會出現(xiàn)一些其他的情況，根據(jù)與經(jīng)驗(yàn)豐富的窯操專家交流時，發(fā)現(xiàn)熟料可能會在夏季淬冷時強(qiáng)度減少1MPa，具體原因還是不明，但是也可能有的廠不會出現(xiàn)。 一旦操作出現(xiàn)上述情況，可以將水泥的細(xì)度略微增加就可以彌補(bǔ)。

四、結(jié)論：

氣水兩相流在單冷機(jī)中的應(yīng)用主要是在不增加多少投資以及不影響生產(chǎn)正常運(yùn)行的情況下，改善熟料冷卻器效果。影響它的使用效果的幾項(xiàng)原因有：水的粒徑、風(fēng)量風(fēng)壓和系統(tǒng)材質(zhì)。在小型干法生產(chǎn)線及濕法窯上對改善熟料晶相提高冷卻效率有著重要的作用。目前我國小型水泥廠分布較廣數(shù)量較多，在水泥宏觀控制的大氣候下，進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)以充分發(fā)掘目前窯型的生產(chǎn)能力的愿望使得這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展有著光明的前景。