自從19世紀(jì)末，人們?yōu)榱私档褪炝蠝囟龋�改進(jìn)熟料質(zhì)量，將第一臺(tái)單筒熟料冷卻機(jī)應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)，此后，為進(jìn)一步達(dá)到這一目的，先后又為水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出了多筒冷卻機(jī)，回轉(zhuǎn)式篦冷機(jī)，振動(dòng)式篦冷機(jī)，推動(dòng)式篦冷機(jī)。直到20世紀(jì)70年代預(yù)分解窯出現(xiàn)以后，系統(tǒng)對(duì)三次風(fēng)、二次風(fēng)的風(fēng)量和溫度都有了較高的要求，這才使得篦冷機(jī)在與筒式冷卻機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)中取得了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。隨后在篦冷機(jī)獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷的時(shí)代，推動(dòng)式篦冷機(jī)又以其穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)率、對(duì)工況極強(qiáng)的適應(yīng)性、良好的熱回收效率及較低的熟料溫度等卓越的性能淘汰了回轉(zhuǎn)式篦冷機(jī)和振動(dòng)式篦冷機(jī)。從此推動(dòng)式篦冷機(jī)作為預(yù)分解窯系統(tǒng)的首選熟料冷卻設(shè)備，技術(shù)不斷發(fā)展，目前已經(jīng)發(fā)展到第四代。
    近些年來(lái)，新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是水泥生產(chǎn)行業(yè)仍屬高能耗產(chǎn)業(yè)，降低系統(tǒng)能耗一直是人們追求的目標(biāo)。經(jīng)過(guò)孜孜不倦的努力，當(dāng)篦冷機(jī)熱回收效率提高到75%左右這一接近極限水平時(shí)，降低篦冷機(jī)成本就變成了篦冷機(jī)研究發(fā)展的主導(dǎo)方向，第四代篦冷機(jī)就是這一指導(dǎo)思想下的產(chǎn)物。
1、第四代篦冷機(jī)的主要特點(diǎn)
    經(jīng)過(guò)前三代篦冷機(jī)的技術(shù)改進(jìn)，如今的篦冷機(jī)出料溫度和熱回收效率已經(jīng)達(dá)到比較理想的效果，如果繼續(xù)挖掘篦冷機(jī)這方面的潛力，目前看來(lái)，很難在短期內(nèi)再取得大的突破。因此從第四代篦冷機(jī)開(kāi)始，各廠家側(cè)重在降低運(yùn)行成本，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性、簡(jiǎn)化操作控制以及降低投資等方面進(jìn)行了比較大的改進(jìn)。
1.1模塊化設(shè)計(jì)
    模塊化設(shè)計(jì)一方面是篦冷機(jī)的篦板模塊化，另一方面是將篦冷機(jī)的主要部件分成幾個(gè)部分，例如分成固定篦板段，多個(gè)活動(dòng)篦板段以及破碎機(jī)段等。在設(shè)備制造廠內(nèi)就完成小部件集裝，到現(xiàn)場(chǎng)僅需要花很短的時(shí)間進(jìn)行各部分間的組裝即可。篦冷機(jī)模塊化設(shè)計(jì)，一方面因?yàn)橛斜容^靈活的長(zhǎng)、寬，所以能夠方便地組合成適應(yīng)各種規(guī)格的燒成系統(tǒng)的篦冷機(jī)，且降低開(kāi)發(fā)、制造成本；另一方面，篦冷機(jī)模塊安裝，非常簡(jiǎn)單可靠，大大縮短了現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間，降低安裝過(guò)程中的技術(shù)要求，且減少了安裝過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的可能性。
1.2篦板多樣化
    多年來(lái)，人們一直在通過(guò)改造篦冷機(jī)篦板來(lái)提高篦冷機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)，并取得了很大進(jìn)展，特別是繼20世紀(jì)80年代中期IKN公司開(kāi)發(fā)成功阻力篦板，完全解決了以往冷卻機(jī)容易出現(xiàn)“紅河”、“堆雪人”及“穿流”等事故。各大篦冷機(jī)制造廠家在篦板設(shè)計(jì)方面推陳出新，取得了前所未有的成果。具有代表性的分別是IKN公司的阻力篦板，CP公司r1-冷卻機(jī)的交叉運(yùn)動(dòng)篦床篦板以及FLS公司的固定篦床篦板。
1.2.1 1KN公司的阻力篦板
    早在1984年，德國(guó)1KN公司就開(kāi)發(fā)出了阻力篦板。圖2表示的是冷卻風(fēng)通過(guò)IKN篦冷機(jī)固定篦板時(shí)的流向，這種篦板的主要特點(diǎn)是通過(guò)提高冷卻風(fēng)流經(jīng)篦板時(shí)的壓損來(lái)均衡篦板阻力與料層阻力，從而使料層發(fā)生變化時(shí)，冷卻空氣的分布不會(huì)發(fā)生較大波動(dòng)。另外，IKN阻力篦板系統(tǒng)采用脈沖供風(fēng)，因此細(xì)小的熟料顆粒不會(huì)被持續(xù)的氣流帶走，減少了二、三次風(fēng)的含塵濃度，有利于生產(chǎn)控制。還有一點(diǎn)，冷卻風(fēng)通過(guò)篦板弧形狹縫進(jìn)入篦冷機(jī)后，并不是豎直向上運(yùn)動(dòng)，而是要沿篦板面運(yùn)動(dòng)一段距離，從而降低篦板溫度在30～40℃之間。從圖3我們可以看出，1KN的每塊阻力篦板是由6塊導(dǎo)向片互鎖在篦板架內(nèi)構(gòu)成的，其中中間4塊是完全相同且可以互換的，并且可以翻轉(zhuǎn)180。后再組合成新篦板，就這一點(diǎn)也可以使其壽命增加一倍，如果考慮使用特殊材質(zhì)篦板，其壽命甚至更長(zhǎng)，據(jù)IKN介紹，其1996年投入運(yùn)轉(zhuǎn)的一臺(tái)篦冷機(jī)，至今僅有一塊篦板導(dǎo)向片被更換。
1.2.2 CP公司rl-冷卻機(jī)的交叉運(yùn)動(dòng)篦床篦板
    近些年來(lái)，CP公司的冷卻機(jī)技術(shù)發(fā)展異常迅速。其最新開(kāi)發(fā)成功的11-冷卻機(jī)篦板一改傳統(tǒng)塊狀篦板形式，而采用列向長(zhǎng)條槽形篦板（又稱列向輸送單元），每臺(tái)冷卻機(jī)僅需要5個(gè)左右長(zhǎng)條槽形篦板。另外，每條篦板的凹槽中有很多隔板，這些隔板將整個(gè)篦冷機(jī)的篦板分隔成一個(gè)一個(gè)的篦巢。這些篦巢的作用是在篦冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)之前，將已冷卻的熟料填進(jìn)去，從而可以保證正式生產(chǎn)后．從回轉(zhuǎn)窯進(jìn)入篦冷機(jī)的熱熟料不直接與篦板接觸，降低了篦板溫度。另外當(dāng)篦冷機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于預(yù)先填進(jìn)去的熟料是在篦巢之中，所以篦板運(yùn)動(dòng)的時(shí)候預(yù)先填進(jìn)的熟料也和其一起移動(dòng)。這樣就可以使新的熟料從預(yù)先填進(jìn)的熟料上面通過(guò)，而避免了上部移動(dòng)的熟料與篦板的大面積摩擦，而受磨損的部位主要是篦板凹槽上沿及隔板上沿，保護(hù)了篦板。
  冷卻機(jī)熟料輸送原理，從圖5可以看出這是一個(gè)具有5個(gè)列向輸送單元的冷卻機(jī)，輸送熟料時(shí)，首先是所有列向單元向篦冷機(jī)尾部運(yùn)動(dòng)，然后各列向單元單獨(dú)或交替反方向向后運(yùn)動(dòng)，等所有列向單元都回到初始位置，再開(kāi)始新一次輸送。因?yàn)槊總�(gè)列向單元都有單獨(dú)的液壓驅(qū)動(dòng)裝置，所以可以任意設(shè)置每個(gè)列向單元的運(yùn)動(dòng)速度。由于以上優(yōu)點(diǎn)，11-冷卻機(jī)可以方便地調(diào)節(jié)冷卻機(jī)料層厚度及料層均勻程度，從而使冷卻風(fēng)的分布更加合理、有效，也極大地增加了冷卻機(jī)的工況適應(yīng)能力。例如，當(dāng)熟料從回轉(zhuǎn)窯落人篦冷機(jī)時(shí)，因?yàn)殡x析作用，在篦床的一邊堆積較多時(shí)，我們就可以通過(guò)加快料堆下面的篦板運(yùn)行速度來(lái)盡快將熟料均攤在篦床上，進(jìn)而保證了篦床各處供風(fēng)均勻，提高冷卻效率。
1.2.3 FLS公司的固定篦床篦板
    FLS公司推動(dòng)棒式篦冷機(jī)(Cross Bar cooling)與前面介紹的兩種篦冷機(jī)有一個(gè)最大的區(qū)別就是該種類型的篦冷機(jī)沒(méi)有活動(dòng)篦板，整個(gè)篦床全部采用固定篦板，而傳統(tǒng)篦冷機(jī)以及前面介紹的兩種篦冷機(jī)都有固定篦板和活動(dòng)篦板。另外篦板不再承擔(dān)熟料輸送的任務(wù)，改用推動(dòng)棒來(lái)推動(dòng)熟料向篦冷機(jī)尾部移動(dòng)，篦板與推動(dòng)棒之間有一層靜止的熟料，有效地保護(hù)了篦板受熱和磨損，采用耐磨設(shè)計(jì)的推動(dòng)棒使用壽命可以達(dá)到兩年以上。顯然，這種結(jié)構(gòu)的篦冷機(jī)具有優(yōu)良的抗高溫和耐磨效果，并且避免了篦板漏料及篦板間隙維護(hù)，生產(chǎn)控制方便、簡(jiǎn)單。
1.3采用液壓驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行更平穩(wěn)
    現(xiàn)在篦冷機(jī)運(yùn)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)大多采用液壓傳動(dòng)方式，這種傳動(dòng)方式更加可靠，運(yùn)行更穩(wěn)定，承載能力更大；而電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)裝置必須安裝在篦冷機(jī)旁邊，占用本來(lái)就很擁擠的空間。而采用液壓驅(qū)動(dòng)后，液壓站可以放在離篦冷機(jī)較遠(yuǎn)的地方，只須通過(guò)液壓管道將高壓油引入油缸即可，從而節(jié)省了空間，為安裝及檢修提供了方便。另外低故障率和低噪聲也是液壓驅(qū)動(dòng)被廣泛采用的一個(gè)重要原因。
1.4輥式破碎機(jī)的使用，提高了適應(yīng)性及使用壽命
    能力較大的篦冷機(jī)大多采用低轉(zhuǎn)速輥式破碎機(jī)，原因如下：首先，由于其轉(zhuǎn)速很低，每分鐘大約只有2～6轉(zhuǎn)，所以具有很好的耐磨性、較低的電耗，而且不會(huì)引起揚(yáng)塵，輥式熟料破碎機(jī)在篦冷機(jī)上的使用，使熟料破碎所需要電耗比使用錘式破碎機(jī)節(jié)省50%左右（大約60kW/h）。其次，通過(guò)調(diào)整輥間距來(lái)調(diào)整出破碎機(jī)熟料粒度，一般可保證出破碎機(jī)的熟料粒度在一個(gè)比較均勻、集中的粒度范圍之內(nèi)；再次，輥式破碎機(jī)對(duì)直徑比較大的熟料塊有出入意料的破碎效果，這主要?dú)w于輥?zhàn)颖砻姘纪共黄降妮価X，大塊熟料是被輥齒一層一層剝掉，而不是像錘式破碎機(jī)一樣需要將其打碎，并且每一個(gè)輥齒都被設(shè)計(jì)成同一規(guī)格，可以任意互換，從而也大大提高了輥齒的使用壽命。另外，當(dāng)破碎機(jī)中進(jìn)入了不可破碎的鐵塊等物品時(shí)，輥?zhàn)釉诮?jīng)過(guò)幾次努力后會(huì)反轉(zhuǎn)，鐵塊就會(huì)退出破碎機(jī)，這時(shí)只需人工前往取出鐵塊即可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此可反轉(zhuǎn)的輥?zhàn)右埠芎玫乇Ｗo(hù)了輥齒，減少了維修工作量，提高了使用壽命。
1.5減少冷風(fēng)量、降低能耗
    輥式破碎在篦冷機(jī)上的使用，在一定程度上降低了篦冷機(jī)的運(yùn)行能耗，但這種效果總體來(lái)說(shuō)并不顯著。一般來(lái)說(shuō)，從篦冷機(jī)著手降低系統(tǒng)能耗主要有兩個(gè)途徑：提高篦冷機(jī)熱回收效率和降低篦冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)能耗。在熟料篦冷機(jī)發(fā)展的初期，主要是以提高其熱回收效率為目的，如今當(dāng)熱回收效率已經(jīng)提高到75%左右時(shí)，人們就更多的關(guān)注篦冷機(jī)的運(yùn)行能耗了。通過(guò)提高篦冷機(jī)熱交換效率來(lái)減少冷卻風(fēng)量，既保證了熱回收效率，又降低了冷卻風(fēng)機(jī)能耗。例如國(guó)外一些廠家的篦冷機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所需冷卻風(fēng)量不超過(guò)1.7 Nm3/kg熟料，而國(guó)內(nèi)篦冷機(jī)大多需要2.0 Nm3/kg熟料，前者會(huì)使生產(chǎn)成本明顯下降。
1.6降低建筑高度，節(jié)省投資
  傳統(tǒng)篦冷機(jī)篦板由于漏料問(wèn)題未得到很好的解決，所以不得不在篦冷機(jī)下加設(shè)1條清灰拉鏈機(jī)或者將入熟料庫(kù)斜拉鏈延伸至篦冷機(jī)下部，不僅增加了成本，而且也增加了維護(hù)的工作量。新型低漏料、無(wú)漏料篦板的使用使取消篦冷機(jī)下的拉鏈機(jī)、甚至連同篦冷機(jī)漏料灰斗一起被取消變得可行。采用這種技術(shù)的新型篦冷機(jī)不僅省去了拉鏈機(jī)及其維護(hù)費(fèi)用，而且也使整個(gè)燒成車(chē)間的高度降低近7m，因此使得投資也有很大降低。例如采用CP公司傳統(tǒng)篦板篦冷機(jī)，篦冷機(jī)下拉鏈機(jī)放在地面時(shí)，窯頭平臺(tái)一般需要高出地面大約14 m，而當(dāng)我們采用該公司rl-冷卻機(jī)時(shí)，由于省去了篦冷機(jī)灰斗及其下拉鏈機(jī)，所以窯頭平臺(tái)的高度僅需要高出地面大約9m即可，這就使得窯中心線及預(yù)熱器等的高度降低約5m左右，使得投資費(fèi)用得到了大幅降低。
2、典型篦冷機(jī)技術(shù)參數(shù)
    熟料冷卻機(jī)的技術(shù)水平很大程度上是通過(guò)其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)體現(xiàn)出來(lái)的。表1列舉了比較典型的熟料冷卻機(jī)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。
3、結(jié)束語(yǔ)
    總體來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段熟料冷卻機(jī)的發(fā)展方向主要是在提高可靠性、增強(qiáng)適應(yīng)性、降低運(yùn)行成本、保證熱回收效率等方面。近些年來(lái)，雖然國(guó)內(nèi)熟料冷卻設(shè)備技術(shù)也取得了很大發(fā)展，但是與國(guó)外設(shè)備相比較還存在很大的差距，在這些方面仍然有很大的發(fā)展?jié)摿Α?br />

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