TC型國產(chǎn)第三長篦冷機技術(shù)及其應(yīng)用
1 概述
1 概述
往復(fù)推動篦式冷卻機是水泥廠熟料燒成系統(tǒng)配套的主機設(shè)備，其主要功能是對熱熟料進(jìn)行冷卻、熱回收和輸送。由于其性能要求高，工況變化大，機構(gòu)復(fù)雜，操作難度大而造成故障率高，直接影響窯的運轉(zhuǎn)率。因此在國內(nèi)外篦冷機是公認(rèn)的窯系統(tǒng)中主機設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)。世界上各國有關(guān)篦冷機設(shè)計和制造公司都長期不懈地投入力量進(jìn)行開發(fā)研究，力圖解決這一關(guān)鍵問題，并已取得顯著成果。從本世紀(jì)30年代中期第一臺篦冷機使用至今，隨著熟料燒成技術(shù)的進(jìn)步，篦冷機技術(shù)也不斷發(fā)展，先后已登上三個臺階，即生產(chǎn)了第一、第二、第三代篦冷機。第一代篦冷機產(chǎn)生于30年代，幾經(jīng)改進(jìn)基本上滿足了濕法、半干法及一般干法窯生產(chǎn)配套的需要；70年代初預(yù)分解窯技術(shù)的出現(xiàn)和逐漸推廣應(yīng)用，使熟料燒成技術(shù)發(fā)生了巨大的飛躍，它要求篦冷機相應(yīng)地大幅度提高單位有效面積產(chǎn)量，并提高熱回收率降低熱耗，于是第二代篦冷機應(yīng)運而生；80年代中期，新型干法生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)一步完善，生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，使窯系統(tǒng)主機設(shè)備向大型化、高效率、低能耗方向發(fā)展，于是，80年代末，各國有關(guān)水泥裝備設(shè)計、制造公司開始開發(fā)第三代篦冷機，至89年代中期各國生產(chǎn)的第三代篦冷機開始推廣使用。
天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院（TCDRI）從事篦冷機設(shè)計已有三十多年的歷史。60年代設(shè)計了第一代篦冷機系列裝備了幾十條濕法水泥生產(chǎn)線；70年代末80年代初設(shè)計了第二代篦冷機，以滿足當(dāng)時新型干法水泥生產(chǎn)線的需要；85年引進(jìn)美國Fuller公司的改進(jìn)型第二代篦冷機的設(shè)計和制造技術(shù)，此項引進(jìn)技術(shù)顯著提高了TCDRI的篦冷機設(shè)計技術(shù)水平。如今由TCDRI轉(zhuǎn)化設(shè)計的F uller篦冷機已有60多臺在國內(nèi)投入使用，另有5臺出口國外（巴基斯坦4臺，馬來西亞1臺），取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
基于30多年的篦冷機設(shè)計實踐經(jīng)驗，加上吸取有關(guān)國外的先進(jìn)技術(shù)，天津水泥設(shè)計研究院于90年代初，開始新一代篦冷機的研制工作。從新篦板的設(shè)計試制、模擬實驗、工業(yè)實驗到樣機設(shè)計制造，前后經(jīng)歷了五年的時間。如今，已形成從1000t/d至4000t/d的TC型第三代篦冷機系列。其中1000t/d級、2000t/d級及2500t/d級的篦冷機已在多個廠家投入使用并取得了令人滿意的效果。同時在國內(nèi)，應(yīng)用TC篦冷機技術(shù)對2000t/d及1000t/d 現(xiàn)有老式篦冷機的技術(shù)改造也正在陸續(xù)展開。
2 TC篦冷機的基本構(gòu)造和工作原理混
TC型篦冷機的天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院（TCDRI）90年代開發(fā)的第三代篦冷機，如圖所示，TC篦冷機由上殼體、下殼體、篦床、篦床傳動裝置、篦床支承裝置、熟料破碎機、漏料拉鏈機、自動潤滑裝置及冷卻風(fēng)機組等組成。
熱熟料從窯口卸落到篦床上，在往復(fù)推動的篦板推送下，沿篦床全長分布開，形成一定厚度的料床，冷卻風(fēng)從料床下方向上吹入料層內(nèi)，滲透擴(kuò)散，對熱熟料進(jìn)行冷卻。冷卻熟產(chǎn)后的冷卻風(fēng)成為熱風(fēng)，熱端高溫?zé)犸L(fēng)作為燃燒空氣入窯及分解爐（預(yù)分解窯系統(tǒng)），部分熱風(fēng)還可作烘干之用。熱風(fēng)利用可達(dá)到熱回收，從而降低系統(tǒng)熱耗的目的；多余的熱風(fēng)將經(jīng)過收塵處理后排入大氣。冷卻后的小塊熟料經(jīng)過柵篩落入篦冷機后的輸送機中；大塊熟料則經(jīng)過破碎、再冷卻后匯入輸送機中；細(xì)粒熟料及粉塵通過篦床的篦縫及篦孔漏下進(jìn)入集料斗，當(dāng)斗中料位達(dá)到一定高度時，由料位傳感系統(tǒng)控制的鎖風(fēng)閥門自動打開，漏下的細(xì)料便進(jìn)入機下的漏料拉鏈機中而被輸送走。當(dāng)斗中殘存的細(xì)料尚能封住鎖風(fēng)閥門時，閥板即已關(guān)閉而保證不會漏風(fēng)。
對現(xiàn)代篦冷機的性能要求是高冷卻效率、高熱回收率和高運轉(zhuǎn)率。為實現(xiàn)上述的高性能，篦床的設(shè)計是關(guān)鍵。TC篦冷機的篦床分為如下三部分：
（1）高溫區(qū)：即熟料淬冷區(qū)和熱回收區(qū)，在該區(qū)域采用TC型“充氣梁”裝置，其中前端五排采用“固定式充氣梁”，傾斜15°；后續(xù)四排為“活動式充氣梁”，傾斜3°。高溫區(qū)采用TC型“充氣梁”裝置是TC篦冷機達(dá)到高冷卻效率、高熱回收率和高運轉(zhuǎn)率的根本保證。應(yīng)該強調(diào)在最高溫區(qū)采用“固定式充氣梁”裝置最大優(yōu)點是大大降低了熱端篦床的機械故障率，這就充分保證篦冷機的運轉(zhuǎn)率。由于正對窯下料口區(qū)域的篦床采用“固定式充氣梁”裝置，熱熟料易于堆積，雖可調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量來對積料厚度加以控制，但為防“雪人”和大塊熟料球的堆積，在端部殼體上加裝了一組空氣炮，按實際需要間斷地“開炮”，適時清理過多的積料，以保證穩(wěn)定安全的操作。
（2）中溫區(qū)：采用低漏料篦板，該篦板有集料槽和縫隙式通風(fēng)口，因冷卻風(fēng)速較高而具有較高的篦板通風(fēng)阻力，因而具有降低料層阻力不均勻影響的良好作用，有利于熟料的進(jìn)一步冷卻和熱回收。
（3）低溫區(qū)，即后續(xù)冷卻區(qū)。經(jīng)過前端TC篦板區(qū)和低漏料篦板區(qū)的冷卻，熟料已顯著降溫，故該區(qū)仍采用通常的Fuller篦板，這足以實現(xiàn)對該機性能的要求。
（1）高溫區(qū)：即熟料淬冷區(qū)和熱回收區(qū)，在該區(qū)域采用TC型“充氣梁”裝置，其中前端五排采用“固定式充氣梁”，傾斜15°；后續(xù)四排為“活動式充氣梁”，傾斜3°。高溫區(qū)采用TC型“充氣梁”裝置是TC篦冷機達(dá)到高冷卻效率、高熱回收率和高運轉(zhuǎn)率的根本保證。應(yīng)該強調(diào)在最高溫區(qū)采用“固定式充氣梁”裝置最大優(yōu)點是大大降低了熱端篦床的機械故障率，這就充分保證篦冷機的運轉(zhuǎn)率。由于正對窯下料口區(qū)域的篦床采用“固定式充氣梁”裝置，熱熟料易于堆積，雖可調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量來對積料厚度加以控制，但為防“雪人”和大塊熟料球的堆積，在端部殼體上加裝了一組空氣炮，按實際需要間斷地“開炮”，適時清理過多的積料，以保證穩(wěn)定安全的操作。
（2）中溫區(qū)：采用低漏料篦板，該篦板有集料槽和縫隙式通風(fēng)口，因冷卻風(fēng)速較高而具有較高的篦板通風(fēng)阻力，因而具有降低料層阻力不均勻影響的良好作用，有利于熟料的進(jìn)一步冷卻和熱回收。
（3）低溫區(qū)，即后續(xù)冷卻區(qū)。經(jīng)過前端TC篦板區(qū)和低漏料篦板區(qū)的冷卻，熟料已顯著降溫，故該區(qū)仍采用通常的Fuller篦板，這足以實現(xiàn)對該機性能的要求。
3 TC型篦冷機的設(shè)計原則和主要技術(shù)性能指標(biāo)
3.1 設(shè)計定型原則
第一，從實際出發(fā)，全面考慮篦冷機制造能力，輔機、電氣自動化配套，以及使用、管理水平等實際問題，既求先進(jìn)又保證可靠。
第二，在主要技術(shù)性能指標(biāo)方面留有增產(chǎn)的余地。如單位篦面積產(chǎn)量和單位冷卻風(fēng)量兩個主要技術(shù)指標(biāo)都留有約10%的余量，這樣，隨著熟料燒成技術(shù)的進(jìn)步，當(dāng)窯產(chǎn)量增加時，適當(dāng)調(diào)整冷卻風(fēng)量即可與窯產(chǎn)量相匹配。實踐經(jīng)驗證明：篦冷機冷卻能力留有適當(dāng)?shù)挠嗟匾蕴岣邔κ炝蠠杉夹g(shù)進(jìn)步的適應(yīng)能力是非常必要的。
第三，設(shè)計上力求與第二代篦冷機接軌，便于已裝用的大量第二代篦冷機的技術(shù)改造，有利于新技術(shù)的推廣使用，既縮短技術(shù)改造周期又節(jié)省投資費用，對老廠挖潛有很大的意義。
3.2 TC型篦冷機的主要類型
TC型篦冷機采用復(fù)合式篦床，它由TC型充氣篦床和普通篦床組合而成。其中TC型充氣篦床又可分為兩種不同的結(jié)構(gòu)形式——固定式充氣篦床和活動式充氣篦床。固定式充氣篦床由一組固定式充氣梁組成，而活動式充氣篦床則由活動式及固定式充氣梁交潛排列組合而成。
TC型篦冷機按固定式充氣篦床、活動式充氣篦床和普通篦床的不同組合可有如下三種主要類型：
① 熱湍為固定式充氣篦床后接普通篦床（見圖3a）；
② 熱端為活動式充氣篦床扣接普通篦床（見圖3b）；
③ 熱端為固定式充氣篦床加接活動式充氣篦床再后連普通篦床（見圖3c）。
上述采用風(fēng)室供冷卻風(fēng)的普通篦床所用的篦板可為通用型Fuller篦板或高阻力低漏料篦板，因此上述三種主要類型的篦板因采用不同的普通篦床而又有多種不同的組合。
TC型篦冷機按不同的三次風(fēng)抽取形式也可分為兩種：
① 單獨設(shè)三次風(fēng)口，配常規(guī)窯頭罩（圖1）；
② 配大窯頭罩，由窯頭罩抽三次風(fēng)，即不單獨設(shè)三次抽口，二、三次風(fēng)現(xiàn)時入窯頭罩，然后再分別入窯、入分解爐（圖2），這種形式三次風(fēng)溫較高但二次風(fēng)溫較低（相對第一類型而言）。
不同類型TC篦冷機取決于用戶的不同要求和選擇，其性能則均由TC篦冷機系列設(shè)計來保證。
3.3 TC型篦冷機的主要技術(shù)性能指標(biāo)
TC型篦冷機系列的主要技術(shù)數(shù)據(jù)見下表：
型 號TC-836TC-1062TC-1176TC-1296
產(chǎn)量t/d1000～11502000～23003000～34504000～4600
篦面積（有效）m226.752.678.8106
段數(shù)1233
單位冷卻風(fēng)量
Nm3/kg.cl2～2.32～2.32～2.32～2.3
熱效率 %71～7371～7371～7371～73
出料粒度 mm≤25≤25≤25≤25
型 號TC-836TC-1062TC-1176TC-1296
產(chǎn)量t/d1000～11502000～23003000～34504000～4600
篦面積（有效）m226.752.678.8106
段數(shù)1233
單位冷卻風(fēng)量
Nm3/kg.cl2～2.32～2.32～2.32～2.3
熱效率 %71～7371～7371～7371～73
出料粒度 mm≤25≤25≤25≤25
