TC型國(guó)產(chǎn)第三長(zhǎng)篦冷機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用1

1 概述
　　往復(fù)推動(dòng)篦式冷卻機(jī)是水泥廠(chǎng)熟料燒成系統(tǒng)配套的主機(jī)設(shè)備，其主要功能是對(duì)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(jī)構(gòu)復(fù)雜，操作難度大而造成故障率高，直接影響窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率。因此在國(guó)內(nèi)外篦冷機(jī)是公認(rèn)的窯系統(tǒng)中主機(jī)設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)。世界上各國(guó)有關(guān)篦冷機(jī)設(shè)計(jì)和制造公司都長(zhǎng)期不懈地投入力量進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，力圖解決這一關(guān)鍵問(wèn)題，并已取得顯著成果。從本世紀(jì)30年代中期第一臺(tái)篦冷機(jī)使用至今，隨著熟料燒成技術(shù)的進(jìn)步，篦冷機(jī)技術(shù)也不斷發(fā)展，先后已登上三個(gè)臺(tái)階，即生產(chǎn)了第一、第二、第三代篦冷機(jī)。第一代篦冷機(jī)產(chǎn)生于30年代，幾經(jīng)改進(jìn)基本上滿(mǎn)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(jī)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(jī)應(yīng)運(yùn)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(jī)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(guó)有關(guān)水泥裝備設(shè)計(jì)、制造公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)第三代篦冷機(jī)，至89年代中期各國(guó)生產(chǎn)的第三代篦冷機(jī)開(kāi)始推廣使用。
　　天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院（TCDRI）從事篦冷機(jī)設(shè)計(jì)已有三十多年的歷史。60年代設(shè)計(jì)了第一代篦冷機(jī)系列裝備了幾十條濕法水泥生產(chǎn)線(xiàn)；70年代末80年代初設(shè)計(jì)了第二代篦冷機(jī)，以滿(mǎn)足當(dāng)時(shí)新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)的需要；85年引進(jìn)美國(guó)Fuller公司的改進(jìn)型第二代篦冷機(jī)的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，此項(xiàng)引進(jìn)技術(shù)顯著提高了TCDRI的篦冷機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)水平。如今由TCDRI轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)的F uller篦冷機(jī)已有60多臺(tái)在國(guó)內(nèi)投入使用，另有5臺(tái)出口國(guó)外（巴基斯坦4臺(tái)，馬來(lái)西亞1臺(tái)），取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
　　基于30多年的篦冷機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，加上吸取有關(guān)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，天津水泥設(shè)計(jì)研究院于90年代初，開(kāi)始新一代篦冷機(jī)的研制工作。從新篦板的設(shè)計(jì)試制、模擬實(shí)驗(yàn)、工業(yè)實(shí)驗(yàn)到樣機(jī)設(shè)計(jì)制造，前后經(jīng)歷了五年的時(shí)間。如今，已形成從1000t/d至4000t/d的TC型第三代篦冷機(jī)系列。其中1000t/d級(jí)、2000t/d級(jí)及2500t/d級(jí)的篦冷機(jī)已在多個(gè)廠(chǎng)家投入使用并取得了令人滿(mǎn)意的效果。同時(shí)在國(guó)內(nèi)，應(yīng)用TC篦冷機(jī)技術(shù)對(duì)2000t/d及1000t/d 現(xiàn)有老式篦冷機(jī)的技術(shù)改造也正在陸續(xù)展開(kāi)。

2 TC篦冷機(jī)的基本構(gòu)造和工作原理混；
　　TC型篦冷機(jī)的天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院（TCDRI）90年代開(kāi)發(fā)的第三代篦冷機(jī)，如圖所示，TC篦冷機(jī)由上殼體、下殼體、篦床、篦床傳動(dòng)裝置、篦床支承裝置、熟料破碎機(jī)、漏料拉鏈機(jī)、自動(dòng)潤(rùn)滑裝置及冷卻風(fēng)機(jī)組等組成。 
　　熱熟料從窯口卸落到篦床上，在往復(fù)推動(dòng)的篦板推送下，沿篦床全長(zhǎng)分布開(kāi)，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(duì)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(guò)收塵處理后排入大氣。冷卻后的小塊熟料經(jīng)過(guò)柵篩落入篦冷機(jī)后的輸送機(jī)中；大塊熟料則經(jīng)過(guò)破碎、再冷卻后匯入輸送機(jī)中；細(xì)粒熟料及粉塵通過(guò)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(shí)，由料位傳感系統(tǒng)控制的鎖風(fēng)閥門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，漏下的細(xì)料便進(jìn)入機(jī)下的漏料拉鏈機(jī)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(mén)時(shí)，閥板即已關(guān)閉而保證不會(huì)漏風(fēng)。
　　對(duì)現(xiàn)代篦冷機(jī)的性能要求是高冷卻效率、高熱回收率和高運(yùn)轉(zhuǎn)率。為實(shí)現(xiàn)上述的高性能，篦床的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。TC篦冷機(jī)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(dòng)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(jī)達(dá)到高冷卻效率、高熱回收率和高運(yùn)轉(zhuǎn)率的根本保證。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)在最高溫區(qū)采用“固定式充氣梁”裝置最大優(yōu)點(diǎn)是大大降低了熱端篦床的機(jī)械故障率，這就充分保證篦冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率。由于正對(duì)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(lái)對(duì)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(shí)際需要間斷地“開(kāi)炮”，適時(shí)清理過(guò)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(guò)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(shí)現(xiàn)對(duì)該機(jī)性能的要求。

3 TC型篦冷機(jī)的設(shè)計(jì)原則和主要技術(shù)性能指標(biāo)
3.1 設(shè)計(jì)定型原則
　　第一，從實(shí)際出發(fā)，全面考慮篦冷機(jī)制造能力，輔機(jī)、電氣自動(dòng)化配套，以及使用、管理水平等實(shí)際問(wèn)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?jī)蓚€(gè)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(shí)，適當(dāng)調(diào)整冷卻風(fēng)量即可與窯產(chǎn)量相匹配。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明：篦冷機(jī)冷卻能力留有適當(dāng)?shù)挠嗟匾蕴岣邔?duì)熟料燒成技術(shù)進(jìn)步的適應(yīng)能力是非常必要的。
　　第三，設(shè)計(jì)上力求與第二代篦冷機(jī)接軌，便于已裝用的大量第二代篦冷機(jī)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(fèi)用，對(duì)老廠(chǎng)挖潛有很大的意義。
3.2 TC型篦冷機(jī)的主要類(lèi)型
　　TC型篦冷機(jī)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(dòng)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(dòng)式充氣篦床則由活動(dòng)式及固定式充氣梁交潛排列組合而成。
　　TC型篦冷機(jī)按固定式充氣篦床、活動(dòng)式充氣篦床和普通篦床的不同組合可有如下三種主要類(lèi)型：
① 熱湍為固定式充氣篦床后接普通篦床（見(jiàn)圖3a）；
② 熱端為活動(dòng)式充氣篦床扣接普通篦床（見(jiàn)圖3b）；
③ 熱端為固定式充氣篦床加接活動(dòng)式充氣篦床再后連普通篦床（見(jiàn)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(lèi)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(jī)按不同的三次風(fēng)抽取形式也可分為兩種：
① 單獨(dú)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(dú)設(shè)三次抽口，二、三次風(fēng)現(xiàn)時(shí)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(duì)第一類(lèi)型而言）。
　　不同類(lèi)型TC篦冷機(jī)取決于用戶(hù)的不同要求和選擇，其性能則均由TC篦冷機(jī)系列設(shè)計(jì)來(lái)保證。
3.3 TC型篦冷機(jī)的主要技術(shù)性能指標(biāo)
　　TC型篦冷機(jī)系列的主要技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：
型 號(hào)　　　　　　　TC-836　　　TC-1062　　TC-1176　　TC-1296
產(chǎn)量t/d　　　　　1000～1150　2000～2300　3000～3450　4000～4600
篦面積（有效）m2　　26.7　　　　　52.6　　　78.8　　　　106
段數(shù)　　　　　　　　　1　　　　　　2　　　　　3　　　　　3
單位冷卻風(fēng)量
Nm3/kg.cl　　　　2～2.3　　　　　2～2.3　　　2～2.3　　2～2.3
熱效率 %　　　　　71～73　　　　　71～73　　　71～73　　71～73
出料粒度 mm　　　　≤25　　　　　　≤25　　　　≤25　　　≤25
進(jìn)料溫度 ℃　　　　1371　　　　　　1371　　　　1371　　　1371
出料溫度 ℃　　　65+環(huán)溫　　　　　65+環(huán)溫　　65+環(huán)溫　　65+環(huán)溫