媒介

悬浮预热窑外分化水泥反转展转窑出产线

对于水泥出产而言，最年夜的本钱正在于煤耗，普通环境煤耗占有熟料出产总本钱的1/3。而国度倡议节能是一个永久的话题，也是此后企业成长的年夜趋向。

最近几年来，外行业、年夜企业的把持下、形成行业成本虚高，使患上很多僵尸企业逝世而复活。年夜部门水泥企业正在高成本的引诱下，更是夸大台时产量而非能耗的降低。固然很多企业正在节能降耗上不竭摸索，立异性的手艺也如雨后春笋接连不断，可是年夜型的倾覆性的手艺反动依然是不呈现。而自己颠末多少十年的任务理论经历，加上近十年来的不竭研讨，终究正在篦冷机关键找到了倾覆性的手艺——立式冷却机。

正如东北科技年夜学传授齐砚勇对于中国水泥网所说：“放眼天下，水泥企业正在窑尾预热器、分化炉上的革新根基不问题，虽然这些模块的服从还具有必然的进步空间，但年夜部门水泥企业都到达了较好程度。今朝窑零碎的服从、产量、煤耗、电耗等进级压力年夜多会合正在窑头，而窑头最关头的设置装备摆设便是篦冷机”。篦冷机是新型干法水泥出产中的主要一环，其任务的黑白不只间接对于全部窑况的不变运转起着相当主要的感化。同时还影响着热量的收受接管，余热发电和熟料的能耗以及设置装备摆设的全体运转。

经由过程计较可知窑内煅烧的化学反映进程需要的热量是总热耗中很少的一部门，若是收受接管结果好，需要的热量更少。同时2三次风温进步越高，烧成温度的进步越轻易，煅烧需用的煤耗也越低。也有计较以为：2、三次风温每一进步100度，就可以降低标煤耗4kg。以是说窑零碎终极的低耗、优良、高产，现阶段最关头的便是篦冷机，而现计划的立式冷却机恰好是处理这一问题的关头节点。

旧式立式冷却机的使用，经由过程的过量的冷却风量能够获得可控的、最高的2三次风温，极年夜地进步了热量的收受接管操纵，会年夜年夜进步反转展转窑热服从、同时还可以或许有用进步设置装备摆设运行率以及降低运转保护用度。

目标

1. 为社会缔造更高代价。

主动呼应国度及国内社会节能减排召唤。

2. 年夜幅度降低能耗至：

(1) 热耗降低至80kg/t熟料之内；

(2) 电耗降低至40度/t熟料之内。

实际根据

1.换热服从以及热服从

要想找到实际根据起首要大白换热服从以及热服从。

换热服从：是指热互换的结果，也为传热服从。因温度差而发生热量从低温物料向高温介质的移动。

热服从：是指热能的操纵服从，便是指熟料冷却后收受接管的热量操纵结果。

原鞭策式篦冷机料层普通节制正在600-800妹妹摆布，不论是低温段物料或许是高温段物料，都是颠末常温风正在年夜致不异厚度的料层下冷却后收受接管。因为常温风以及熟料换热时间短 ，换热结果也就差，加上冷却收受接管后的废气温度从100°-1200°C没有等，年夜部门的高温废气颠末窑头发电设置装备摆设换热后经窑头排风机排挤，乃至篦冷机尾部低于200度的废气没有患上丢弃。以是收受接管后的热服从就差。

2.旧式立式冷却机的换热体例

旧式的立式冷却机恰好就防止了以上这些错误谬误。因为常温风起首进入高温区，被熟料换热接收热量后又去冷却上一层地更低温的熟料，风作为冷却的介质温度又被晋升，一层又一层，终极颠末良多级轮回后作为介质的风，被冷却至靠近于出窑熟料的温度——1300度以上。

因为冷却风风温高，换热服从好，换热后的冷却风更有益于反转展转窑全数操纵，会年夜年夜增添热服从。

3.严重改革——立式冷却机

立式冷却机望文生义——比拟较现有的鞭策式篦冷机它是立式的，嫁接于立窑的方式。开端想象：

(1)料层厚换热时间长，换热结果好。

立式冷却机料层厚度能够年夜于5m以上，是古代篦冷机800妹妹料层的6倍以上。5000t/d线比照以下：

日产5000t/d熟料线，现有设置装备摆设篦上风量为609720m，篦冷机有用冷却面积为140m2，料层厚度为800妹妹。冷却时间（1350°至80°C）40分钟。但是冷却风穿透料层的时间却很短。

a.计较原篦冷机冷却风风正在料层中逗留的时间

t=L/（V/t1/S）

T—正在料层中逗留的时间；

L—料层厚度；

V—设置装备摆设风量

t1—秒

t=800妹妹÷（609720m÷3600s÷140m）=0.8m/1.20976m=0.66s

b.计较旧式冷却机熟料正在冷却机的逗留时间

倘使日产5000t/d出产线，设置装备摆设立式冷却机，设置装备摆设冷却风量为300000m，选横截面积为38.465（φ7m）。

公式：38.456m2*4m（有用高度）*1.45t（熟料密度）/268t熟料台时=0.83小时

冷却时间（1350°至80°C）50分钟（不外料层厚度能够调剂，冷却时间也可调剂）。

c.计较旧式冷却机风正在料层中逗留的时间

T=4m÷（300000÷3600s÷38.465）=4m÷2.158m=1.853s。

即：风正在料层中逗留的时间立式冷却机是1.853s/0.66s=2.8，是原鞭策式篦冷机的2.8倍，换热结果会年夜年夜进步。

(2)增添冷却风室

增添冷却风室，零碎物料可构成吹浮，吹浮冷却结果更佳。

立式冷却机正在篦子下部增添了下料空间，鄙人料孔下部留出9.56m的空间，当物料从篦孔下跌后碰到下部吹下去的低压习尚流，年夜块物料缓解下跌时间，小块零碎物料乃至被吹浮正在空间中耽误了换热时间，进步了换热结果同时也年夜年夜进步了冷却结果。

(3)可完成低温可调的两三次风温。

冷却熟料与冷却风为逆向运动，加上厚料层可完成低温可调的2三次风温。

立式冷却机是：常温冷却风冷却出冷却机的高温熟料，换热后的冷却风温度升高后，又冷却上一层较低温度的熟料，冷却风温度又被进步，循环往复，直至出冷却机时温度进步至与入冷却机的熟料的温度相差无多少。换热服从凹凸取决于冷却风量的几多，冷却风量多，风压高，风速快，换热时间短，可是因为冷却风量年夜、吸热多，就会形成出冷却机的冷却风，即两三次风温降低；冷却风量少，风抬高，风速慢换热结果好，冷却风量吸热少，正在冷却熟料稳定的环境下，可有用进步两次风温。即冷却风量多，2三次风温低；冷却风量少两三次风温高。以是两三次风温凹凸是受冷却风量几多的影响，经由过程调剂冷却机的冷却风量调剂2三次风风温。

两三次风温可调可便于操纵，使操纵自若，正在节能降耗的根本上，有用进步窑运转的不变性，包罗稳产高产，优良高产。

4.熟摒挡论热耗

根据相干水泥工艺根本实际得悉，熟料的实际热耗为：

实际热耗4311kj（1030kcal）-2553kj（610kcal）=1758kj（420kcal）

即熟料的实际热耗为1758kj（420kcal）/kg熟料，也便是60kg尺度煤耗出产1吨熟料。而现实上熟料的尺度煤耗遍及为110kg摆布。可见热服从是很低的。

5.实际上降低熟料尺度煤耗30kg可行性阐发

(1)篦冷机废气带走的热量。

按照立窑多年的出产经历断定，熟料的冷却收受接管热可以或许被全数收受接管操纵。

我们激进一些依照熟料自1400°冷却至100°C计较收受接管的热量。

公式：

a.计较窑头废气带走的热量公司

Qpk—篦冷机解除的废气带走的干冷，kj/kg熟料；

Vpk—篦冷机解除的废气的体积，Nm3/kg熟料；

Cpk—解除氛围的比热，KJNm3.℃。

tpk—篦冷机解除的废气的温度，℃。

b.计较每一小时废气带走的热量

我厂的现实运转参数以下：

窑头排挤的废气250000m3/h；

窑头排挤的废气现实温度为500℃；

现实台时产量260t/h。

Qpk=250000m3/h×1.343kj/Nm3·℃×500℃=167875000kj/h

注：Qpk—每一小时废气带走的显热

计较每一吨熟料窑头废气带走的热量折合尺度煤

=21.62kg（标煤）

即依照立式冷却机节能结果估算，纯真由装置立式冷却机可浪费标煤21.62kg/t熟料

(2)机器没有完整熄灭带走的热量

我厂的现实熟料烧掉量正在0.3至0.4之间，依照降低0.2的烧掉量计较可省煤以下：

Qjb—机器没有完整熄灭的热丧失，KJ/kg熟料

Lsh—熟料的烧掉量

33913—碳的热值

计较

0.002×33913/=67.82Kj16.2kcal）/Kg熟料

即MJ=16.2KCal/7000kcal*1000=2.3kg（标煤）/t熟料

(3)省煤浪费的氛围量废气带走的热量

a.窑头省煤量

Mt=ml+mj

Mt—窑头实际省煤量

ml—篦冷机废气带走的热量用煤

mj—机器没有完整熄灭带走的热量用煤

Mt=21.62kg（标煤）/t熟料+2.3kg（标煤）/t熟料

=23.92kg（标煤）/t熟料

b.省煤部门的实际氛围量

什物煤粉构成及发烧量

什物省煤量为

M=mt·7000/6062

M—什物煤省煤量kg/t熟料

Mt—窑头省煤量kg/t熟料

7000—标煤发烧量kcal/t熟料

6062—什物煤发烧量kcal/t熟料

计较

M=23.92kg（标煤）/t熟料×7000kcal/6062kcal

=27.62kg/t熟料

即：窑头可以或许节流27.62kg什物煤

计较煤粉熄灭实际氛围量

Vik=0.089Cf+0.267Hf-0.033(Of-Sf)

=0.089×66.48+0.267×4.08+0.033(11.84-0.35)

=6.627Nm3/kg煤粉

计较窑头省煤省的氛围量

V=6.627Nm3/kg煤粉×27.62kg/t熟料× 265t/h=48505Nm3

即窑尾因窑头浪费的煤粉少经由过程48505Nm3/h风量

折算为煤耗为

Qpk=48505m3/h×1.8935（320°比热）kj/Nm3·℃×300℃

=27553265kj/h

折合标煤

3.55kg（标煤）/t熟料

即窑尾因削减废时令约用煤3.55Kg标煤

(4)总结

经由过程使用旧式冷却机可间接浪费用煤为

Mz=Mt+MJ+Mw

=21.62kg（标煤）/t熟料+2.3kg（标煤）/t熟料+3.55kg（标煤）/t熟料=27.45kg（标煤）/t熟料

经由过程对于窑胴体的保温使用隔热耐火砖、使用新型下料翻板阀、削减零碎漏风、增强预热器零碎的保温，可确保降低3kg（标煤）/t熟料，到达80kg（标煤）/t熟料方针。

6.实际上降低熟料电耗至40度可行性阐发

依照我公司现有的现实环境做比照

我厂现实电耗为53度/t熟料；台时计划为208t/h，我们依照台时为255计较。

窑头设置装备摆设装机总容量为3366KW.h，没有包罗斜拉链以及发电的装机；

(1)窑头部门改换立式冷却机后装机容量省电计较

改换立式冷却机后，窑头除了斜拉链保存之外，其他设置装备摆设（包罗、头排风机、窑头收尘器、窑头回灰部门、发电部门都去失落）均去失落，而立式冷却机只增添2台风机，一个塔盘卸料调速机电，装机容量低于1600kw。

即3366kw-1600kw=1766kw

可省电1766/255=6.93度

(2)窑尾部门因节煤免却的废宇量。

我厂的什物煤发烧量为5641KJ/KG；吨熟料什物煤耗为136.5kg。

什物煤阐发以下：

燃料元素阐发

按照两.4.b计较煤熄灭的实际氛围量为6.627Nm3/kg煤粉；

计较节30kg的煤实际天生的烟宇量为：

V实际=Vco2+VN2+VH2O+VSO2

=0.018666667Cadmr+（0.79Vlkmr+0.008Nadmr）+（0.112Hadmr+0.012444444Mymr）+0.007Sadmr

=0.018666667×60.1+（0.79×6.627r+0.008×0.97）+（0.112×3.96+0.012444444×1） +0.007×0.35

=1.122Nm3/kg煤粉+4.872Nm3/kg煤粉+0.456Nm3/kg煤粉+0.002Nm3/kg煤粉

=6.452Nm3/kg煤粉

出产时少天生的烟宇量

V天生=V实际（30kg×7000/5641）×255=6.452Nm3/kg煤粉×37.227×255

=61248。

省电计较

5000t/d出产线设置装备摆设低温风机94万m3/h，机电功率2800kwh；尾排风量94万m3/h，机电功率1600kwh。现实运转负荷90%。

计较罕用61248m3/h占比。

节流下的风量占比：6.1248万m3/（94m3/h×90%）=6.1248万m3/84.6万m3；=7.24%。

计较吨熟料省电量

（ 2800kw/h+1600kw/h）×7.24%/255=1.25kw/t熟料

(3)立式冷却机冷却风机——磁悬浮风机改成磁悬浮风机

依照40%的省电量省电为：

1600KW×40%=640度。

即省电640度，单元熟料省电为：

640度/240度=2.67度/t熟料。

(4)其余部门可节能

a.磁悬浮风机改成磁悬浮风机；

窑头一次风机132kwh；

窑头送煤风机132kwh；

窑尾送煤风机200kwh；

b.通俗机电改永磁机电

辊压电机机1250kwh×4=5000kwh

c.空压电机机改磁悬浮机电

空压电机机160kwh×3=480kwh

总装机为5944kwh，省电率依照15%计较为3.5度/t熟料。

(5)算计节流电量

6.93度/t熟料+1.25度/t熟料+2.67度/t熟料+3.5度/t熟料

=14.35度/t熟料

(6)论断

经由过程以上实际计较完整到达该出产线的计划的目标，需要申明的是还没有包罗其余处所的小革新。若是周全思索能耗，从浪费能耗上计划，正在以上根本上再降3-4度仍是有掌握的。

7.比照

旧式冷却机与原篦式冷却机的比照

(1)料层厚度比照

旧式冷却机料层厚度＞4000妹妹；

新式篦式冷却机料层厚度＜800妹妹。

(2)换热时间比照

旧式冷却机料层厚度是新式篦式冷却机的5倍，异样的风速换热服从该当是新式篦式冷却机的5倍。按照计划风速计较，旧式冷却机冷却风正在熟猜中逗留的时间是1.853s，而新式篦式冷却机冷却风正在熟猜中逗留的时间是0.66s，是原新式篦式冷却机的2.81倍。

(3)换热后热量操纵率比照

旧式冷却机是物料自上而下，风是自下而上；物料温度是越往下温度越低，风温是越往上越高。冷却风是起首进入高温区，冷却熟料换热后接收热量又去冷却上一层的熟料，风作为冷却的介质温度又被晋升，每一晋升一个高度风温回升一个高度，一层又一层，终极颠末良多级轮回后作为介质的风，被冷却至靠近于出窑熟料的温度——1300度以上。最为关头的是换热后的介质温度（两三次风温）受冷却介质的品质影响，温度可控（300-1350°C）。热量收受接管操纵率能够到达99%以上

新式篦式冷却机是分段式冷却，它是异样的情况介质温度，换热分歧温度的熟料，换热后的介质温度分歧。因为换热后的温度分歧（1100-80°C），热量的收受接管服从操纵率低，热量收受接管操纵率依照两三次风量以及窑头风量的比值没有年夜于60%。

(4)窑的热服从（熟料的热耗操纵率）

熟料的实际热耗是1758kj（420kcal）。

新式篦式冷却机现实热耗是770Kcal，420Kcal/770kcal=54.55%。

旧式冷却机计较热耗为560kcal；420Kcal/560kcal75%。

热服从进步了20%。

(5)投资比照

使用旧式冷却机后能够很好地收受接管热量，能够到达100%的收受接管操纵率，窑头设置装备摆设除了熄灭器外以及斜拉链，收尘器以及余热部门全数省去。而且旧式冷却秘密比鞭策式篦冷机复杂多，投资低。以是使用旧式冷却秘密比原鞭策式篦冷机投资少很多。

(6)运转以及保护用度

运转用度因为工艺复杂，设置装备摆设少，又是成型多少十年的风行设置装备摆设，运转用度要远远低于此刻新式的鞭策式篦冷机。保护费由于内衬为耐火砖以及耐磨钢砖砌成，以是使用寿命长，保护用度天然而然降低。

(7)一般煅烧窑内需要的现实热量（即头煤用量）

窑内的一般反映吸热需要的热量别离是：

a.碳酸盐分化的7%（至多），即195Kcal*7%=13.65Kcal。

b.碳酸盐自900°加热至1400°，即125Kcal。

c.窑筒体散热28kcal。

d.液相构成热25kcal。

算计为192kcal

窑内的一般反映放出的热量别离是：

a.熟料自1400°冷却至20°C，即360kcal。

b.固相同应放热即100kcal。

算计360kcal

头煤用量为192kcal-360kcal=-168kcal。

现实旧式冷却机也没法把温度升至1400度以上，以是只能正在窑头插手过量少的用煤量，其他热量经由过程三次风进入分化炉。用量没有跨越15%的用煤量，就可以知足一般煅烧，乃至由于两次风温高，窑内氧含量高熄灭充实，正在防止窑内的复原氛围的同时，强化了煅烧。对于煅烧有益

总之：因为旧式冷却机的降生，将会是一场彻彻底底手艺前进，将会倾覆性改动现有的煅烧情况，也是对于现有烧成温度的倾覆性改动。固然从实际下去讲是往好的标的目的前进，可是详细实在环境还要看现实出产后情况。

重生产线计划计较

1. 反转展转窑产量

反转展转窑计划依照江苏修建资料研讨计划院计划的3200t/d熟料出产线停止改良，需要申明的是首要是窑头部门改良。

依照现国际3200t/d的反转展转窑超产30%计较技改后的立式冷却机设置装备摆设规格。

(1) 燃料熄灭实际氛围量

Vh= Vik·Mkg·Mh=6.627Nm3/kg煤粉×80kg/t熟料×173t/h=91718Nm3/h

(2) 冷却氛围从20°C升到1350°C，接收1507kj的热量，需要的实际氛围量

a. 0～20℃时均匀比热1.296，0～1350℃时均匀比热1.449，以是从20℃～1350℃时1Nm3接收的热量为：

Q=1.449* 1350-1.296*20=1930.23 kJ/Nm3

b. 1507kJ需要的氛围量为：

V=1507÷1930.23= 0.78Nm3 。

c. 每一小时需用的冷却氛围量：

VCH=V·Mh·1000Kg=0.78Nm3×173t/h·1000Kg=134940Nm3

d. 数据阐发

以上的实际用风量都是最高空气需求量，两者只能取最年夜者134940Nm3。即计划风量为13.5万Nm3/h。

2. 立式冷却机设置装备摆设选型

(1) 立式冷却机选型（原立窑）

型号为：Φ6.4m×4m+1m

横截面积=32.15m2

(2) 磁悬浮风机选型

(3) 风速

u=（V1+V2）/60s

=（1252m3+965m3）/32.15m2/60s

=1.15m/s。

现实风速因为熟料添补能够远远高于此计较值，固然新式篦冷机异样计较。

(4) 料层逗留时间

T=L/u=4m/1.15m/s=3.48s

是鞭策式篦冷机的5.3倍，换热服从远远高于鞭策式篦冷机。

1、总结

本文所说的立式篦冷机是上世纪80年月中国遍及流行的小水泥厂的立窑移植的篦冷机，尽人皆知立窑，流行之时我鼎祚行的立窑出产线上万条出产线，是幼稚的设置装备摆设。正在2010年摆布流行的JT窑，更是直径扩展到了7m以上日产可达2000t/d，取其直径Φ6.4m是完整可行的。整体投资要远远低于现有的出产线投资。

磁悬浮风机选型是按照章鼓现有的设置装备摆设当选的，是完整可行的设置装备摆设，也能够改成4台磁悬浮鼓风机，更是省电，省保护用度。

倘使依照全球每一年30亿吨熟料的产量，年浪费9000万吨的煤耗，电要节流300亿度。可见节能减排降高温室效应，是利国利平易近、利于天下国民的功德。

新的出产线对于现有出产线手艺革新，可是正在立异思想的根本上嫁接的成型设置装备摆设，是出产线工艺立异，是对于既有设置装备摆设的再操纵，无疑是倾覆性的手艺反动。

作者：王成河

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