目录水泥厂新型篦冷机与新型生产线探讨 (1)一、前言 (1)二、目的： (1)1. 为社会创造更高价值。
(1)2. 大幅度降低能耗至： (1)三、理论依据 (2)1. 换热效率和热效率 (2)2. 新式立式冷却机的换热方式 (2)3. 重大革新——立式冷却机 (2)4. 熟料理论热耗 (4)5. 理论上降低熟料标准煤耗30kg可行性分析 (5)6. 理论上降低熟料电耗至40度可行性分析 (7)7. 对比 (10)四、新生产线设计计算 (12)1. 回转窑产量 (12)2. 立式冷却机设备选型 (14)五、总结 (15)本文所说的立式篦冷机是上世纪80年代中国普遍盛行的小水泥厂的立窑移植的篦冷机，众所周知立窑盛行之时我国上万条生产线的立窑在运行，是成熟的设备。
在2010年左右盛行的JT窑，更是直径扩大到了7m以上日产可达2000t/d，取其直径Φ6.4m是完全可行的。
总体投资要远远低于现有的生产线投资。
罗茨风机选型是根据章鼓现有的设备中选的，是完全可行的设备，也可以改为4台磁悬浮鼓风机，更是省电，省维护费用。
假若按照全世界每年30亿吨熟料的产量，年节约9000万吨的煤耗，电要节省300亿度。
可见节能减排降低温室效应，是利国利民、利于世界人民的好事。
新的生产线对现有生产线技术改造，但是在创新思维的基础上嫁接的成型设备，是生产线工艺创新，是对既有设备的再利用，无疑是颠覆性的技术革命。
水泥厂新型篦冷机与新型生产线探讨一、前言对水泥生产而言，最大的成本在于煤耗，一般情况煤耗占据熟料生产总成本的1/3。
而国家倡导节能是一个永恒的话题，也是今后企业发展的大趋势。
近年来，在行业、大企业的垄断下、造成行业利润虚高，使得不少僵尸企业死而复生。
大部分水泥企业在高利润的诱惑下，更是强调台时产量而非能耗的降低。
虽然不少企业在节能降耗上不断探索，创新性的技术也如雨后春笋纷至沓来，但是大型的颠覆性的技术革命仍然是没有出现。
而本人经过几十年的工作实践经验，加之近十年来的不断研究，终于在篦冷机环节找到了颠覆性的技术——立式冷却机。
正如西南科技大学教授齐砚勇对中国水泥网所说：“放眼全国，水泥企业在窑尾预热器、分解炉上的改造基本没有问题，尽管这些模块的效率还存在一定的提高空间，但大部分水泥企业都达到了较好水平。
目前窑系统的效率、产量、煤耗、电耗等升级压力大多集中在窑头，而窑头最关键的设备就是篦冷机”。
篦冷机是新型干法水泥生产中的重要一环，其工作的好坏不仅直接对整个窑况的稳定运行起着至关重要的作用。
同时还影响着热量的回收，余热发电以及熟料的能耗和设备的整体运行。
通过计算可知窑内煅烧的化学反应过程需要的热量是总热耗中很少的一部分，如果回收效果好，需要的热量更少。
同时二三次风温提高越高，烧成温度的提高越容易，煅烧需用的煤耗也越低。
也有计算认为：二、三次风温每提高100度，就能降低标煤耗4kg。
所以说窑系统最终的低耗、优质、高产，现阶段最关键的就是篦冷机，而现设计的立式冷却机恰恰是解决这一问题的关键节点。
新式立式冷却机的使用，通过的适量的冷却风量可以得到可控的、最高的二三次风温，极大地提高了热量的回收利用，会大大提高回转窑热效率、同时还能够有效提高设备运转率和降低运行维护费用。
二、目的：1.为社会创造更高价值。
积极响应国家及国际社会节能减排号召。
2.大幅度降低能耗至：(1)热耗降低至80kg/t熟料以内；(2)电耗降低至40度/t熟料以内。
三、理论依据1.换热效率和热效率要想找到理论依据首先要明白换热效率和热效率。
换热效率：是指热交换的效果，也为传热效率。
因温度差而产生热量从高温物料向低温介质的转移。
热效率：是指热能的利用效率，就是指熟料冷却后回收的热量利用效果。
原推动式篦冷机料层一般控制在600-800mm左右，不管是高温段物料或者是低温段物料，都是经过常温风在大致相同厚度的料层下冷却后回收。
由于常温风和熟料换热时间短，换热效果也就差，加之冷却回收后的废气温度从100°-1200°C不等，大部分的低温废气经过窑头发电设备换热后经窑头排风机排出，甚至篦冷机尾部低于200度的废气不得抛弃。
所以回收后的热效率就差。
2.新式立式冷却机的换热方式新式的立式冷却机恰恰就避免了以上这些缺点。
由于常温风首先进入低温区，被熟料换热吸收热量后又去冷却上一层地更高温的熟料，风作为冷却的介质温度又被提升，一层又一层，最终经过很多级循环后作为介质的风，被冷却至接近于出窑熟料的温度——1300度以上。
由于冷却风风温高，换热效率好，换热后的冷却风更有利于回转窑全部利用，会大大增加热效率。
3.重大革新——立式冷却机立式冷却机顾名思义——相比较现有的推动式篦冷机它是立式的，嫁接于立窑的形式。
初步设想：(1)料层厚换热时间长，换热效果好。
立式冷却机料层厚度可以大于5m以上，是现代篦冷机800mm料层的6倍以上。
5000t/d线对比如下：日产5000t/d熟料线，现有配置篦下风量为609720m³，篦冷机有效冷却面积为140m2，料层厚度为800mm。
冷却时间（1350°至80°C）40分钟。
然而冷却风穿透料层的时间却很短。
a.计算原篦冷机冷却风风在料层中停留的时间t=L/（V/t1/S）T—在料层中停留的时间；L—料层厚度；V—配置风量t1—秒t=800mm÷（609720m³÷3600s÷140m²）=0.8m/1.20976m=0.66sb.计算新式冷却机熟料在冷却机的停留时间假若日产5000t/d生产线，配置立式冷却机，配置冷却风量为300000m³，选横截面积为38.465（φ7m）。
公式：38.456m2*4m（有效高度）*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（不过料层厚度可以调整，冷却时间也可调整）。
c.计算新式冷却机风在料层中停留的时间T=4m÷（300000÷3600s÷38.465²）=4m÷2.158m=1.853s。
即：风在料层中停留的时间立式冷却机是 1.853s/0.66s=2.8，是原推动式篦冷机的2.8倍，换热效果会大大提高。
(2)增加冷却风室增加冷却风室，细碎物料可形成吹浮，吹浮冷却效果更佳。
立式冷却机在篦子下部增加了下料空间，在下料孔下部留出9.56m³的空间，当物料从篦孔下落后遇到下部吹上来的高压风气流，大块物料减缓下落时间，小块细碎物料甚至被吹浮在空间中延长了换热时间，提高了换热效果同时也大大提高了冷却效果。
(3)可实现高温可调的二三次风温。
冷却熟料与冷却风为逆向运动，加之厚料层可实现高温可调的二三次风温。
立式冷却机是：常温冷却风冷却出冷却机的低温熟料，换热后的冷却风温度升高后，又冷却上一层较高温度的熟料，冷却风温度又被提高，周而复始，直至出冷却机时温度提高至与入冷却机的熟料的温度相差无几。
换热效率高低取决于冷却风量的多少，冷却风量多，风压高，风速快，换热时间短，但是由于冷却风量大、吸热多，就会造成出冷却机的冷却风，即二三次风温降低；冷却风量少，风压低，风速慢换热效果好，冷却风量吸热少，在冷却熟料不变的情况下，可有效提高二次风温。
即冷却风量多，二三次风温低；冷却风量少二三次风温高。
所以二三次风温高低是受冷却风量多少的影响，通过调整冷却机的冷却风量调整二三次风风温。
二三次风温可调可便于操作，使操作自如，在节能降耗的基础上，有效提高窑运行的稳定性，包括稳产高产，优质高产。
4.熟料理论热耗依据相关水泥工艺基础理论得知，熟料的理论热耗为：即熟料的理论热耗为1758kj （420kcal ）/kg 熟料，也就是60kg 标准煤耗生产1吨熟料。
而实际上熟料的标准煤耗普遍为110kg 左右。
可见热效率是很低的。
5. 理论上降低熟料标准煤耗30kg 可行性分析 (1)篦冷机废气带走的热量。
根据立窑多年的生产经验确定，熟料的冷却回收热能够被全部回收利用。
我们保守一些按照熟料自1400°冷却至100°C 计算回收的热量。
公式：a. 计算窑头废气带走的热量公司pkpk pk t ••=C V Q PKQpk —篦冷机排除的废气带走的湿热，kj/kg 熟料； Vpk —篦冷机排除的废气的体积，Nm3/kg 熟料； Cpk —排除空气的比热，KJNm3.℃。
tpk —篦冷机排除的废气的温度，℃。
b. 计算每小时废气带走的热量我厂的实际运行参数如下： 窑头排出的废气250000m3/h ； 窑头排出的废气实际温度为500℃； 实际台时产量260t/h 。
Qpk=250000m3/h ×1.343kj/Nm3·℃×500℃=167875000kj/h 注：Qpk —每小时废气带走的显热计算每吨熟料窑头废气带走的热量折合标准煤即按照立式冷却机节能效果预算，单纯由安装立式冷却机可节约标煤21.62kg/t 熟料(2) 机械不完全燃烧带走的热量我厂的实际熟料烧失量在0.3至0.4之间，按照降低0.2的烧失量计算可省煤如下：Qjb—机械不完全燃烧的热损失，KJ/kg熟料Lsh—熟料的烧失量33913—碳的热值计算即MJ=16.2KCal/7000kcal*1000=2.3kg（标煤）/t熟料(3)省煤节约的空气量废气带走的热量a.窑头省煤量Mt=ml+mjMt—窑头理论省煤量ml—篦冷机废气带走的热量用煤mj—机械不完全燃烧带走的热量用煤Mt=21.62kg（标煤）/t熟料+2.3kg（标煤）/t熟料=23.92kg（标煤）/t熟料b.省煤部分的理论空气量实物煤粉组成及发热量M=mt·7000/6062M—实物煤省煤量kg/t熟料Mt—窑头省煤量kg/t熟料7000—标煤发热量kcal/t熟料6062—实物煤发热量kcal/t熟料计算M=23.92kg （标煤）/t 熟料×7000kcal/6062kcal =27.62kg/t 熟料即：窑头能够节省27.62kg 实物煤 计算煤粉燃烧理论空气量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 计算窑头省煤省的空气量V=6.627Nm3/kg 煤粉×27.62kg/t 熟料× 265t/h=48505Nm3 即窑尾因窑头节约的煤粉少通过48505Nm3/h 风量 折算为煤耗为pkpk pk t ••=C V Q PKQpk=48505m3/h ×1.8935（320°比热）kj/Nm3·℃×300℃ =27553265kj/h 折合标煤=265/7000/6528672 3.55kg （标煤）/t 熟料 即窑尾因减少废气节约用煤3.55Kg 标煤 (4) 总结通过使用新式冷却机可直接节约用煤为 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 熟料通过对窑胴体的保温使用隔热耐火砖、使用新型下料翻板阀、减少系统漏风、加强预热器系统的保温，可确保降低3kg （标煤）/t 熟料，达到80kg （标煤）/t 熟料目标。