ETA冷卻機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r

2004年，德國C.P公司研制的第一臺(tái)ETA冷卻機(jī)在瑞士Holcim集團(tuán)下屬的Siqgenthal水泥廠投產(chǎn)。10年來，已有47臺(tái)ETA冷卻機(jī)投產(chǎn)，遍布世界各地。2013年簽定合同為9臺(tái)，至今共有62臺(tái)銷售合同。

1 篦冷機(jī)存在的缺陷

長期以來，C.P公司向世界各國供應(yīng)的冷卻機(jī)超過750臺(tái)。這些篦冷機(jī)存在的缺點(diǎn)主要有：因原燃料性能及工況差別，回轉(zhuǎn)窯煅燒的熟料顆粒大小差別較大，在回轉(zhuǎn)窯旋轉(zhuǎn)的過程中，熟料產(chǎn)生離析，細(xì)顆粒在外側(cè)，大顆粒在中間，下落至篦冷機(jī)進(jìn)料部位的篦床上，也產(chǎn)生離析，即細(xì)顆粒落在一側(cè)，大顆粒在另一側(cè)（圖1）。由于不同顆粒料層在冷卻過程中阻力差別很大，以致于冷風(fēng)集中透過阻力低的料層，而阻力大的料層得不到冷卻（圖2），為使冷風(fēng)較為均勻地透過料層，篦冷機(jī)進(jìn)料口的熟料層降至600mm以下。由于冷風(fēng)透過料層的厚度低，且阻力不均勻，因而冷卻機(jī)的熱回收效率低。當(dāng)熱回收空氣量為0.85m3（標(biāo)）/kg熟料時(shí)，篦冷機(jī)熱回收效率為74%～75%。

篦床上熟料顆粒大小不均，為減少冷風(fēng)透過時(shí)的阻力差別，不得不在熟料輸送過程中減少熟料層的厚度。即使減至300mm，冷風(fēng)也難于均勻透過，以致于細(xì)料側(cè)的熟料得不到冷卻，表面仍然高溫呈紅色，嚴(yán)重時(shí)，從篦冷機(jī)進(jìn)料口直至出料口（俗稱紅河）。高溫紅熱熟料對(duì)篦板側(cè)邊密封裝置、側(cè)邊耐火磚墻以及熟料破碎機(jī)等均造成嚴(yán)重磨蝕和高溫?zé)釕?yīng)力損壞。此外，為達(dá)到薄料層熟料的輸送量，必然提高輸送沖程次數(shù)，常規(guī)篦冷機(jī)的沖程次數(shù)為10～13次，易造成熱熟料對(duì)篦板的腐蝕。

2 ETA冷卻機(jī)的優(yōu)勢(shì)

為克服上述缺陷，C.P公司開發(fā)了全新概念的ETA冷卻機(jī)，該機(jī)由進(jìn)料部位和由熟料輸送單元組成的輸送平臺(tái)構(gòu)成，完全改變了篦冷機(jī)熟料的輸送和通風(fēng)方式。

ETA冷卻機(jī)進(jìn)料部位采用可控氣流固定傾斜篦板，板面上存留一層冷熟料。采用通風(fēng)面積較小的單排篦板來冷卻熟料，其優(yōu)點(diǎn)是冷卻熟料面積小，相對(duì)減緩了熟料顆粒大小不均造成的阻力差，冷風(fēng)可以較為均勻地透過料層，使熟料得以冷卻，消除高溫熟料粘附在篦板上和進(jìn)料口耐火磚上，形成堆積造成的“雪人”阻塞損壞篦板和耐火襯墻事故。由于通風(fēng)較均勻，該部位料層厚度增加至800～1000mm，有利于提高入窯的二次空氣溫度。

高溫熟料在進(jìn)料部位得到一定程度的冷卻后，進(jìn)入由輸送通道單元料層組成的輸送平臺(tái)（working floor）上，輸送通道料層的熟料是不向下漏料的，在輸送過程中，料層阻力變化不大。輸送通道的數(shù)量按窯的熟料產(chǎn)量確定。其運(yùn)行方式為，首先由所組合的全部熟料通道同時(shí)向熟料輸送方向移動(dòng)（沖程向前），然后各單元單獨(dú)地或交替地進(jìn)行反向移動(dòng)（沖程向后）（圖3）。每條通道單元的移動(dòng)速度可以調(diào)節(jié)，且單獨(dú)通冷風(fēng)，保證了熟料得以冷卻，尤其是冷卻機(jī)一側(cè)料層的熟料顆粒細(xì)且阻力大的時(shí)候，此部位的通道單元可增加停留時(shí)間和風(fēng)量，使熟料得以冷卻，消除了紅熱細(xì)熟料產(chǎn)生的“紅河”事故。此外在大塊熟料通道料層內(nèi)，可以較長時(shí)間通風(fēng)使之冷卻（圖4）。

圖1 篦床進(jìn)料口的熟料顆粒分布情況

圖2 熟料粒度變化引起的阻力變化與空氣通過速度的關(guān)系

圖3 輸送通道熟料運(yùn)向圖

圖4 ETA冷卻機(jī)和篦式冷卻機(jī)料床熟料溫度分布

圖5 五通道ETA冷卻機(jī)的通風(fēng)方案

表1 瑞士一臺(tái)2000t/d級(jí)冷卻機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)

各輸送通道單元采用迷宮式密封裝置密封，熟料不會(huì)從輸送通道面上漏下，因而在篦床下部冷卻機(jī)內(nèi)不需設(shè)置細(xì)顆粒熟料輸送裝置。

ETA冷卻機(jī)仍然采用分室通風(fēng)原理，與厚料層篦式冷卻機(jī)不同之處在于：ETA冷卻機(jī)在熟料粒徑變化較大的橫向截面進(jìn)行分室，其間隔很小，同時(shí)在粒徑變化不大的縱向僅作少量分室，其間隔較大。一般從室后側(cè)通風(fēng)，在冷卻機(jī)兩側(cè)不易通風(fēng)的部位增加室側(cè)通風(fēng)，用足夠的冷風(fēng)和冷卻時(shí)間來冷卻粉狀和大塊熟料，保障了此部位熟料冷卻，避免了“紅河”及大塊熟料的冷卻。此外，料床前端的料層厚度大于后端的料層厚度，可提高入窯的熱風(fēng)溫度及降低風(fēng)機(jī)電耗（圖5）。

此外，ETA冷卻機(jī)根據(jù)冷卻機(jī)規(guī)格配置輥式破碎機(jī)，每條輸送通道單元均用液壓傳動(dòng)，配置了雷達(dá)水平測(cè)示和紅外線測(cè)溫裝置等一些先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)品和附件，確保熟料得以冷卻。

總之，ETA冷卻機(jī)不僅工藝性能優(yōu)越，而且結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)內(nèi)無輸送部件，因而部件磨蝕量少，維護(hù)工作量少。熟料輸送無阻礙，其輸送效率保持穩(wěn)定，所有的冷卻部位通風(fēng)均勻，確保熟料冷卻良好。

3 ETA冷卻機(jī)使用效果

ETA冷卻機(jī)在0.85m3（標(biāo)）/kg熟料的熱回收空氣量時(shí)，熱回收效率為75%～78%，較篦冷機(jī)效率高約3%。以一條5000t/d生產(chǎn)線為例，當(dāng)燃料價(jià)格為3歐元/GJ時(shí)，年節(jié)約燃料費(fèi)450000歐元。由于熱回收效率高，則入窯二次空氣溫度高，燒成帶縮短，提高了熟料質(zhì)量，瑞士的一條2000t/d級(jí)生產(chǎn)線的熟料易磨性得以改善，粉磨電耗下降3kWh/t水泥。冷卻機(jī)的運(yùn)行減緩，消除了“紅河”及“雪人”工況，減少了設(shè)備事故，相應(yīng)減少了維修費(fèi)用。冷卻機(jī)料床與高溫?zé)崾炝辖佑|面積僅為7%，一臺(tái)冷卻機(jī)使用5年來，備件維修費(fèi)僅為0.012歐元/t熟料。

表1為瑞士一臺(tái)2000t/d級(jí)冷卻機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

4 海螺冷卻機(jī)生產(chǎn)情況

海螺集團(tuán)訂購了20臺(tái)ETA冷卻機(jī)，最大為12000t/d，該機(jī)進(jìn)料室為13排固定篦板，12條熟料輸送通道，熱回收帶下分7室（配7臺(tái)風(fēng)機(jī)），冷卻帶為5室（5臺(tái)風(fēng)機(jī)），輥式破碎機(jī)寬度為6706mm，于2013年投產(chǎn)。

海螺集團(tuán)2011年投產(chǎn)的5500t/ d ETA冷卻機(jī)投產(chǎn)后的實(shí)際產(chǎn)量為5919t/d，熟料出口保證溫度高于環(huán)溫65℃，實(shí)際為10℃，冷卻機(jī)的熱回收量0.87m3（標(biāo)）/kg，熟料的熱回收效率78%。

陳友德編譯自

No.11/2013 World Cement