干货篦冷机ldquo红河rdq_红河县政治_

篦冷机在生产时，在篦床上熟料层的细料侧，从进料至出料呈现一条高温熟料红料带(俗称红河)。带下的篦板损坏量较多，此现象在新型干法窑上尤为明显。图1为我国某厂的一台大型篦冷机投产后的一段时间内由于“红河”造成的篦板损坏量图。表1为该篦冷机横向篦板损坏数量。仅占总宽度21.4%的细料侧3行篦板损坏量占总损坏量的83%以上。

1、“红河”形成的原因

“红河”除了造成篦板损坏外，还反映在出篦冷机的熟料没有得到冷却，影响熟料输送、储存、粉磨和水泥性能。此外，篦板受热损坏后，部分高温熟料经篦板破损处落入篦下风斗内，易使篦床下的大梁和风斗的密封板和斗下阀门等部件受热变形造成冷风漏向机外或在篦下各室之间相互串风，熟料得不到冷却。

熟料在篦冷机的冷却过程是：从窑头落下的高温熟料堆积在篦冷机进料口篦床上。随篦板向前推动覆盖在整个篦床上，冷风经篦缝向上透过熟料层，熟料在推动的过程中逐步得到冷却。而熟料冷却的好坏取决于冷风透过熟料层的阻力。阻力小，透过的冷风量多，则出篦冷机的熟料温度低。阻力大，则出篦冷机熟料温度高。

图1　国内某厂篦冷机“红河”造成的篦板损坏数量图

冷风透过熟料层的透气阻力影响因素较多，其计算公式较为复杂，为说明问题，简化如下：

V2△P=λ──γ2g

式中：

ΔP——阻力损失，Pa；

V——气体透过篦床的速度，m/s；g——重力加速度，m/s2；λ——阻力系数，λ值与熟料结粒大小，料层内缝隙率以及熟料粘度等有关；γ——气体容重，kg/m3。

从公式来看，冷风透过料层的阻力与气流速度、气体容重、阻力系数有关。当冷风透过高温熟料料层时，风料之间热交换因温差较大而作用强烈，此时高温熟料将较多的热量传给冷风，冷风受热后温度升高，体积随之增加，其透过料层的气流速度也相应增加。气体透过料层的阻力随气流速度的平方增加，而气体的容重随温度增加而减小，结果是透气阻力随气流温度增加而一次方增加。反之当气流透过温度较低的熟料层时，气流温差小，透过的气体温度低则阻力也低，空气易从低阻力区域的熟料层透过，气体透过量愈多，熟料温度愈低。熟料随篦板推动而向前移动。从篦冷机的横断截面来看，愈是在冷端，高透气阻力的料层和低阻力的料层之间的温差也愈大，冷风愈来愈集中在低阻力的熟料层透过，而高阻力的料层很少有气流透过，此部位熟料得不到冷却。

熟料在窑内煅烧时，受离心力的作用，产生离析，大颗粒一般集中在中间，随着颗粒直径变小，细颗粒愈来愈集中在窑筒体一边。当熟料从窑头落至篦床上时，大颗粒集中在一侧，细颗粒集中在另一侧，篦床横截面中部为粗细颗粒的过渡部位。当窑速较快且窑内细颗粒熟料较多时，细颗粒集中在一侧的现象尤为明显。熟料颗粒在篦床纵向随篦板向前推动逐步覆盖整个篦床面，虽然在推动过程中，颗粒层级配有所变化，但纵向变化不大，此时，从篦冷机的进料口至出料口，细颗粒在一侧形成一条带、较大颗粒分别形成条带而随颗粒直径增大向另一侧集中。由于细颗粒堆积致密，冷风透过时阻力大，从进料口的高温熟料层开始，冷风较少或不透过细颗粒熟料层，较多地透过阻力低的较大颗粒层。此时细颗粒层因冷风透过量少面得不到冷却，其料层表面呈高温红色，而透过冷风的熟料层因冷却其表面呈黑色。随着篦板的推动，在同一横截面上粗细熟料颗粒层之间的温差愈来愈大，冷风愈来愈集中从较大颗粒的熟料层透过，而细颗粒熟料层得不到冷却，形成一条从冷却机进料口至出料口的红热熟料带，这就是“红河”出现的原因。

2　影响熟料结粒的因素

窑内熟料颗粒是在液相(一些资料称熔体)作用下形成的，液相在晶体外形成毛细管桥。液相毛细管桥起到两个作用：一是使颗粒结合在一起，另一作用是作为中间介质，使CaO和C2S在熔融态内扩散生成C3S，颗粒的强度取决于毛细管桥的强度，桥的强度即连接颗粒的力随液相表面张力和颗粒直径的降低而增加。毛细管桥的数量又和颗粒直径的平方根成反比。要结好粒，必须有足够的液相，并要求颗粒在液相内分布均匀，形成较高的表面张力和适宜的结粒时间。现对影响结粒的因素作一叙述。

2.1　液相量窑内液相量太少不易结粒，太多易结成致密的大块熟料。液相量的计算公式较多。用得较多的计算公式为：℃时液相量

L=2.95Al2O3+2.2Fe2O3+K2O+Na2O+MgO

液相量在25%～28%时，对结粒最有利。

2.2　易烧性生料的易烧性愈好，生料煅烧的温度愈低，有利于结粒。易烧性一般用易烧性指数来表示，数值愈高，愈不易烧。计算易烧性指数的公式较多，较常用的公式为：BF1=LSF+10n-3(MgO+K2O+Na2O)式中：BF1——易烧性指数；LSF——石灰饱和系数；n——硅酸率。

2.3　生料细度不同成分的生料对其细度有一定的要求，若生料中含有不易煅烧的大颗粒石英和石灰石等物质，不易烧成也不易结粒。

2.4　液相表面张力液相表面张力增大易结粒，熟料颗粒的大小与液相表面张力呈良好的线性关系(见图2)。

图2　回转窑内熟料最终尺寸与液相表面张力的关系

液相的表面张力与元素外层电子的负电性有关，有些元素如：K、Cl、S的表面张力值较低，不利于结粒。而Mg、Al等元素的表面张力值较高，有利于结粒。

一般熟料液相内含有几种元素，它们之间的表面张力并非单元素表面张力的叠加。液相表面张力与温度有关，不同成分的熟料液相表面张力值在同一温度时有所不同，但随温度的升高，其液相表面张力值均有所下降。图3为P=1.38纯氧化物熟料的液相表面张力值与温度的关系。

图3　液相表面张力和温度的关系

2.5　液相粘度

不同成分熟料的液相粘度值是不同的，一般说来液相粘度值减少易结粒，液相粘度与温度有关，随温度上升而下降。

几种元素共存的液相粘度值并非单元素值的叠加。

近年来，国内一些单位相继报导了MgO、R2O、SO3对结皮和结粒有较大的影响。为解释此现象，现将MgO—R2O—SO3复合存在时液相等粘度线示于图4。从图4来看，R2O含量增加，粘度值增加较大，不利于结粒。SO3含量增加，粘度值降低，但SO3的粘度值较R2O低得多，因此SO3存在时结粒有所改善。若R2O、SO3均存在时，MgO含量增加，液相粘度值大大降低，有利于结粒。

图4MgO-R2O-SO3复合存在时液相等粘度线

2.6　物料在窑内各带停留时间的影响原料成分，入窑物料分解率，火焰形状等因素，决定了物料在窑内各带的停留时间，也决定了熟料结粒的大小。

若原料不易煅烧，入窑物料分解率低，相应物料在分解带和过渡带停留时间就长，而在熔融带的停留时间就短些。在此条件下，易生成大晶格的C2S，此类C2S和fCaO很难结合也难结粒。若生料中有难烧物质，则需较高的烧成温度，此时未结粒物质反应较快，C3S在此条件下易生成难以结粒的大晶格矿物。

2.7　生料率值的影响KH值高，物料不易煅烧，所需的煅烧温度高，最高温度带较长，相应熔融带缩短，易结细粒。硅酸率n增加，烧成温度增高(如图5)，物料不易煅烧，易结细粒。铝氧率P增加，液相粘度增大，烧成温度增高，物料熔融困难，C2S和fCaO结合生成C3S困难。液相量与铝氧率和温度有一定的关系，当P=1.63时，有利于结粒。P值偏离1.63值愈大，对熟料结粒愈不利。

图5　硅酸率n值与熟料烧成温度的关系

3　篦冷机“红河”的生产实例

篦冷机“红河”产生的原因甚多，各厂情况也不一致。现将图1所示的篦冷机“红河”生产情况介绍如下：

3.1　几年来的有关数据几年来的熟料率值、易烧性指数、液相量及熟料成分见表3。

3.2“红河”的因素

从表3来看，易烧性指数BF1历年平均在.3～.5之间，液相量L值在24.5～26之间，在液相允许范围的偏低值。熟料成分均较正常，MgO和R2O含量低些。熟料率值中铝氧率P值在1.40～1.44之间，偏离1.63不利于结粒。此外该厂粘土夹层中含有大量的鹅卵石，鹅卵石中主要成分是不易磨细且不易煅烧的SiO2成分(历年平均约93%)。

该厂入窑物料分解率接近90%，物料在窑内分解带停留时间稍长，由于生料中含有不易煅烧的SiO2，煅烧温度高且需较长的最大温度带。相应熔融带短些，再加上液相量处在低值，P值又不利于结粒，因此该窑易生成结粒较细的粉状熟料。此类熟料落入篦冷机后易出现“红河”现象。

4　解决“红河”的措施

“红河”的起因较复杂，其解决的方法也是多样化。解决“红河”的措施是：首先应从原料性能和热工操作上解决，使窑内熟料结粒均匀，从根源上解决料层透风的均匀性，才能较好地解决“红河”的问题。但各厂生产受种种条件的制约，很难对原料和操作作大的变动，在此情况下对篦冷机可以采取改变通风方式和改变篦板形状来减缓“红河”状况。

4.1　改变原燃料性能在不影响熟料强度和性能的前提下，适当改变配料率值，如降低KH值、硅酸率n值，将铝氧率P值接近1.63，适当降低易烧性指数、提高液相量、减少不易磨细和煅烧的大颗粒石英和石灰石等物质，以便适当调节原料中的MgO、R2O、SO3的含量。使原料成分、生料易烧性、液体表面张力和液体粘度等均有利于结粒。

生产过程中，尽可能保持生料成分的均匀，以避免出现不利于结粒的生料入窑。

4.2　改善窑的操作为使熟料结粒均齐，应尽量提高入窑物料分解率，改善篦冷机的操作，尽可能提高二次和三次风温，改善喷煤管火焰形状，缩短物料在窑内分解带和过渡带的停留时间，延长在熔融带的停留时间，在最高温度带保持合适的烧成温度，以上操作状况有利于结粒。提高入窑物料分解率的措施是加强窑、预热器、三次风管、废气管道等装备的密闭，减少漏风，改善预热器、分解炉的性能，提高换热效率，增强上述装备的隔热，减少散热损失等。

4.3　采用侧吹风技术侧吹风技术就是在篦冷机出现“红河”料层的侧墙边，设置一排吹风孔，用一台风压较高的风机，在篦上水平向细颗粒层喷吹，此时部分细颗粒被吹动而使料层发生松动，因而料层的透风阻力下降，篦下的冷风因细料层阻力下降而得以透过料层，使熟料得到冷却，“红河”则减缓。篦上侧吹风操作时，在高温细颗粒熟料与篦板之间有冷风吹过，形成一层冷风垫层，使篦板不致受高温熟料的过热损坏。同时篦下冷风因料层松动得以透过，使熟料得以冷却，这将延长篦板的使用时间。

4.4　采用特殊形状篦面的篦板在“红河”料层下部的篦床上，设置篦面较高且形状较为特殊的篦板。当“红河”料层随篦板向前堆动时，其底部熟料层被特殊篦板的篦面破坏，致使料层料积至密度发生变化，冷风透过料层的阻力降低，相应冷风可透过料层，使熟料得以冷却，“红河”现象得以减缓。但该类篦板磨损较重。

4.5　加强风室(斗)的密封在生产时加强风室(斗)下锁风阀门的维护，减少冷风从该部位漏出风室(斗)外，同时加强风室(斗)之间隔板的密闭，以防止各风室(斗)之间的串风，以保持各室(斗)有足够的冷风透过料层。

4.6　采用可控气流通风篦板从90年代起，国外出现了可控气流篦板。冷风不从篦下风斗向篦上料层透风，而是通过篦板下的空心梁经篦板本身水平贴篦面喷出，然后透过料层使熟料得以冷却(图6)。篦下空气梁透风，结构上可以单排或单块篦板单独通风，解决了风斗供风时通风面积过大，冷风集中于低阻力料层透过而高阻力熟料层冷风透过量少而得不到冷却，致使篦板受高温熟料的过热损坏的问题。采用可控气流通风篦板后，可以采用较高的风压和风量来透过“红河”料层，相应消除和减缓“红河”现象。可控气流通风篦板篦冷机的优点是通风均匀、鼓风量小、出篦冷机的熟料温度低、热效率高、供燃烧用的二次和三次空气温度高、篦板损坏量少、设备事故率低、废气量少、收尘设备小。其冷风量可降至1.8Nm3/kg熟料以下，单位有效冷却面积熟料量提高至50t/(m2·d)以上，篦冷机热效率可提高至75%以上，国内现已出现此类产品。

图6　可控气流通风篦板

5　结束语

“红河”是篦冷机生产时经常遇到的问题，对设备损坏和熟料冷却有较大的影响，产生“红河”的主要原因是窑内熟料过细致使料层通风不均，熟料得不到冷却。解决的办法是改变原料性能和改善窑的操作来减少细颗粒熟料的生成。也可改变通风方式如采用侧吹风，可控气流通风篦板等。

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