1、SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯工 业 与 技 术 2023 NO.18 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯分析篦冷机堆雪人的原因与预防策略探究李洪凡(华润水泥(南宁)有限公司 广西南宁 530022)摘要：分析篦冷机运行问题，要从多角度出发。篦冷机故障主要为人为因素、设备因素等。其中，篦冷机“堆雪人”故障是一种形象性称呼，篦冷机在运转时若没有及时将细料、熟料推走，就会出现废料堆积越高，且形状如雪人般的余料。严重时，甚至可堵塞窑口。若忽视篦冷机堆雪人的原因，就会使耐热钢护铁报废，还会影响窑口的热工制度与通风，出现一系列的恶性
2、循环。关键词：篦冷机 堆雪人 回转窑 熟料中图分类号：TD44文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)18-0112-04Exploration of the Causes and Prevention Strategies of Building Snowmen in the Grate CoolerLI Hongfan(China Resources Cement(Nanning)Co.,Ltd.,Nanning,Guangxi Zhuang Autonomous Region,530022 China)Abstract:To analyze the operation p
3、roblems of the grate cooler,it is necessary to start from multiple perspectives.The failure of the grate cooler is mainly caused by human factors and equipment factors.Among them,the building snowmen failure of the grate cooler is a figurative name.If the grate cooler does not push away the fine mat
4、erial and clinker in time during operation,there will be a higher accumulation of waste and residues shaped like snowmen.In serious cases,the kiln mouth may even be blocked.If the reason for making snowmen in the grate cooler is ignored,the heat-resistant steel protective iron will be scrapped,the t
5、hermal system and ventilation at the kiln entrance will also be affected,and a series of vicious cycles will occur.Key Words:Grate cooler;Make a snowman;Rotary kiln;Clinker篦冷机是水泥生产的重要设备，篦冷机在运转过程中，堆雪人故障较为常见。以某型号篦冷机为例，该型号篦冷机在运转时，出现频繁、连续性堆雪人事故，每月发生12起。堆雪人成型后，废料处理较为困难。解决方案为停止生产，完成检修，最长处理堆雪人时间可达2436 h，对生
6、产影响较大。堆雪人主要以预防为主，如对操作、配料、机械、人工等进行处理，规避篦冷机在运转中出现的各项问题。1 篦冷机结构与窑配合位置作为水泥厂的重要生产设备，篦冷机可以对水泥的熟料进行冷却输送。同时，还可以为关键的回窑炉与分解炉等提供热空气。篦冷机熟料在进入机体后，可以在篦冷机的篦板上铺一定厚度的料层。篦冷机鼓入冷空气，使熟料温度得以下降，在数分钟内熟料温度可由1 400 下降至100 以下，降热效率较高。篦冷机的冷却机制分为“回转式”“振动式”“推动式”3种，DOI：10.16661/ki.1672-3791.2303-5042-7378作者简介：李洪凡（1977），男，本科，工程师，研究方
7、向为大型矿用设备管理。112SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯 2023 NO.18 工 业 与 技 术科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION而回转式、振动式已被淘汰，推动式篦冷机可以完成熟料的有效推动。精准控制温度，实现高效冷却。篦冷机在运行时，需要与窑中心线保持匹配。窑筒体深入篦冷机的冷却机内，就可以使熟料精准地落入活动篦板上1。以某篦冷机为例，某篦冷机分为4个进气室，分别采用中、低压风机配比。在篦冷机的篦板上，可各安装盲板，避免出窑的熟料颗粒落入篦床两侧，导致冷却功率降低。为了防止两侧气流过大，篦板可以使用网板配比形式，透气
8、均匀。例如：篦冷机的一室、二室可以使用长条形篦板，而三、四进气室则可以使用圆孔型篦板。2 “红河”形成原因分析红河形成的原因，是熟料在篦冷机冷却时，随篦床不断向前推动，熟料覆盖于篦床上。而冷风经过后，熟料就会实现逐步冷却。在原理分析中，不会出现红河问题。但若熟料燃烧不充分，出现黏结现象，就会使阻力变大，透过风量较少。因此，篦冷机的冷却效率下降，出现红河问题。篦冷机红河与气流、气体、阻力系数等密切关联，最显著的案例便是冷风透过熟料层后，因彼此之间的热交换差异，产生化学作用。将高温熟料热量传递给冷风，而冷风自然温度升高，气体体积增大，透过料层的气流速度也会相应增加2。以平方差为计算标准，可以得知气
9、体在透过料层阻力后，气体容量随温度增加而减小。反之，当气体穿过温度较低的熟料时，其温度不会有较多的变化，阻力也较低。气量透过越多，熟料的温度越低。熟料在篦冷机内，随着篦板的推动移动。篦冷机的横截面在中端与后端，料层之间的温差依然较大，此部位的熟料冷却效果有差异。熟料在窑内燃烧时，要考虑离心力作用。大部分的熟料会产生离析，如大颗粒会集中于中间，而细小颗粒则集中于两边。当熟料从窑口落至篦床时，大颗粒因离心力作用，自然会集中于一侧，而细小颗粒则散落于另一侧，中间则为过渡部分。过渡部分分界明显，包含中部颗粒。窑体速度较快，且熟料较多时，熟料颗粒集中一侧现象较为明显，会随篦床推动覆盖整个床体。在推动时，
10、层级颗粒配比有所变化，但纵向分析变化差异不大。从篦冷机的进料口至出料口，使细颗粒堆积，冷风透过阻力较大。因此，其料层表面出现“红河”即高温红色3，而内部则呈现黑色。随着后续篦板不断推动，熟料颗粒之间的温差增大，红河现象加剧。3 篦冷机熟料与操作对“堆雪人”问题影响3.1 熟料影响熟料对“堆雪人”影响较大，在分析篦冷机“堆雪人”问题时，与熟料相关的问题特别恶劣。例如：熟料出现混合现象，会导致篦冷机红料较多。操作人员为了达到降温优势，将冷却机马力开足，但窑头环境较差，熟料转化过程问题较多，操作困难。例如：窑内经常出现“塌料”或“慢窑”等问题，这会导致篦冷机的降热效率下降，通风不顺。篦冷机若二次空气
11、入量不足，也会使煤粉缺乏燃烧氧气，使煤粉燃烧不充分。熟料在窑内翻滚，翻滚过程中很容易在表面加入细煤粉，导致熟料在进入篦冷机后，熟料表面温度依然较高，且大多数为无焰燃烧4。无焰燃烧是一种特殊的燃烧方式，虽不见火焰，但依然释放出大量热量，风力越强，这种热量释放越高。煤灰表面在熟料联合作用下，液相黏度增加，且不完全燃烧也很容易出现低熔点FeO生成矿物，黏附于篦板上，导致篦冷机“堆雪人”问题出现。熟料颗粒影响因素较为复杂，与生料的成分及其在窑内的加热情况等因素都有密切关联。在同一时刻，不同操作窑内的熟料颗粒组成也会有较大差异。通常熟料颗粒小于0.5 mm，被称为“熟料粉末”，可以在70%之间变动。熟料
12、粉尘较多，被称为“废砂料”。当废砂料增加时，粉尘的循环增加，不仅会导致能耗变大，还有可能出现篦冷机烧毁、连接螺栓变形、红河等问题。使篦板脱落，当熟料颗粒较大时，料层的阻力较小，也会加速熟料或破碎机锤头与篦条的磨损。因此，理想的熟料颗粒尺寸必须要控制在035 mm之间5。3.2 操作影响操作人员自身的技术不足也是关键因素，设计要求生料有明显的断烧温度，但煤粉发热量下降，为了使窑内的热力强度符合要求，要加入更多的煤粉。但煤粉配比若不合理，如施工人员对煤灰燃烧比例认知不充分，配比率较低，会使煤粉的燃烧速度变慢。若比例较高，会导致“长燃烧”，使部分煤粉落入熟料上继续燃烧，带来一系列的不良影响。操作人员
13、使熟料落入篦冷机时，仍保持较高温度，这就使熟料表层存在液相黏度。液相中包含了Al2O3，该含量可使液体的黏度更容易黏结熟料。熟料落入篦冷机后，冷却就黏结一起，若黏结熟料不及时推走，就会形成“堆雪人”6。3.3 全硫含量影响在入窑生料保持稳定的情况下，熟料率的影响最113SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯工 业 与 技 术 2023 NO.18 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯大。无疑便是煤粉的化学成分，因此煤灰沉降率一般要保持在100%。在配料计算中，要将煤灰掺入剂量内。结合我国煤粉配料成分比对数据，可以了解到已采用的煤质发
14、生较大变化。其发热量由23 126 kJ/kg下降至20 770 kJ/kg，且不同煤粉的煤质情况，大多有一定的差异，波动较大。因此，要使窑内的热工制度有效控制。但含硫量上升，会使其波动加大。例如：进入燃烧窑中熟料燃烧时会形成“硫”，有着催化作用。虽然对早期熟料有一定的强化效果，但后续随着“硫”数量的增加，硫含量比例失衡，就会使液相黏度增加，从而使窑体的预热器结皮概率上升。在篦冷机内部，堆积熟料，形成雪人7。3.4 设备影响考虑设备影响，篦冷机通常分为复合式三段篦床。以“高温区”“高温中区”为例，在熟料进入篦冷机后，电动机的前五排采用倾斜式的充气篦床，而后六排则采用活动式充气篦床，二者配比能够
15、使熟料达到最高的冷却效率。在最高温区，通过固定式充气梁，能够发挥优势，降低篦床的故障率。熟料在充气式固定梁装置中，虽容易堆积，但通过可调节风量，能够防止雪人与大块熟料球的出现。且文中也提，可在前端安装空气炮，清理过多积料。而中部则可以采用低漏料阻力篦板，收集余料，可以进一步地保证熟料回收、冷却。活动篦床由多个水平面重叠并列的篦板所组成。因此，其分为活动式固定式活动式相隔排序，通过彼此配合，推动物料进入冷却室，完成冷却8。3.5 窜生料与煤粉颗粒影响窜生料是生料中有一部分未完全燃烧的煤粉，因此会出现颗粒离析现象。篦冷机内部氧气密度较大，若受温度影响，未燃烧的煤粉会产生二次燃烧。因此，表面烧熟的熟
16、料颗粒会出现“飞砂料”的问题。通常情况下，篦冷机在降温过程中煤粉的用量与配比是关键。但煤粉配比若失衡，导致未燃烧的煤粉或未燃烧充分的煤粉进入冷却机，就会受高速气流影响与细颗粒“飞沙料”的影响。堆积在蓖冷机的蓖板上。篦冷机冷却温度、含氧量等均会对未燃烧的煤粉颗粒进行反应，甚至会导致未完全燃烧充分的煤粉颗粒发生二次燃烧的现象。细小颗粒无法尽快冷却，而外部熟料已冷却完毕，就会使其内部温度过高，出现黏结。考虑“飞砂料”形成的原因，无外乎以下几种：首先，如熟料在9001 250 范围内停留时间极长，这会明显降低物料表面原有的活性，使已烧熟的物料进入高温带时产生颗粒凝结；其次，便是配料不当，或液相黏度、物
17、料表面张力较低，在蓖冷机操作过程中，风量配比失衡，也是导致出现“飞砂料”的首要问题；最后，便是熟料出现生烧、欠烧等，同样会出现“飞砂料”的问题。4 篦冷机“堆雪人”预防策略4.1 控制熟料颗粒、液相控制熟料颗粒与对应液相，如使用全新的生产方法，对熟料颗粒进行筛选。当温度升高时，要考虑熟料颗粒是否形成浮动料层。在同样生产成分下，要对窑速进行调节。若喷煤管使用不当，会使细熟料增多。要结合熟料在窑内的颗粒情况，让相同条件下熟料中的液相与温度密切关联。在熟料窑内燃烧时，温度达1 300 后，熟料就会出现液相。后续温度升高，液相也会加剧。只有到达恒定温度后，液相速度才会减缓。适当的液相量能够实现高质量燃
18、烧，形成“完美”熟料。但过高的液相量，只会使熟料互相黏结9。因此，温度控制标准要以熟料颗粒粒径为参考。4.2 重新规划篦冷机、回转窑相对位置回转窑设备位置进行规划，如在篦冷机安装时，要保证篦冷机的中心线（纵向）以及回转窑中心线（纵向）布置合理。规避布置差异，要选择合理间距。窑口伸出篦冷机前壁达1020 mm，稳定窑内热工制度。4.3 稳定燃烧窑内温度要尽量控制燃烧窑内的温度，避免出现长燃烧现象。窑内的火焰与熟料的烧结等有关联，若出现“急烧”问题，需要将喷煤管移至窑内，降低窑口的熟料温度，可以避免熟料在长燃烧或急烧问题下出现“无焰燃烧”问题10。4.4 “四要素”预防堆雪人现象预防“堆雪人”处理
19、，包含操作要素、配料要素、机制要素、人工要素四要素。例如：操作要素是要对冷却风量进行调控，严格控制，避免其温度过高。理想温度应控制在1 3501 400 之间，若发现有潜在的“堆雪人”现象，应将一风室、二风室风量调小，或暂停一风室、二风室的风量供给。若雪人已经生成，需要将此动作反复几次，雪人便会因热伤冷缩原理开裂、崩塌。尽量避免“长火焰燃烧”，使窑头与窑体的火焰温度均衡。114SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯 2023 NO.18 工 业 与 技 术科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION配料要素应满足生产要求，调整入窑的生料成分
20、。例如：出现“堆雪人”的最主要原因是熟料之间黏结现象。要在保持生料饱和度的基础上，提高SM，降低IM，满足煤料量在不同温度下的变化需求。还可以额外使用高硅配料，从物料入手，防止出现“堆雪人”现象。在机械因素中，篦冷机前段可以额外加设“空气炮”设备。如果出现不可控“堆雪人”的现象，可启用空气炮将雪人打碎。同时，检查各个风室的密闭情况，防止篦冷机在工作时风室出现漏风、冷却风量不足等问题，将“堆雪人”概率降至最低。人工因素是强化人员的工作质量，在日常工作中加强巡检模式。若发现潜在问题，必须及时报告处理。人员对于雪人的操作在初期通常通过水压喷射、打穿、桶料棒打碎等。在篦冷机安装时，就要留好对应孔门与操
21、作空间。如果一旦出现篦冷机“堆雪人”问题，就可以迅速地打开孔门，对雪人进行打碎处理11。4.5 工序解决“堆雪人”措施考虑“堆雪人”“红河”问题，二者并非单独存在，而是互相影响。“红河”若未能有效解决，会导致“堆雪人”问题严重，因此，要改善操作模式。例如：为了保障熟料的颗粒均匀，要提高熟料入窑料的分解率，改良传统篦冷机的操作模式，尽可能提高冷风传输效率。传统的窑体在燃烧时，煤料在其中的过渡、分解时间较长，很容易使煤料之间互相黏结，形成“堆雪人”问题，导致“红河”现象出现。可以提高物料的分解率，可以通过预热器、三次风管等。逐步强化其分解性能，保障换热率，减少散热损失。采用侧吹风技术。例如：侧吹风
22、技术是篦冷机两侧出现吹风孔，使用风压较高的风机对熟料细颗粒层进行喷吹，使细颗粒层被吹动。料层松动，透风阻力自然下降，冷风可迅速透过料层，降低温度。在侧吹风操作时，要注意高温熟料与篦板之间要有冷风层进行铺垫，避免篦板出现过热损坏。同时，篦板下层因熟料松动，使熟料的冷却更有透风性、效率更强，延长篦板的使用时间。篦板的篦面较为特殊，熟料在推动时，篦面若出现损坏，就会使料层堆积，从而使其密度发生变化，阻力降低。因此，要采用不同的篦面交替使用，还可规避篦板长时间使用而出现的磨损问题。加强风室密封，采取可控气流通风篦板。例如：我国目前使用的篦板虽注意通风性，但与传统的篦板相比，透风率依然有待完善。当务之急
23、，需要通过更新篦板，降低篦板出现的熟料“累积”问题。避免篦板高温熟料过热，出现损坏。采用可控通风篦板，能够消除“红河”问题，避免“堆雪人”问题出现。在二次、三次温度控制中，这种新型的可控气流通封篦板能够降低“堆雪人”故障，使冷风量效率提高至85%以上。5 结语综上所述，对于篦冷机“堆雪人”应以预防为主，处理为辅。因此，在生产过程中，篦冷机的“堆雪人”需要投入关注度，保证生料配比合理、操作水平提高，使企业拥有高经济效益。篦冷机“堆雪人”是每个水泥生产企业都会遇到的问题，无需惊慌。相关人员要从原材料、配方、设备等方面分析，每个水泥生产企业“堆雪人”的原因各不相同。要结合企业的实际情况，多考虑雪人产
24、生的危害性，随后结合厂内的实际措施进行规避，使企业恢复正常生产。参考文献1 田艺.四代篦冷机密封装置漏料分析J.中国水泥,2022(2):91-93.2 刘磊,张红波,李云杨,等.第四代篦冷机升级改造的应用经验J.中国水泥,2022(10):107-110.3 刘治军,王涛,张勇.辊破中置十字棒篦冷机对三代机的改造J.新世纪水泥导报,2022,28(4):37-40.4 游磊,程宏伟,孙野,等.PLUS篦冷机在三代机升级改造中的应用J.新世纪水泥导报,2022,28(4):22,33-37.5 黄志文,孟宁,李辉.智能控制系统在篦冷机的应用J.中国水泥,2022(6):93-95.6 张开耀,徐红福,刘伟,等.第四代篦冷机活动篦床受力分析研究J.水泥工程,2022(4):22-24.7 崔洪坤.篦冷机风量自适应调节阀优化应用J.中国水泥,2022(3):108-109.8 邓玉明.篦冷机节能改造及效果分析J.水泥,2022(9):48-50.9 程德勇.篦冷机改造实践与运行效果评价J.新世纪水泥导报,2021,27(1):61-64.10 莫达.矿井多风机联合运转按需变频调风技术研究D.徐州:中国矿业大学,2022.11 张纹硕.篦冷机热效监测系统研究D.长春:长春工业大学,2021.115
