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預(yù)分解窯筒體水冷卻

預(yù)分解窯熟料煅燒時(shí)，筒體受熱膨脹，當(dāng)溫度增至370℃以上，鋼板強(qiáng)度大幅下降（表1），為減少筒體溫度過高造成筒體變形對(duì)耐火磚產(chǎn)生的應(yīng)力損壞，在設(shè)計(jì)時(shí)，在筒體平行部位設(shè)置紅外測(cè)示儀及冷風(fēng)風(fēng)機(jī)，對(duì)筒體溫度測(cè)示后進(jìn)行風(fēng)冷。

1金屬筒體冷卻方式

1.1水淋冷卻

上世紀(jì)60～70年代，我國(guó)濕法窯（窯徑<4m）筒體采用淋水冷卻，在窯筒體頂部，架設(shè)多排下部有小孔的管道，水經(jīng)小孔淋至窯筒體以降低筒體溫度，保護(hù)筒體內(nèi)耐火磚和窯皮。其缺點(diǎn)是耗水量大，含塵水蒸汽對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，電耗大。此外，筒體結(jié)垢在一定程度上影響散熱。

1.2空氣冷卻

上世紀(jì)80年代，我國(guó)引進(jìn)的預(yù)分解窯均設(shè)置風(fēng)冷裝置，在窯筒體下側(cè)邊平行設(shè)置滑軌，多臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)在滑軌上移動(dòng)，向高溫部位筒體吹冷風(fēng)，以降低筒體溫度。優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)較干凈，缺點(diǎn)是聲音太大、電耗高。

從使用情況來看，各臺(tái)窯筒體溫度是個(gè)變值，與窯皮性能有關(guān)，當(dāng)入窯原燃中的堿、硫、鎂等成分高，則窯內(nèi)窯皮致密，導(dǎo)熱系數(shù)高，筒體溫度高，必須采用風(fēng)冷；而窯料中的堿、硫、鎂等成分含量低，窯皮疏松，導(dǎo)熱系數(shù)低，筒體溫度低，一般不用風(fēng)冷。

由于生產(chǎn)廠家所購置的原燃料成分經(jīng)常變化，造成窯皮致密程度及導(dǎo)熱系數(shù)經(jīng)常變化，因而預(yù)分解窯一般均設(shè)置風(fēng)冷裝置。

1.3預(yù)分解、預(yù)熱器窯霧化水冷卻方式

近年來，環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，歐洲一些接近居民區(qū)的水泥廠因風(fēng)機(jī)噪音過大及電價(jià)過高等原因，要求改變回轉(zhuǎn)窯風(fēng)冷冷卻。德國(guó)KIMA Echtzeitsysteme公司、Heideberg水泥公司、德國(guó)水泥工廠協(xié)會(huì)合作對(duì)預(yù)分解窯霧化水冷卻技術(shù)進(jìn)行了開發(fā)，在一臺(tái)?5m的預(yù)熱器窯上進(jìn)行，情況如下：

在回轉(zhuǎn)窯高溫部位設(shè)置平行滑軌，在滑軌上架設(shè)可移動(dòng)的噴頭。水經(jīng)霧化，噴向窯筒體表面，將高溫的窯筒體適當(dāng)降溫（圖1）。與此同時(shí)，紅外線掃描溫度測(cè)試儀將所測(cè)定的溫度反饋至電磁閥控制裝置，從而控制霧化位置和水量，使筒體得以冷卻（圖2）。此外還可做到合適的降溫，避免金屬筒體降溫速度過快產(chǎn)生應(yīng)力變化損壞（圖3）。

上述裝備經(jīng)約7周的實(shí)踐，證明了其可行性與可靠性，可滿足需要改裝的水泥廠應(yīng)用。

表1　普通鋼板的許用應(yīng)力

圖1　可控制水量的霧化噴嘴

2幾點(diǎn)看法

圖2　由霧化噴嘴、紅外測(cè)溫儀、模糊邏輯控制儀組成的水冷卻系統(tǒng)

圖3　噴霧筒體溫度下降情況

預(yù)分解窯筒體冷卻目前使用風(fēng)冷，噪音超標(biāo)，電耗高。而采用上世紀(jì)80年代以來開發(fā)的水噴霧技術(shù)、紅外線測(cè)溫傳感、模糊邏輯控制技術(shù)等組合，可以精確降低筒體溫度。

霧化冷卻可以大幅降低噪音，從氣冷的105dB（A）降至65dB（A）以下，電耗降低至約1kWh。存在問題是水中含碳酸鈣，易在窯筒體表面沉淀（結(jié)垢），影響熱傳遞和增加金屬筒體表面溫度。但從我國(guó)濕法窯淋水結(jié)垢情況來看，表面厚度有限，這次試驗(yàn)對(duì)火磚、金屬筒體、石灰石結(jié)垢也進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果見表2。

表中未標(biāo)明窯皮，從數(shù)據(jù)來看，石灰石垢較薄，對(duì)筒體散熱影響有限。

降低投資和操作費(fèi)用的問題，有待長(zhǎng)期實(shí)踐解決。

有關(guān)水冷卻數(shù)量及散熱計(jì)算，詳見編譯原文。

陳友德羅占仁編譯自

No.2/2015 Cement International

表2　回轉(zhuǎn)窯內(nèi)不同材料的熱性能