一. 熟料形成和熟料粒度

眾所周知，熟料產品的粒度在不同的水泥廠之間可能會有很大差異。即使是同一工廠內的窯爐,儘管使用相同的原料混合物,也經常發現生產完全不同的熟料。

圖 1 顯示了從各種熟料樣品中獲得的一些篩分測試結果。看起來粉塵含量，例如細於1mm 的顆粒，可以在 1到 70% 之間變化。此外，即使存在一小部分超大熟料，例如大於40 毫米（1-1/2 英寸），也會對熟料產品的整體外觀有很多影響。

图1：熟料粒度分布

此外，由緊密融合且形狀良好的結粒組成的熟料似乎與具有相似篩分曲線的熟料完全不同，但由焦炭狀和尖銳邊緣的粉塵顆粒團塊組成。

這樣的觀察自然導致了對影響熟料形成的因素的研究。

在預熱器窯中，結粒狀熟料的形成必鬚髮生在燃燒區或其上方，因為在窯中更遠的地方的原料混合物是粉狀的。在濕法窯中，在漿料乾燥過程中確定的強結粒通常從鏈中出來。這些結粒對最終熟料粒度測定的影響程度（如果有的話）是未知的。然而，濕法窯比預分解窯產生的熟料粒度分佈更粗。

熟料的形成與原料混合成分和操作條件有關。熟料的形成可能已經在煅燒區開始，在那裡可能發生細小的固體顆粒的某種附聚，這可能得益於低熔點鹼金屬鹽的存在。

但是，最終結果取決於燃燒區發生的情況。這裡液相的形成開始於略低於 1300°C 的溫度，並且液體的量隨著溫度上升到某個最終值而增加，如圖 2所示。

圖2：煅燒狀態對熟料形成的影響

液體的量不會隨著溫度而逐漸增加，而是在達到一定溫度時逐步增加。只有通過施加極端溫度才能進一步增加最終的液體量，然而，這通常會對塗層和襯裡產生災難性的影響。

正常燃燒溫度下液相量為熟料的20-25%，取決於氧化鋁、鐵、氧化鎂和鹼的含量。如果液相的量太少，將不會形成良好的熟料。然後可以通過改變原料混合物的成分來改善條件，這在實踐中通常通過添加鐵礦石來完成，從而降低二氧化矽的比例。

在某些情況下，可以通過更猛烈地燃燒來改善熟料的形成，甚至比降低游離石灰所需的更硬。原因當然是液相的增加。但經常看到，如果進一步提高燃燒溫度，結果將是塵土飛揚的熟料，可能是由於液體的粘度太低。在一些工廠，如果要獲得良好的熟料分級，我們還發現石灰飽和係數有一個相當嚴格的限制。如果超過這個限制，熟料就會變得塵土飛揚。

熟料結粒對於任何冷卻機的令人滿意的運行都很重要。不得有太多灰塵。小於0.5 毫米最好不超過15% 。太多的熟料大於 25 毫米 會增加冷卻機後的熟料溫度，因為這部分冷卻緩慢。大於25 mm 最好不超過10%。

冷卻機中的熟料粉塵往往會被吹回窯內，從而在窯和冷卻機之間建立粉塵循環。粉塵會干擾窯內火焰的輻射，並且通常會破壞熟料的形成，從而使粉塵循環趨於加速。粉塵循環意味著進入冷卻機的熟料中所含熱量增加。這個結果總是降低冷卻機的效率。

二、冷卻機效率對熱量消耗的重要性

具有 4 級預熱器和傳統篦冷機的窯的特徵熱平衡如下所示：（參考溫度 18°C – MOF）

熱平衡

如果我們考慮降低熱消耗的可能性，那麼通過在預熱器中增加第 5 級旋風分離器，可以在出口氣體中節省約25 kcal/kg。但在某些工廠中，可以出口氣體全部熱量用於乾燥煤和原料，因此熱量沒有浪費。

窯殼的表面損失可以通過在窯的一部分中使用一種絕緣磚來降低，但這些磚的使用壽命通常很短。

預熱器中更好的隔熱將部分導致更高的出口氣體溫度，而不是節省系統的熱量輸入。

關於冷卻機，如果我們能夠在熟料和空氣之間的熱交換中建立完美的逆流，那麼熟料中幾乎所有的熱量都可以轉移到助燃空氣中。因此，降低熱量消耗的最大潛力在於冷卻機。

三、冷卻機類型

下面討論了工業界考慮用於現代水泥窯的四種類型的冷卻機。它們是：行星冷卻機（省略））、旋轉冷卻機（省略）、篦式冷卻機（傳統和空氣梁類型和橫桿冷卻機）。

A. 第一代篦冷機

篦冷機被絕大多數人接受為當今現代水泥廠的首選熟料冷卻方法。

如圖 8 所示，對於傳統的篦冷機，熟料從窯中落到帶有分隔式高壓冷卻風機的往復式空氣淬冷篦子上。

圖8 第一代篦式冷卻機

在爐排下方，冷卻機分為多個隔間，每個隔間都配備有可調節進氣葉片的風機，用於自動控制氣流並降低功耗。通過篦子溢出的熟料被收集在料斗中，並通過密封瓣閥將其移至熟料輸送機。

图9：篦式冷卻機相對於其他類型冷卻機的優勢

圖 9 展示了篦式冷卻機相對於其他類型冷卻機的優勢。如圖所示，選擇篦冷機的原因是篦冷機能夠處理大產量（10,000 TPD 或更多），並且能夠將熟料冷卻到非常低的溫度（高於環境溫度65°C 或更低）。

圖 10 所示的篦冷機還允許為當今的預分解窯系統回收熱三次空氣。

B. 第二代篦冷機

第二代（空氣梁）篦冷機的標準冷機熱損失為 90 至 110 kcal/kg，與其他類型的冷機（如旋轉式和行星式冷機）相比有了顯著的改進。這本身就很了不起，因為這些其他類型的冷卻機在沒有多餘空氣的情況下運行。多餘的空氣是篦冷機最重要的熱量損失區域。

儘管如此，90 到 110 kcal/kg（空氣梁篦冷機熱損失）仍然是窯系統總損失的很大一部分。因此，熟料冷卻機為進一步降低現代高溫處理系統的熱消耗提供了最大的潛力，如圖 11所示。毫無疑問，熟料冷卻領域將取得進一步發展。

圖11 五級預熱器窯降低熱損失的潛力

有一點很明顯：第二代（空氣梁）篦冷機代表了可靠性和效率之間的折衷。因此，近年來出現了第三代設計，例如FLSmidth 的 Cross-Bar 冷卻機或 Polysius 的 Poly-Track 冷卻機或 Claudius Peters Eta 冷卻機或KHD 的 Pyrotloor 冷卻機。

自 1930 年代後期 Fuller Company/FLSmidth 首次開發空氣淬冷篦冷機以來，篦冷機成為任何新熟料冷卻機安裝的合理選擇。第二代篦冷機設計採用了60 多年演變而來的許多基本設計特徵。

到 1990 年代初，所有主要的水泥設備供應商都在提供結合了爐排板和空氣分配技術最新發展的冷卻機設計。這些“空氣梁”技術與使爐排冷卻機成為行業標準幾十年的基本設計屬性相結合。

以下部分將重點介紹所有第二代（空氣梁）篦冷機的機械設計特點，並描述每種冷卻機的維護和工藝優勢。

1、第二代（空氣梁）篦冷機的基本設計特點

自篦冷機問世以來的前 60 年中，許多發展有助於使篦冷機成為可靠且高效的機器。即，

- 橋接（死）爐排和演變的爐排線配置

- 爐排懸掛系統（例如內輪）

- 外部溢流輸送機和溢流閥

- 減少通過格柵的跌落

- 液壓爐排驅動

- 熟料破碎機

- 三分量控制系統

- 空氣梁技術

- 高阻篦板

 -固定入口段

直到 1990 年代後期，上面列出的設計特點一直是現代爐排冷卻機的普遍接受的主要產品。儘管存在設計上的差異，但所有主要設備供應商通常都提供上述組件。此外，所提供的變體通常在實際實踐中具有非常相似的結果。下面描述了每個組件的維護和過程優勢。

1） 橋接（死）爐排和演變的爐排線配置。

橋接板（死格柵）是通過在可移動的行上從固定行橋接到固定行來將移動板轉換為固定板。Fuller Company/FLSmidth 在 1960 年代中期首次安裝橋接板（死格柵），以糾正與熱細粉接觸側鑄件相關的問題。如圖 12A所示的橋接板（死格柵）安裝在靠近側鑄件的位置，然後用可澆注的耐火材料覆蓋以保護冷卻機的結構框架免受熱熟料細粒的影響。發現橋接板（死爐排）可提高冷卻機性能並增加容量。觀察表明冷卻機寬度的減小使床層深度更深，並且在整個冷卻機的寬度上更均勻。熟料床更深更均勻，發現物料冷卻更快，進入窯的空氣更溫暖，冷卻機的運行更穩定。

圖12A 橋接板（死格柵）安裝在靠近側鑄件的位置

在他們開發的時候，死爐排允許將冷卻機的特定負載從38 增加到 42 MTPD/m2。今天，死格柵也用於現代空氣梁冷卻機，其負載為 50 MTPD/m2 或更多。對於這些冷卻機，死爐排和錐形耐火材料安裝在靜態入口行上，作為將熟料均勻分佈在冷卻機寬度上的一種手段。

1) 維護效益 – 橋接板（死格柵）充當屏障，防止損壞結構框架。

2) 工藝優勢——橋接板允許深床操作，提高冷卻效率。

多年來，已經採用了許多不同的爐排線配置。最早的爐排設計被稱為傾斜冷卻機，並使用水平爐排板傾斜 10

度。為了重新獲得對熟料運輸效率的控制，採用了 5 度、3 度和最終 0 度（水平）的爐排線。如圖12B和圖12C所示，爐柵的往復運動以10度的傾角發生，從而形成由爐柵的推桿面的高度確定的整體水平的爐柵線。

圖 12B： 5 度、3 度和最終 0度（水平）的爐排線

圖12C：

對於現代空氣梁冷卻機，冷卻機的輸送能力通常由於爐排線的更完整的曝氣而增加。控制熟料運輸以避免“運行”熟料的可能性很重要，但將爐篦速度降至最低以最大限度地減少磨損也很重要。為此，一些供應商已發現採用“一排可移動排後接兩排固定排”配置的爐排線傾斜4度，作為爐排磨損和運輸效率之間的適當折衷。

2）替代爐排線懸掛系統

由於早期的冷卻機設計採用外輪來承載可移動框架，因此在輪軸穿過冷卻機外殼的滑動密封區域發現了一個常見的維護問題。·多年來，發現了最簡單和優雅的解決方案問題是使用如圖

13A 和圖 13B所示的內輪。

這消除了冷卻空氣的潛在損失，並防止熟料粉塵通過該區域逸出。內輪設計已經發展到這樣的組件基本上免維護的程度。首選設計是由鑄鋼和減摩軸承組合而成的寬平輪。這種設計基本上是無磨損的，並且非常堅固，以至於沉沒的可移動框架或磨損的底面爐排板是聞所未聞的。中心導輥用於沿可移動框架的標準位置，以確保正確跟踪。最後，由大管徑保護的自動潤滑系統可以清除軸承中的污染物。

I) 維護優勢 - 堅固、寬大、扁平的輪子確保可移動框架的磨損最小化和堅固支撐。

2) 工藝優勢——這種佈置消除了車輪密封件作為冷卻空氣損失的潛在來源。

ENCI 在 1970 年代初獲得了使用內部輪子支撐可移動框架的有趣替代方案。 1990 年代，如圖 13C所示的 lKN 和圖 13D所示的 Claudius Peters隨後採用了這種被稱為“鐘擺懸掛”的概念。這個想法是將可移動框架懸掛在長彈簧鋼帶（或一系列較小的帶子）上，以便它們自動定心。這具有能夠消除諸如滾子和軸承之類的運動部件的優點。彈簧鋼條的尺寸使得在垂直方向上的擺錘升程為0.5 毫米。這使得可移動間隙能夠設置為1mm。先決條件是彈簧鋼帶不加長，擺錘正確對齊，基礎不發生沉降。

1) 維護優勢——擺動式支撐系統消除了滾子、軸承和潤滑點。

2) 工藝優勢——擺動式支撐系統更好地保留了不需要的可移動間隙的寬度。

一般來說，這些複雜的 “WP 管理”系統對空氣冷卻機有很大的好處，其中冷卻機的性能在很大程度上取決於固定和可移動的爐排線組件之間的間隙大小。這是因為冷卻空氣總是走阻力最小的路徑。

當然，通過使整個爐排線靜止來完全消除間隙更為有利。這正是 1990 年代後期推出的第三代冷卻機隨後流行的原因。這種“橫桿式”冷卻機使復雜的“間隙管理”技術過時。此外，完全固定的爐排生產線的可能性使以下組件過時:（a）固定爐排，（b）間隙管理系統，和（c）溢出輸送機。這是因為熟料脫落完全消除。

3）外部溢流輸送機和溢流閥

在第一代篦冷機開發的早期，人們發現將冷卻空氣適當分配到相應的下篦冷室是決定冷卻機熱效率的主要因素。

出於這個原因，Fuller CompanylF.L.Smidth 在其對小型可控地下室的建議方面引領行業。然而，人們認識到，如果允許空氣逸出並去除底柵熟料溢出物，那麼適當分配這種冷卻空氣仍然是無效的。

因此，現代冷卻機配備了密封地板和氣動操作的雙傾閥，用於在不損失冷卻空氣的情況下清除溢出物，如圖 14所示。

配備內部開放式拖鏈的冷卻機在隔間之間具有套筒密封件，但根據 Fuller 的經驗，這些密封件在行業要求提高效率和更深熟料床深度所需的較高爐底靜壓下無效。

出於這個原因，使用外部溢出輸送機和雙傾翻閥成為現代冷卻機設計的主要內容。

I) 維護效益——這種方法提供了低維護、氣動操作的傾翻閥。

2) 工藝優勢——高壓、深床操作的結果是消除了溢出/產品輸送機作為損失冷卻空氣的潛在來源。

4）減少通過篦板的掉落

Fuller Company/FLSmidth 於 1990 年首次採用減少落下的篦板作為傳統帶孔篦板的替代品。如圖 15所示，這些格柵被設計成通過迷宮式槽減少溢出到爐底區域。在這方面，它們的設計類似於現代空氣樑式格柵板，其具有迷宮式槽以防止熟料的可能性落入空氣光束。這些槽有助於冷卻空氣均勻分佈到熟料床中。事實上，許多運營商報告說，與傳統的帶孔篦板相比，無需熟料層流化即可適應更高水平的曝氣。減少通過爐排的跌落設計用於安裝在底部開口的傳統爐排板支架上。因此，空氣按傳統方式進入RFT 型爐篦板，即通過加壓的爐篦室。

I) 維護效益 – 熟料漏出量減少，可最大限度地減少對底柵組件和溢出輸送系統的損壞。

2) 工藝優勢——更少的溢出允許更多的熟料保持可用於冷卻/回收。

[if !supportLists]e        [endif]液壓爐排驅動

自 1980 年代中期以來，設備供應商已經為篦冷機提供液壓篦式驅動器。此後，FLSmidth 等供應商已將它們安裝在幾乎所有新的冷卻機上。液壓驅動系統的發展隨著時間的推移而進步，與機械類型相比，它具有更高的靈活性、可靠性和更易於維護。通過連接在十字頭軸上的液壓缸將力和運動傳遞到每個爐排部分。該系統的尺寸可克服正常和最大系統壓力下的預期負載，該系統旨在提供完整的衝程長度，無論速度如何，如圖 16所示。

I) 維護效益——比機械類型需要更少的維護。

2) 工藝優勢 – 更輕鬆地將冷卻機從負載條件下移出，從而提供提高可用性的潛力。

從技術角度來看，與機電設計相比，液壓驅動具有以下優勢：

I) 可以根據條件要求改變速度。

2) 可根據條件要求改變工作壓力。

3) 液壓系統在堵塞條件下要好得多，因為它們對機械部件的衝擊較小。

4) 有機會以明顯不同的速度和壓力運行，因為使用液壓系統具有靈活性。

5) 液壓系統不太可能使電動機失速或過載，因為液壓系統有一個用於過載保護的溢流閥。

5）熟料破碎機

熟料破碎機用於將熟料塊減少到通常小於 25 毫米。這可以通過如圖 17所示在冷卻機出口處的傳統熟料破碎機或通過如圖 18所示在中間冷卻機或末端冷卻機位置的現代輥式破碎機來完成。

儘管有時使用輥式破碎機來代替傳統的熟料破碎機，但它們的主要設計目的是通過安裝在冷卻機的驅動器之間來實現更均勻的尺寸減小，從而獲得更好的冷卻效果。

與傳統的錘磨機類型相比，軋輥破碎機具有明顯的優勢：運行速度較慢，產生的灰塵更少，磨損更少。

1) 維護效益 – 由於速度較低，磨損比傳統的錘式破碎機少。

2) 工藝優勢——通過增加表面積來改善冷卻效果。

輥子由運輸輥和破碎輥組成。卷數由機組的容量決定。運輸裝置以大約 2 rpm 的速度轉動；以約 4rpm 的速度破碎輥。相比之下，傳統錘式粉碎機的運行速度約為 350 rpm。通常，軋輥破碎機是液壓驅動的，如果材料卡在軋輥中，軋輥會自動反轉。 FLSmidth的 HRB（重型破碎機）的一個獨特功能是能夠重新定位第一個破碎輥以補償磨損，從而保持熟料產品尺寸。這種所謂的“獨有的空腔特徵”還可以有效減小非常大（例如直徑為1m）的熟料球的尺寸。

6）三分量控制系統

篦冷機基於橫流冷卻空氣。因此，它需要比預分解窯更多的空氣進行冷卻，並且必須去除多餘的空氣並除塵。

所需空氣量很大程度上取決於篦冷機的類型（空氣梁或傳統式），但也會根據熟料分級和所需熟料溫度而變化。冷卻到低溫的成本很高，但這通常是水泥研磨操作的要求。

隔間之間的有效密封允許在各個隔間中以相對高和不同的壓力進行操作。對於 750 mm(30") 的普通熟料床，在每平方米爐排面積恆定空氣流量下的壓降將從熱端的約 750 mm WG (30") 降低到熱端的約 250 mmWG (10")寒冷的結局。風機的尺寸相應調整，因此最大壓力從 810 到 300 毫米 WG（32 英寸到 12 英寸）。

對於無故障運行，在熱端使用更大的氣流是一個優勢，高達 150 kg/rnin.zm”（400SCFM/Ift\，在冷端使用更少，最低 60 kg/min.zrn” (165 SCFM/ft2)。

爐排的寬度通常在入口處減小，以便更均勻地散佈熟料。具有高空氣流量和厚厚的熟料層，可以獲得不完美但可接受的均勻熟料床和在爐排寬度上的可用空氣流量。這不僅可以避免熟料細邊的爐排局部過熱，而且還可以避免“雪人”，因為熟料一直在整個爐排中移動，直到表面凝固。

爐排的速度通常可以在 4 到 25 衝程/分鐘之間變化。正常操作通常為 10-12 衝程/分鐘。高效的冷卻機運行需要自動控制。一個簡單而可靠的系統涉及三個主要功能，如下所述並在圖 19A、圖 19B 和圖 19C中描述。

I. 恆定氣流流向每個爐排下隔間（使用壓力計或其他一些氣流裝置）。

2. 窯罩內的恆定負壓（使用圍繞窯圓周間隔的壓力指示器）。

3. 恆定床厚的爐篦速度調節（使用第一或第二爐篦下隔間下的壓力作為床深的量度）。注意：第二個和第三個爐排部分通常與第一個爐排部分成比例地“從動”。

如果熟料變得非常粗糙，則爐篦下壓力可能與床層深度不對應，在這種情況下，壓力控制可能會受到爐篦功耗的影響。

這樣一個簡單的系統運行沒有問題，並且在自動化工廠中，它可以通過熟料溫度的自動控製或給定容量的恆定空氣流到爐排來補充。

7）空氣梁技術

在傳統的篦冷機中，空氣分佈以及冷卻效率在很大程度上取決於冷卻機的機械條件。 1980 年代後期，隨著IKN 在冷卻機入口處引入空氣梁，篦式冷卻機效率有了顯著提高。在 1990 年代初期，所有主要設備供應商都開發了空氣梁系統，這些系統在很大程度上取代了傳統的充氣式篦冷機。從本質上講，空氣梁系統防止了冷卻空氣繞過熟料層的可能性。通過這種方式，空氣梁技術的工作原理是通過將單獨的冷卻機排直接連接到空氣源來改善爐排下方的空氣分佈，而不是通過以傳統方式將空氣吹入爐篦室，如圖 20所示。在這種情況下在系統中，篦板支架用於將冷卻空氣直接輸送到篦板並進入熟料床。根據設備供應商的不同，空氣梁在冷卻機的寬度上進一步細分，這樣只有幾個單獨的爐排板從單獨的可控源接收空氣。優選將空氣梁延伸到冷卻機的整個回收區。出於這個原因，大多數設備供應商開發了用於冷卻機的固定排和可移動排的空氣梁系統。然而，在許多市場中，簡單（而不是效率）是關鍵，因此，如圖 21所示開發了混合設計（僅在固定行上包含空氣梁）。

1) 維護效益——空氣梁技術改善了爐篦板和支架的冷卻。

2) 工藝效益——這種方法改善了爐排下方的冷卻空氣分佈，最大限度地減少了冷卻機的機械爐排條件對熱效率的影響。

許多冷卻機從傳統的充氣爐排轉換為空氣梁系統，證明了良好的結果。結果顯示取決於有多少現有行轉換為空氣梁技術，如圖 22（結果表）所示。燃料消耗的節省導致窯和預熱器出口氣體的減少，無論是在質量流量還是溫度方面。在大多數情況下，這種減少用於提高熟料產能。

8）高阻篦板

傳統篦冷機中的一個眾所周知的現像是“紅河”，這是一條狹窄的熟料流，在冷卻機中一直向下延伸，溫度遠遠超過相鄰熟料的溫度。在另一個熟料變黑很久之後，它通常是紅熱的（因此得名），並且已經看到，這樣的“紅色河流”可以到達熟料破碎機。

這是由於通過冷卻機橫截面的氣流的阻力不同。與粗熟料相比，細熟料對氣流的阻力要低得多，當然，空氣採用最簡單的路徑。熟料從窯中分離出來，細熟料在窯負荷側，粗熟料在另一側。此外，空氣並不局限於爐篦板上的孔，還可以在爐篦板之間的間隙之間通過。調查表明，多達60% 的冷卻空氣可能會通過篦板之間的間隙，從而降低空氣分佈的質量。由於更容易將空氣吹過粗熟料層，因此必須將過量的空氣作為一個整體施加到組件上，以確保在細料側施加足夠的空氣。圖 23A、圖 23B、圖 23C、圖 23D 和圖 23E顯示了這種現像如何影響傳統冷卻機中的空氣分佈以及如何在現代篦式冷卻機中避免這種現象。

熟料床中的空氣分佈最好通過觀察熟料冷層的壓降來描述。這可以用額爾古納方程描述如下：

在圖 24中，不同熟料尺寸的壓降顯示為自由空氣速度的函數。可以清楚地看到顆粒大小對空氣分佈的巨大影響。

讓我們看一個例子，其中“細”面主要由2毫米熟料組成，“粗”面主要由5尼姆熟料組成。這裡空氣速度之間的關係將是1/5，這意味著只有大約。 17% 的冷卻空氣通過“細”側吹出，其餘的在“粗”側吹出。如果窯爐生產的熟料塵土飛揚，紅河通常幾乎是不可避免的後果。

空氣梁系統確保幾乎所有的冷卻空氣都被引導到熟料床的所有區域（否則一些空氣可能會完全繞過熟料層）。然而，爐篦線上方的空氣分佈在很大程度上受到熟料層本身粒度差異的影響。為了確保爐排線上方的空氣分佈更加均勻，供應商開發了增加流動阻力的爐排板，用於他們的空氣梁系統。這些篦板必須具有抗篩分功能，以使熟料粉塵不能通過板落入空氣梁中（即使空氣供應中斷）。增加的流動阻力導致高壓損失，如圖 25所示。

較高的壓力損失“正常化”了由熟料床內不同阻力區域引起的通過熟料的氣流速度不均的影響。這導致熟料床所有區域的速度分佈均勻，平均速度值較低。通過熟料層的這種較低的平均速度傾向於減少窯和冷卻機之間的粉塵再循環量，從而提高冷卻機的回收效率，如對比圖23A、圖23B、圖23C、圖23D和圖23E所示。

多年來，開發了許多不同的系統，但所有系統的共同點和任何類型的第二代篦冷機背後的“秘密”是篦板中的“內置”阻力，在空氣量下約為25 mbar大約 110 kg 空氣/mvrnin，通過具有此初始阻力，空氣供應將“均勻”到曝氣場內的各個板。

1) 維護收益——可以降低篦板的熱負荷。

2) 工藝優勢——改善爐排上方的冷卻空氣分佈，最大限度地減少熟料粒度對熱效率的影響。

每個第二代設備供應商都有專有的爐排設計。通常，第二代篦板具有狹窄的氣流孔，旨在產生平坦的空氣噴射和高壓損失，如圖 26所示。然而，這些篦板之間的物理差異並不重要，因為它是篦子的空氣-提供所需熱交換的流動阻力。只要整個爐篦表面的流動是均勻的，那麼冷卻空氣通過熟料層的分佈也是均勻的，只要床不太深。

令人滿意的爐篦阻力水平與床阻力處於同一數量級，並且令人滿意的空氣分佈是允許高通氣率而不使熟料床流化的空氣分佈。

所有第二代爐排系統背後的基本理念是通過熟料床提供更均勻的空氣分佈，以使熱傳遞最大化。冷卻空氣總是尋找澆鑄阻力的路徑，這是一個科學事實。考慮到這一點，所有主要設備供應商都制定了計劃，以更好地控制空氣分配。空氣梁技術的工作原理是改善爐排線下方的冷卻空氣分佈，而高阻爐排則通過改善爐排上方的空氣分佈來工作。

9）固定入口段

到 1990 年代末，固定入口部分已成為所有新型篦冷機的普遍特徵。固定入口設計提供更高的利用率並最大限度地降低總體維護成本。出於這個原因，第二代冷卻機設計（以及第三代設計）採用某種類型的固定入口部分，提供剛性支撐以抵抗大塊的衝擊。這在很大程度上消除了由於沒有任何可移動部件而導致的磨損。

如圖 27所示，設備供應商都採用了由 3 到 8 排傾斜約 15 度的空氣梁組成的固定進氣口。個別設計因供應商而異，但這些設計特徵不如其他供應商重要。產生收益的原因：

(I) 由於沒有任何活動部件而節省了維護費用；(2) 使用空氣梁技術節省了燃料。

1) 維護優勢——沒有活動部件，確保爐排板使用壽命延長多年；堅固的固定式設計可保護篦板免受熟料/塗層掉落。

2) 工藝優勢——由於操作原因，可能提供比交替的可移動和固定空氣梁更低的效率；然而，由於沒有任何活動部件而節省的維護成本幾乎沒有。

優選的進氣系統允許操作員控製冷卻機每一側和靜態部分每排的空氣量。優先考慮 5 到 9 排固定入口模塊。在隨後的固定和可移動爐篦部分，優選2-4 度的爐篦坡度，以盡量減少爐篦速度和爐篦磨損。再次，優先考慮將空氣梁延伸到冷卻機的整個回收區。

2. 工藝注意事項

上述部分已經確定了第一代和第二代篦冷機的機械設計特點，並描述了每一種的維護和工藝優勢。在接下來的部分中，將考慮這些機械部件對工藝設計的影響。多餘空氣的處理和除塵是篦冷機的主要缺點，也是比較不同冷卻機類型的投資成本的決定性因素。

過剩空氣隨數量、溫度和含塵量而變化，當然，其處理系統必須針對最壞的條件進行設計。 FLSmidth的設計，對於傳統冷卻機通常採用2.8 kg過剩空氣/kg熟料（2.8 Ib/lb 熟料）以及 400°C (700°F)。對於空氣梁篦式冷卻機 大約 1.9kg/kg 熟料。處理過剩空氣的優選方法是通過空氣對空氣熱交換器和袋式過濾器。在現代工廠中，使用多筒旋風器進行空氣淨化是不可接受的。

另一種選擇是使用靜電除塵器處理多餘的空氣。事實證明，它們可靠、高效且運營成本低。為了減小除塵器的尺寸，可以在異常情況下通過在冷卻機天花板/排氣管道中的噴嘴注入少量霧化水。然而，對除塵器和袋式過濾器之間投資成本的研究表明，對於排放要求低於50 mg/Nrrr'（乾基），袋式過濾器優於電除塵器的成本效益。這是因為除塵器的尺寸隨著排放水平的降低呈指數增加，而織物過濾器的尺寸保持不變。出於這個原因，袋式過濾器與空對空熱交換器相結合在世界上許多需要非常低排放率的地方受到青睞。

在這些解決方案之間進行選擇的決定性因素是運營成本和可靠性，尤其是應對異常條件的能力。

篦冷機的優點是獨立於窯爐，生產非常靈活。還可以獲得較低的熟料溫度，65°C (150°F)。

一個重要的考慮因素是篦冷機的高功耗，對於傳統類型的冷機 5-7 kWh/t，不包括除塵功率。根據燃料和電力之間的成本關係，IkWh/t 通常會對應於6.9kcal/kg熟料。

3. 效率、回收和冷卻機熱損失

當您希望指定新的冷卻機或評估現有冷卻機在熱回收和熟料冷卻方面的性能時，可以通過一些特徵關鍵數據方便地做到這一點。通常，使用諸如冷卻機效率、熱回收或冷卻機損失之類的術語。

有必要準確定義我們對這些術語的理解以及我們如何計算它們。

如圖 28所示，篦冷機熱損失包括 (1) 輻射損失、(2) 熱過剩空氣中包含的熱量和 (3) 離開冷卻機的熟料中的顯熱。

傳統篦冷機的典型熱損失為：

傳統篦冷機的典型熱損失

基準溫度20 °C （68°F）kcal/kg     MBtu/shT

輻射散熱     5     0.018

過剩空氣  2kg/kg cl. @ 246°C (457°F)     119  0.428

熟料 @85°C (185°F)      12  0.043

在可以利用低溫熱來乾燥原料或煤的情況下，可以回收高達 50 kcal/kg 熟料（0.180MBTU/shT）的餘熱，當然，熱效率變得非常有利.

熱量回收有時也稱為冷卻機效率。必須知道來自窯的熟料的溫度才能計算回熱百分比；這個溫度幾乎是無法測量的。Arayo-tube 給出的值不正確，因為窯出口的熟料通常覆蓋著一層來自冷卻機的灰塵，而且表面的溫度可能與熟料顆粒中心的溫度不同。將具有代表性的熟料樣品取出到桶中並測量窯外的溫度也很困難。

對窯的熱消耗，重要的是從熟料離開燃燒區的那一刻起的熱量回收。燃燒區溫度也很難測量，但通常以I450°C 作為標準值。

對於使用相同類型熟料的相同冷卻機，熱量回收將取決於從冷卻機到窯的燃燒空氣量。這個量又取決於熱量消耗、燃燒的過剩空氣、一次空氣的量和通過窯密封的洩露空氣量。

圖 29顯示了與燃燒空氣量相關的冷卻機損失和熱量回收。不同的線條代表具有不同回收能力的冷卻機。由於篦冷機不是完美逆流的冷機，因此熱回收能力有一個絕對最大值。線K = 1.00 代表具有最大回收能力的理想冷卻機。

曲線 K = 0.23 對應於正常工作的傳統冷卻機。

可對助燃空氣量作出以下評論：

熱耗 750 kcal/kg 熟料的干法窯只需要熱耗1500 kcal/kg 熟料的濕法窯所需的燃燒空氣量的一半。因此很明顯，濕法窯的冷卻機損失比干法窯要少得多，即使來自窯的熟料和吹入冷卻機的冷卻空氣的量和溫度恰好是在這兩種情況下都是一樣的。

唯一的區別是：（1）過剩空氣的量和（2）溫度會有很大不同；在這兩種情況下，熟料溫度和冷卻機的表面損失將相同。

因此，如果從冷卻機到窯系統的燃燒空氣量未知，那麼冷卻機損失的數據就沒有意義。當然，這同樣適用於冷卻機效率或回收百分比，它基本上是100 減去冷卻機損失，表示為熟料離開窯的熱量百分比。

雖然可以通過皮託管或類似裝置測量預分解窯中的三次風量，但無法測量從冷卻機到窯筒體的二次風量。因此，最好通過計算來確定回收空氣量，Lambda= 1.00。通常，當燃料是煙煤或燃油時，每燃燒 1000 kcal低（淨）熱值，大約需要 1.41 – 1.42 kg 空氣；對於含水量高的燃料，這個數字通常會更高。

實際使用的燃燒空氣（除完全燃燒空氣外）還包括過剩空氣，可根據燃燒過程後氣體中的 O2 和 CO2 含量計算得出，公式為：

例如，Lambda = 1.20 表示進行氣體分析時空氣過量 20%。

從總燃燒空氣 Lcom= Lambda x Lmin中，有必要減去不來自熟料冷卻機的各種漏風來源，包括一次空氣。

最複雜的情況是兩個串聯燃燒過程，例如 ILC 預分解窯。

二次空氣的估算需要測量窯筒體出口中的 02 和 CO2 百分比。由此可以計算出 lambda 值，從而計算出Lcom。

並非所有這些空氣都來自冷卻機。必須測量和減去一次空氣，包括煤粉的運輸空氣（如果有）。此外，必須減去在窯筒體和窯罩之間的窯出口密封處以及通過窯罩中的間隙進入的洩露空氣。

如果在窯筒體後採樣氣體的探頭不在窯筒體內，而是在立管內，則還必須減去通過窯後端密封進入的洩露空氣。

三次空氣可以以類似的方式確定。計算在窯和煅燒爐中燃燒的燃料總量的 Lmin。測量煅燒爐後的 O2 和CO2，併計算 lambda。計算燃燒空氣的總量。

現在必須從中減去從冷卻機到窯的二次空氣、到窯燃燒器的一次空氣、窯罩/出口密封處的洩露空氣、通過後端密封的洩露空氣、一次空氣/運輸空氣煅燒爐、煅燒爐中的洩露空氣和入口處的洩露空氣三級空氣除塵器。如果不是在煅燒爐之後而是在頂部旋風分離器之後立即進行O2 和 CO2 分析，則還必須扣除旋風預熱器中的虛洩露空氣，包括來自氣動窯進料運輸的空氣（如果有）。

冷卻機損耗通常根據德國水泥製造商協會 VDZ 制定的規則進行測量和計算，該規則使用環境溫度作為參考。在計算回熱效率時，VDZ假定熟料溫度為 1450 °C，窯與冷卻機之間無粉塵循環。後者會對實際的冷卻機損失產生巨大影響。 VDZ 還沒有考慮到當空氣以零壓力和速度離開熟料床表面時，實際上所有輸入冷卻風機的機械能都已轉化為熱量。如果在風機的壓力側測量冷卻空氣的溫度，則可以消除後者。

圖 30A和圖 30B給出了冷卻機損失的定義，包括總冷卻機損失（參考溫度DoC）、VDZ 冷卻機損失（參考溫度 = 冷卻空氣溫度）和標準冷卻機損失（標準化燃燒空氣要求）。FLSmidth 引入了標準冷卻機損失的概念，這意味著 VDZ 冷卻機在總回收冷卻空氣量為1.155 kg/kg 熟料時的損失。同樣，標準效率也必須參考 1.155 kg/kg 熟料的回收空氣。圖 31顯示了冷卻機損失和過程熱回收如何作為回收空氣量的函數而變化；回收的空氣越多，冷卻機損失越低，回收效率越高。

4. 第二代篦冷機的影響（空氣樑和高阻篦板設計）

1990 年代初期，隨著 (I) 空氣梁技術和 (2) 高阻爐篦板的引入，篦冷機的效率取得了重大進展。

空氣冷卻機的空氣量通常在 2.3 和 2.6 公斤空氣/公斤熟料（2.3-2.6 磅空氣/磅）之間，但為了應對強制條件和波動，我們通常安裝一個對應於大約2.8千克空氣/千克熟料（2.8 磅空氣/磅）。相比之下，傳統型篦冷機設計用於 3.5 至 3.8 公斤空氣/公斤熟料（3.5 至 3.8 磅空氣/磅）。

以 tpd/m2 表示的新型篦冷機的比負荷通常為 45-50 MTPD/m2，而傳統篦冷機為38-42 MTPD/m2。這種較高的爐篦負荷主要可能是由於空氣梁篦冷機中更好的熱回收，這允許較短的停留時間，部分原因是傾向於使用更厚的熟料床。

空氣梁冷卻機和現代爐排板設計是針對傳統爐排冷卻機的傳統缺陷（例如空氣採用阻力最小的路徑）而開發的，其修正將有助於提高爐排壽命和更好的熱回收。

很明顯，應該關注的區域在冷卻機的第一部分（熱回收區）。如果可以從熟料中回收更多的熱量並用於該過程，我們可以節省能源並獲得更穩定的窯和冷卻機運行。

開發了許多不同的第二代爐排系統，但最常見的是爐排板上的“內置”阻力在大約 110 kg 空氣/m2/min(300 SCFM/ft) 為了完全控制熟料層的流量/速度，避免如圖 32A所示的“紅河”，並防止如圖 32B所示的“雪人”形成，優選的爐排佈置使用水平爐排佈局和可移動的第一排。但是由於維護原因和衝擊區的一般使用壽命，在大約15° 的坡度上使用 5 到 8 個固定排已被廣泛接受。為此，大多數設備供應商，例如今天的 FLSmidth使用傾斜的衝擊部分。為避免材料堆積和“雪人”形成，有必要在固定入口部分安裝空氣噴射器，具體取決於熟料形成“雪人”的趨勢和冷卻機尺寸，如圖所示圖 32C。

在固定入口部分之後，第二代冷卻機設計通常採用一系列空氣梁爐排，覆蓋回收區的其餘部分，如圖 33。如圖所示，通常優先使用傾斜 2°- 4°的爐排，且每第二第三排爐排是靜止的。與可移動的行相比，通過最大化固定行的數量可以明顯地最小化操作複雜性。如圖 34所示，在空氣梁部分之後，’’減少落入式格柵’’通常覆蓋其餘的驅動部分。

如果需要，空氣梁系統可以覆蓋整個冷卻機爐排區域，但由於操作複雜性和成本增加，這種佈置並不常見。當空氣梁延伸到整個回熱區時，結果是一個更有效的篦冷機，與傳統設計的冷卻機相比，熱回收大大改善。

與傳統冷卻機相比，空氣梁冷卻機的總體結果是：

• 標準冷卻機損失減少 30 – 40 kcal/kg 熟料。

• 冷卻機的縮小尺寸,冷卻機通風系統尺寸約減少 30%  – 40%。

• 改進了窯爐和冷卻機的運行。

• 可能會降低維護成本。

• 減少“紅河”形成的趨勢。

空氣梁系統不僅可以提供新的冷卻機。可以修改現有的傳統充氣爐篦冷卻機以包括空氣梁特徵。使用空氣梁系統，可以增加爐篦負荷（以及改進的熱回收），可以增加熟料產量。

對於改造，通常只修改第一個冷卻機爐排。爐排和冷卻系統的其餘部分保持不變。通過改造完整的第一個爐排，將帶來最大的好處，因為該爐排（在大多數情況下）將覆蓋整個熱回收區。然而，該系統也可以提供少於完整的第一個爐排，即僅安裝一個靜態入口部分。

除了運營優勢之外，還有令人信服的經濟因素，例如節省 30-85 kcal/kg 熟料的熱量、通常每年增加約5% 的產能以及不到 1 年的投資回收期。

將現有冷卻機轉換為現代空氣梁類型可提供一些明顯的操作優勢，包括：節省 30 – 85kcal/kg 熟料的熱量、減少粉塵循環、減少空氣消耗。在熟料冷卻機工作會議期間，您將有機會估算對冷卻機的第一個爐排進行改造所產生的熱量節省。您會發現節省的費用與“空氣梁”空氣的量成正比。換句話說，節省的成本與安裝的空氣梁格柵排數成正比，還與冷卻機的機械條件成正比。正如將要展示的，在進行改造時，最好改變整個回收區。通過仔細規劃，可以非常有效地進行改造（通常，在計劃的窯停期間，可以在不到3 週的時間內完成安裝）。

5. 第二代篦冷機總結與評論

從 1980 年代末期到 1990 年代末期，水泥行業的冷卻機市場一直由空氣梁技術和電阻爐篦板主導。所有主要設備供應商都提供了某種類型的空氣梁技術和高壓電阻篦板設計。毫無疑問，這些技術對傳統的篦冷機進行了改進，特別是對篦下方、通過篦、篦上方的空氣分佈進行了改進。結果，空氣和熟料之間的熱傳遞得到改善，並且實現了對特定冷卻空氣需求的顯著降低。

總體而言，從 1990 年到 2000 年，不斷改進的設計特徵使得篦冷機的熱效率有可能顯著提高。圖 35 和圖 36顯示了 1990 年代設計改進導致的典型篦冷機性能的比較熱平衡。如圖所示，可以將冷卻機的熱損失從160-130 kcal/kg 降低到 125-100 kcal/kg 甚至更低。這些熱損失節省是由於在此期間將特定冷卻空氣需求從 3.1 kg 空氣/kg 熟料減少到2.5 kg 空氣/kg 熟料。冷卻空氣輸入的減少導致冷卻機的過剩空氣需求從 2.0 kg 空氣/kg 熟料相應減少到 1.4 kg 空氣/kg 熟料，從而降低了冷卻機通風系統的資本成本。

然而，1990 年代中期的篦冷機仍然代表著效率和可靠性之間的折衷。在許多方面，潛在的過程收益已經退居到維護收益之後，或者更恰當地說，是可用性。這是因為機械簡單性優於工藝複雜性。也就是說，儘管有了顯著的改進，1990年代中期的空氣樑式篦冷機仍然受到與這些設備創新相關的相對較高的維護成本和操作複雜性的困擾。缺點包括：

• 用於空氣樑的閥門、管道、阻尼器和連接器需要操作員調整。此外，這些組件阻止了進入爐篦下室。

• 由於冷卻和輸送機構是一體的，氣流冷卻機的冷卻性能下降，因為爐篦板（位於移動部分）開始磨損。

• 需要用“密封”空氣（即以傳統方式引入的空氣）補充“空氣梁”空氣是高壓電阻爐排設計的主要缺點之一。

• 任何可移動的爐篦系統都存在熟料下落的可能性，以及由此產生的對爐篦下溢出輸送系統的需求構成了進一步的缺點。

出於這些原因，1996 年，FLSmidth 的工程師著手開發一種優於第二代篦式冷卻機（即最有效的空氣梁冷卻機）的冷卻機。目標是通過專注於比傳統爐排冷卻機或空氣梁技術更易於操作和維護的設計來開發具有最大可用性的冷卻機。提出並討論了許多想法。要求將冷卻機構與輸送機構分開，使冷卻效率絕對不會隨著時間的推移而降低，不需要低效的密封空氣，消除熟料下落，並需要爐排下密封和可以避免運輸系統。

C. 第三代冷卻機

熟料冷卻機是水泥製造過程中的關鍵部件，多年來一直是一個重大創新的領域，因為它代表了進一步改善當今現代窯爐系統熱消耗的最大潛力。

1997 年，可以說是過去 15 年來水泥行業見證的最具革命性的發展，第一台 3 代熟料冷卻機投入運行。這些第三代冷卻機具有以下創新特點：固定爐排、輸送和冷卻機構分離、模塊化設計以及每個爐排的主動氣流控制。這些突破性技術隨後導致了目前席捲整個行業的熟料冷卻機創新。第3 代設計提供高可靠性、低維護成本和出色的工藝效率。在某些情況下，第 3 代技術變得更實惠，因為它們可以改裝到任何冷卻機中，從而顯著降低安裝成本。

FLSmidth 是第一家實施第三代冷卻機技術（1997 年）的供應商，該技術具有以下創新特點：

• 整個冷卻機的固定爐排線（圖 37）

• 輸送和冷卻功能分離（圖 38）

• 每個爐排板的流量調節（圖 39）

 • 模塊化設計（圖 40）

這些技術的主要優勢可概括如下：

• 顯著提高的可靠性

• 降低維護成本

• 可預測的維護

• 備件的通用性

• 隨著時間的推移，高且恆定的熱效率

• 快速簡便的安裝

• 車間質量

由於冷卻和輸送功能的分離，該技術成為工廠工藝工程師和維護經理的雙贏解決方案。模塊化設計減少了安裝時間，“分體式”配置（例如，通過模塊或“軌道”或“通道”）實現了靈活的操作和極高的可用性。對於第3 代設計，熟料冷卻機造成的停機時間通常已成為過去。隨著 FLSmidth 成功實施這些新技術，近年來競爭對手開始開發新設計。這些新設計在很大程度上借鑒了1997 年首次開發的原始創新功能的成功，通常稱為“橫桿冷卻機”圖 41，如下所示。

1、第三代篦冷機的基本設計特點

(a) 模塊化設計

整個冷卻機以模塊化形式構造。如圖 40所示，典型模塊為四 (4) 個板寬和十四 (14) 個板長（1.3 m 寬和 4.2 m 長）。

單個模塊可以是一個完整的冷卻機，也可以將幾個模塊組裝成一個更大的冷卻機。這些模塊是並排和端對端設置的。

這些模塊由一個爐排下方的腔室組成，頂部有一條爐排線。空氣分配板由固定托盤系統支撐。爐排線是完全靜止的，因此冷卻效率不會隨著時間的推移而下降。

“模塊化設計”體現在每個模塊都可以在安裝之前進行預組裝，包括其耐火材料。這些模塊只是並排和端到端設置。因此，現有的篦式冷卻機可以在短短3 到 4 週內完全更換為新的“橫桿式”冷卻機。此外，由於所有模塊都是相互複製的，因此可以顯著縮短交貨時間。

(b) 用於空氣分配的固定爐排線

與傳統的篦冷機一樣，篦條線位於下方篦條隔間的頂部，如圖 42所示。但是，由於密封的篦條線是完全靜止的，因此可以將篦板鎖定在一起以實現最大的工藝效率。

爐篦線的密封系統非常有效，以至於沒有提供用於從爐篦下室清除溢出物的裝置。爐排下室的底部有一個沒有任何開口的鋼地板。沒有提供溢料清除閥，也沒有在任何橫桿冷卻機下方安裝溢料輸送機。這意味著更少的維護項目。這也意味著較低的頭部空間要求。對於新的窯線安裝，較低的頂部空間要求可能會為整個預熱器塔和窯節省2 至 4 米的高度，從而顯著降低土建成本。對於現有的安裝，它使橫桿冷卻機能夠取代現有的低淨空冷卻機（即帶有內部拖曳輸送機或圓槃門溢出清除系統的冷卻機）。

與第二代氣流冷卻機不同，由於爐排線和爐排下室都被有效鎖定，因此不需要密封空氣。通過消除對低效冷卻空氣的需求和消除爐排下溢出的可能性，可以顯著提高熱效率。

(c) 獨立的熟料輸送系統

正如最初介紹的那樣，有兩種類型的橫桿：固定的和可移動的。如圖 43所示，固定和可移動橫桿交替的方式與傳統冷卻機中固定和可移動爐排排交替的方式相同。可移動橫桿由驅動板驅動。驅動板附接到可移動框架。

與傳統篦冷機中使用的可移動框架不同，該框架不支撐任何篦板或其支撐梁。很簡單，沒有可移動的爐篦板支架。因此，採用了更簡單的活動框架設計。這允許使用簡單的線性軸承系統。

橫桿通過固定支架連接到驅動板上，固定支架連接到從驅動板延伸的耳部。固定支架和橫桿由錘子驅動的楔子鎖定。只需用錘子敲出楔塊並卸下固定支架即可更換橫桿。

通過一系列密封型材防止溢出物進入增壓室。密封型材組合形成迷宮式密封，可防止底蓋溢出。由於爐排板不移動，因此可以在固定的空氣分配系統和移動的驅動板之間進行非常有效的密封。每個模塊都有一個位於爐篦下腔中的液壓缸，該液壓缸將往復運動傳遞給平行於爐篦線的可移動框架。當模塊端對端安裝時，每個模塊的可移動框架以這樣的方式連接，即它們一致移動。並排安裝的模塊沒有連接它們的活動框架。換言之，定位在另一個模塊旁邊的模塊可能正在向後撫摸，而另一個模塊正在向前撫摸。此外，它們的速度可能不同。

(d) 帶有機械流量調節器的空氣分配板

“橫桿”冷卻機的核心是其獨特的專利空氣分配系統。每個空氣分配板都由不銹鋼頂部組成，看起來類似於袖珍式受控流量格柵(CFG) 板。

每個單獨板的底部是一個矩形塔，其中包含一個加權機械流量調節器 (MFR)。根據塔內的壓力，調節器打開或關閉。因為塔內的壓力是其上方材料層電阻的精確測量值，所以調節器打開以補償“測量”電阻的增加III 或關閉以補償“測量”電阻的降低 III 。因此，MFR 控制從爐篦下室流入每個單獨的空氣分配板的冷卻空氣量，如圖 44A所示。

調節器經過專門設計，可保持恆定的氣流通過空氣板和熟料層，而不受熟料床高度、粒度分佈、溫度等因素的影響。以他的方式，冷卻機中的每個空氣板都配備了數量它需要的冷卻空氣。

MFR 由一個懸掛在塔上的特殊孔板組成。懸掛板充當可變孔，相對於板兩側的壓力差移動。因此，調節器僅在熟料層的電阻低於正常值的情況下通過其自身引入壓降。

這與第二代“空氣梁”爐排板形成對比，後者在給定的空氣量下引入了恆定的壓力損失。通常，需要至少200 mm WG 的壓力損失來標準化熟料層中的差異，以確保冷卻空氣的均勻分佈。

使用自調節機械流量裝置，可以獲得通過熟料層的恆定氣流，而無需支付所需的 200 mm WG 壓力損失。與更高的熱效率相結合，與現代空氣梁冷卻機相比，可節省電力。

冷卻空氣通過配備壓力計的風機供應到每個模塊的爐篦下室。機械流量調節器非常有效，所需的風機數量通常僅由端到端設置的模塊數量決定。也就是說，並排設置的模塊將它們的底格室連接起來，以便只有一個風機向左右兩側提供空氣。例如，3600噸/天的 3×5“橫桿”冷卻機雖然是三倍寬的模塊化冷卻機，但總共只配備了 6 個冷卻風機。它有一個用於“受控衝擊模塊”的風機，外加一個用於長度為五個橫桿模塊的風機。如圖 44B所示，每個爐排板中使用的調節器設計用於特定的空氣流速。隨著熟料溫度的降低，調節器設計（沿冷卻機的長度）變化以補償熟料層電阻的變化。例如，只需使用一種調節器設計而不是另一種調節器設計，就可以在冷卻機入口處的空氣板採用更高的特定氣流。也可以在冷卻機的寬度上改變調節器的設計。例如，“零流量”調節器可以在“固定衝擊模塊”內沿冷卻機的兩側使用，作為補償熟料在冷卻機寬度上的不均勻分佈的一種手段。

2. 第三代篦冷機的進一步改進/發展

今天，可以使用以下第 3 代冷卻機：

• FLSmidth 的“Smidth-Fuller 橫桿冷卻機”（圖 45A）

• Claudius Peters 的“Eta Cooler”（圖 45B）

• Polysius 的“Polytrack Cooler”（圖 45C）

• KHD 的“Pyro 地板冷卻機”（圖 45D）

此外，現在可以使用原始“橫桿”冷卻機的多移動版本，稱為“多移動”設計，除了以下功能外，它還提供以前“橫桿”冷卻機提供的所有優點：

• 提高運輸效率以允許水平安裝

• 改造情況的靈活性

• 更少的易損件

• 更高的可靠性

通過從原來的“橫桿”設計中“移除”固定桿並改造可移動桿來提高運輸效率。可動棒材輸送機構修改如下：

• 所有驅動器在正向流動方向上一致移動（圖 46A）

• “第一個”驅動器縮回，而“第二個”驅動器充當“固定”桿（圖 46B）

• 第二個驅動器縮回，而第一個驅動器充當“固定”桿（圖 46C）

• 重複機制（圖 46D）

驅動機構的這種細微變化顯著提高了運輸效率，因此配備多移動設計的冷卻機可以使用水平爐排線。

此外，多移動技術專為改造而設計。因此，傳統和空氣梁冷卻機的已知尺寸已針對設計用於多移動冷卻機的各種盒。多移動式冷卻機盒的寬度基於格柵和支撐梁，長度基於格柵。暗盒配置涵蓋以下範圍：

• 寬度：6、7、9 和 11格

• 長度：12 或 16 格

為了支持現有冷卻機的部分改造，例如回收區，設計了一個特殊的出口過渡，使多移動技術與現有的爐排線相匹配。這樣，水泥生產商可以在幾年內分階段更換整個冷卻機，或者他們可以簡單地將改造限制在提供“最大收益”的區域（即回收區）。

在寬度、長度和過渡方面具有極大的靈活性；大量現有的冷卻機可以通過多移動技術在現有的盒子內進行改裝。除了改造現有的冷卻機外，還可以使用多移動技術安裝全新的冷卻機結構。與最初的“橫桿”冷卻機的模塊化方法一樣，多移動式冷卻機的盒可以並排設置並首尾相連，以構成整個新的或改裝的冷卻機。通過使用3D 繪圖程序和參數化設計，可以利用盒的最佳配置為任何工廠定制多移動冷卻機。

預計多移動技術將高度可靠，保持高水平的熱效率，並進一步降低熟料冷卻機的維護成本，因為磨損部件的數量已經減少。隨著運輸效率的提高和磨損部件的減少，預計磨損部件現在將持續長達三年，然後才需要更換。因此，預計10 年期間的年平均零件價格將比原來的“橫桿”冷卻機的預期數字進一步降低 25-50%。

運輸效率的提高使得將“MultiMovable”設計水平安裝而不是安裝在例如 3 到 5 度的斜坡上變得切實可行。通過比較，圖 47顯示了原始“橫桿”冷卻機和新的多移動設計的正視圖。重要的是，通過冷卻機喉部的“牛鼻”速度對於冷卻機運行的成功至關重要（例如，最大限度地減少灰塵循環），特別是對於圖47 所示的這種特定改造解決方案，其中現有熟料冷卻機屬於逆流類型（即——它回到了窯下面）。如圖 47 A所示，在傾斜冷卻機的情況下，為了保持適當的速度，空間限制通常需要在冷卻機排放區域挖一個坑，這對水泥生產商來說不是一個有吸引力的選擇，因為它需要額外的時間以及用於現代化改造的大量額外資金。相比之下，新的多移動冷卻機的水平安裝允許在系統內保持適當的速度，同時在現有基礎上建造新的冷卻機。在這種情況下，最初預計會重新使用現有的冷卻機側架；但是，由於側架和車頂的狀況非常差，因此決定購買全新的冷卻機。

多移動式冷卻機在製造車間建造，經過車間測試，並以模塊化盒式形式運送到現場，以保持車間質量。提前到達現場，有足夠的機會在大停電之前進行一定程度的預組裝。在停電期間，舊冷卻機被完全拆除，新的多移動冷卻機被提升並滑入現有冷卻機基礎上。冷卻機的安裝是整個工廠升級的一部分。有關工廠預組裝、安裝和最終組裝的圖片，請參見圖 48。

3、第三代篦冷機性能

第三代冷卻機的標準冷卻機損失為 80 至 95 kcal/kg。相比之下，空氣梁篦式冷卻機的標準冷卻機損耗通常為90 至 120 kcal/kg。這意味著橫桿式熟料冷卻機的熱回收率非常高。

通過以下設計特點，可以提高橫桿式冷卻機的熱效率：

• 不需要低效的密封空氣。

• 完全避免熟料脫落。

• 爐排線完全靜止，因此不存在可能導致冷卻空氣短路的間隙。

• 熟料輸送系統和熟料冷卻系統完全獨立，因此冷卻效率不會隨著時間的推移而降低。

• MFR 系統（每個爐篦板單獨的氣流調節器）用於整個冷卻機（不僅是入口部分，也不僅僅是冷卻機的回收區）。

• 調節閥確保為冷卻機中的每個板提供所需的冷卻空氣量，而不受工藝條件的影響。

圖 49顯示了橫桿式冷卻機的典型冷卻機平衡。如圖所示，與“現代”空氣梁冷卻機相比，可以獲得顯著的改進。

四．第一、二、三代對比

冷卻機性能

圖 50顯示了每種冷卻機的比較過程效率：

• 傳統爐排冷卻機（第一代）

• 混合（空氣梁/傳統爐排）冷卻機

• Air-Beam 冷卻機（第二代）

• 現代爐排冷卻機（第三代）

冷卻機損失

• 熱量離開冷卻機

熟料顯熱

• 熱量離開冷卻機

多餘的空氣

• 熱量離開冷卻機

輻射

冷卻機效率

A. 冷卻機效率定義計算如下：

在哪裡：

100 x 冷卻機損耗。 %

1450 X SK1450 + (麥克 AX TCA X SATCA)

冷卻機損耗 = TKO XSKTKO + MEX XTEX XSATEX+ RA

MCA = 每公斤熟料的公斤冷卻空氣

MEX = 每公斤熟料的過剩空氣公斤數

TC = 環境溫度（冷卻空氣）

過剩空氣的 TEX 溫度

離開冷卻機的熟料 TKO 溫度

SAT = 溫度 T”C 下的空氣比熱

SKT = 熟料在溫度 TOC 下的比熱

RA = 冷卻機外殼輻射，單位為千卡/千克熟料

參考溫度 = O°C

B. VDZ 冷卻機效率

參考溫度=冷卻空氣溫度

E =100 _ 100 x（冷卻機損耗 - 風機功率）

voz 最大放熱熟料

在哪裡：

最大放熱量定義為熟料在出窯溫度（在 1350°C 至 1450°C 的溫度範圍內任意定義）下的熱含量減去環境溫度下熟料的熱含量。

C。 。標稱冷卻機回熱參考溫度 = O°C