ETA冷卻機的發(fā)展狀況

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

1 篦冷機存在的缺陷

長期以來，C.P公司向世界各國供應的冷卻機超過750臺。這些篦冷機存在的缺點主要有：因原燃料性能及工況差別，回轉窯煅燒的熟料顆粒大小差別較大，在回轉窯旋轉的過程中，熟料產生離析，細顆粒在外側，大顆粒在中間，下落至篦冷機進料部位的篦床上，也產生離析，即細顆粒落在一側，大顆粒在另一側（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），為使冷風較為均勻地透過料層，篦冷機進料口的熟料層降至600mm以下。由于冷風透過料層的厚度低，且阻力不均勻，因而冷卻機的熱回收效率低。當熱回收空氣量為0.85m3（標）/kg熟料時，篦冷機熱回收效率為74%～75%。

篦床上熟料顆粒大小不均，為減少冷風透過時的阻力差別，不得不在熟料輸送過程中減少熟料層的厚度。即使減至300mm，冷風也難于均勻透過，以致于細料側的熟料得不到冷卻，表面仍然高溫呈紅色，嚴重時，從篦冷機進料口直至出料口（俗稱紅河）。高溫紅熱熟料對篦板側邊密封裝置、側邊耐火磚墻以及熟料破碎機等均造成嚴重磨蝕和高溫熱應力損壞。此外，為達到薄料層熟料的輸送量，必然提高輸送沖程次數，常規(guī)篦冷機的沖程次數為10～13次，易造成熱熟料對篦板的腐蝕。

2 ETA冷卻機的優(yōu)勢

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

ETA冷卻機進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。采用通風面積較小的單排篦板來冷卻熟料，其優(yōu)點是冷卻熟料面積小，相對減緩了熟料顆粒大小不均造成的阻力差，冷風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。

高溫熟料在進料部位得到一定程度的冷卻后，進入由輸送通道單元料層組成的輸送平臺（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。輸送通道的數量按窯的熟料產量確定。其運行方式為，首先由所組合的全部熟料通道同時向熟料輸送方向移動（沖程向前），然后各單元單獨地或交替地進行反向移動（沖程向后）（圖3）。每條通道單元的移動速度可以調節(jié)，且單獨通冷風，保證了熟料得以冷卻，尤其是冷卻機一側料層的熟料顆粒細且阻力大的時候，此部位的通道單元可增加停留時間和風量，使熟料得以冷卻，消除了紅熱細熟料產生的“紅河”事故。此外在大塊熟料通道料層內，可以較長時間通風使之冷卻（圖4）。

圖1 篦床進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系

圖3 輸送通道熟料運向圖

圖4 ETA冷卻機和篦式冷卻機料床熟料溫度分布

圖5 五通道ETA冷卻機的通風方案

表1 瑞士一臺2000t/d級冷卻機的設計和生產數據

各輸送通道單元采用迷宮式密封裝置密封，熟料不會從輸送通道面上漏下，因而在篦床下部冷卻機內不需設置細顆粒熟料輸送裝置。

ETA冷卻機仍然采用分室通風原理，與厚料層篦式冷卻機不同之處在于：ETA冷卻機在熟料粒徑變化較大的橫向截面進行分室，其間隔很小，同時在粒徑變化不大的縱向僅作少量分室，其間隔較大。一般從室后側通風，在冷卻機兩側不易通風的部位增加室側通風，用足夠的冷風和冷卻時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，可提高入窯的熱風溫度及降低風機電耗（圖5）。

此外，ETA冷卻機根據冷卻機規(guī)格配置輥式破碎機，每條輸送通道單元均用液壓傳動，配置了雷達水平測示和紅外線測溫裝置等一些先進技術的產品和附件，確保熟料得以冷卻。

總之，ETA冷卻機不僅工藝性能優(yōu)越，而且結構緊湊，機內無輸送部件，因而部件磨蝕量少，維護工作量少。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均勻，確保熟料冷卻良好。

3 ETA冷卻機使用效果

ETA冷卻機在0.85m3（標）/kg熟料的熱回收空氣量時，熱回收效率為75%～78%，較篦冷機效率高約3%。以一條5000t/d生產線為例，當燃料價格為3歐元/GJ時，年節(jié)約燃料費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，提高了熟料質量，瑞士的一條2000t/d級生產線的熟料易磨性得以改善，粉磨電耗下降3kWh/t水泥。冷卻機的運行減緩，消除了“紅河”及“雪人”工況，減少了設備事故，相應減少了維修費用。冷卻機料床與高溫熱熟料接觸面積僅為7%，一臺冷卻機使用5年來，備件維修費僅為0.012歐元/t熟料。

表1為瑞士一臺2000t/d級冷卻機的設計和生產數據。

4 海螺冷卻機生產情況

海螺集團訂購了20臺ETA冷卻機，最大為12000t/d，該機進料室為13排固定篦板，12條熟料輸送通道，熱回收帶下分7室（配7臺風機），冷卻帶為5室（5臺風機），輥式破碎機寬度為6706mm，于2013年投產。

海螺集團2011年投產的5500t/ d ETA冷卻機投產后的實際產量為5919t/d，熟料出口保證溫度高于環(huán)溫65℃，實際為10℃，冷卻機的熱回收量0.87m3（標）/kg，熟料的熱回收效率78%。

陳友德編譯自

No.11/2013 World Cement