一种竖式水泥熟料篦式颗粒分级冷却机及冷却方法技术

本发明专利技术属于水泥烧成设备领域，具体涉及一种竖式水泥熟料篦式颗粒分级冷却机，该冷却机的上层为窑门罩；在窑门罩下方靠近回转窑一侧设有细料冷却区，细料冷却区一侧设有粗料冷却区，二者通过隔离冷却墙隔开；所述细料冷却区上端倾斜布置有过滤熟料用的两级筛滤篦板；在冷却机的下层设有将所有落料进行再次冷却的二次冷却区，二次冷却区包括设在冷却机底端的若干下料灰斗，所述下料灰斗最终将冷却后的熟料收集到冷却机下方的拉链机中。本发明专利技术实现了熟料分级分别冷却，可以达到很好的换热效果，同时降低熟料的料层阻力，达到节能降耗的目的；实现两次熟料与空气的逆流换热过程，冷却效果好。

A vertical grate type particle grading cooler for cement clinker and its cooling method

【技术实现步骤摘要】
一种竖式水泥熟料篦式颗粒分级冷却机及冷却方法
本专利技术涉及水泥烧成设备领域，具体涉及到一种竖式水泥熟料篦式颗粒分级冷却机及冷却方法。
技术介绍
冷却机是水泥烧成系统中常用的一种冷却设备；目前业内主要采用卧式冷却机，但是现有的卧式冷却机未进行颗粒的粗细分离，通过局部的逆流换热进行气流和固体的热交换；同时卧式冷却机所需的冷却空气量较大，电耗高；此外仅有前三个风室的热风回到烧成系统中，热回收效率低。另一方面，现有的竖式冷却机通过竖式堆积熟料向下运动，与向上运动的冷却风逆流运动完成换热，大大提高了气固换热的效率，减少了冷却机用风量，减少了热耗和电耗；但是也存在下列问题：1)为提高水泥质量，出回转窑的熟料需要急速冷却；在竖式冷却机的上部空间，出窑熟料与高温空气(600℃以上)进行换热，出窑熟料的急冷效果很难达到；2)竖式堆积的物料阻力较大，根据实验数据和现场测试来看，每100mm的熟料会带来约800Pa的空气阻力，如果熟料厚度在1.5m以上，则需要12000Pa的空气压力，这还不包括篦板、辊式破碎机等设备的阻力。过高的阻力会导致电耗增加，与设置竖式冷却的初衷不符。因此，竖式冷却机大都还停留在理论计算阶段，少有成功使用的案例。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的问题，开发出一种竖式水泥熟料气动颗粒分级冷却机及冷却方法；具体方案为：1、进行分段鼓风，在冷却机上部分通入新的冷却空气，增强熟料急冷效果；2、进行熟料颗粒的粗细分离，粗颗粒熟料在堆积状态下的阻力会大大降低，根据ergun方程计算，粗颗粒的空气阻力会下降至1/3左右，即使粗颗粒的堆积高度达到2m，其阻力也不超过10000Pa。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种竖式水泥熟料篦式颗粒分级冷却机，该冷却机的上层为窑门罩；窑门罩一侧连接回转窑及三次风管；所述三次风管与分解炉连通；在窑门罩下方靠近回转窑一侧设有细料冷却区，细料冷却区包括对落料逆向换热的细料侧入风口和细料侧出风口；远离回转窑的一侧为粗料冷却区，粗料冷却区底部包括设在该区域侧面的粗料侧入风口；细料冷却区与粗料冷却区通过隔离冷却墙隔开；所述细料冷却区上端倾斜布置有过滤熟料用的两级筛滤篦板，两级筛滤篦板均设在回转窑出窑下料点的正下方，且两级筛滤篦板的下端部与隔离冷却墙的上端连接；此外，两级筛滤篦板平行布置且与水平方向成40～60°夹角；上方篦板的篦缝尺寸大于下方篦板的篦缝尺寸；在冷却机的下层设有将所有落料进行再次冷却的二次冷却区，二次冷却区包括设在冷却机底端的若干下料灰斗，所述下料灰斗最终将冷却后的熟料收集到冷却机下方的拉链机中。进一步，所述两级筛滤篦板的材质采用镍质合金，篦板与熟料接触面设有陶瓷贴片；两级筛滤篦板内部为中空壳体结构，篦板在正对篦缝位置处设有若干可使外部风源进入冷却机的通风孔；篦板内部与冷却机外部的通风机相连，常温空气通过通风机从一侧鼓入篦板，并从另一侧的通风孔排出。进一步，在两级筛滤篦板上方位置处设置多个吹扫篦板用的空气炮，空气炮正对篦板上部的熟料颗粒；在两级篦板上下侧均设有压力传感器，通过压力传感器的反馈信号来控制空气炮的运行。进一步，所述细料区底部设有棒阀或闸板阀，棒阀或闸板阀下方设有下料孔板，下料孔板为沿厚度方向上开孔的金属板，冷却后的细料经过下料孔板进入所述二次冷却区。进一步，所述粗料冷却区的底部设有多对辊式破碎机，每对辊式破碎机的两侧各设有一个将粗料引到辊缝中的挡料板，辊式破碎机可将大粒径的熟料破碎至所需要的粒径。进一步，粗料冷却区内还包括水平设在辊式破碎机上部的多层柱状金属格栅，每层金属格栅包括从外部等间距插入冷却机的多个支撑柱；支撑柱是表面设有多个透气孔的中空壳体结构；支撑柱内侧与冷却机外的鼓风机连通，鼓风机通过透气孔向冷却机内部鼓风。进一步，所述粗料侧入风口，和/或，细料侧入风口向下40～50°倾斜式进入冷却机。更进一步，上述竖式水泥熟料气动颗粒分级冷却机的冷却方法，包括如下步骤：S1、从回转窑中烧成后的熟料经窑门罩落入一级筛滤篦板上，一级筛滤篦板可过滤出大块熟料，同时对熟料下落进行缓冲；二级筛滤篦板进一步对熟料进行二次筛分；同时空气炮对篦板上物料进行不定时吹扫以防止篦缝堵塞；S2、筛滤后的细料竖直下落进入细料冷却区底部；下落过程中，冷却风持续对细料进行冷却；S3、超出篦板间隙大小的熟料滑落至粗料冷却区内，粗料呈堆状堆积在靠近细料冷却区一侧，堆积到一定高度，粗料颗粒向下运动与冷却风进行逆流换热；S4、冷却后的粗颗粒通过辊式破碎机破碎至更小的颗粒进入二次冷却区；另一侧的细料在冷却后也落入二次冷却区；S5、粗、细熟料在二次冷却区中进行再次冷却，温度控制在100℃以内，最终通过下料灰斗排出到外部的拉链机；S6、冷却机中换热完成的高温热空气上升经过窑门罩分为两个部分，其中一部分作为二次风进入回转窑作为窑内燃料燃烧的助燃空气，另一部分作为三次风进入三次风管被送往分解炉，作为分解炉中燃料燃烧的助燃空气。本专利技术具有的优点和积极效果是：现有水泥烧成熟料的颗粒粒径分布范围为0.1～500mm，其中10mm以上粒径的颗粒占比在60～80％，且粒径越大的熟料越难冷却。本专利技术提出一种利用筛滤篦板对出窑后的熟料进行逐级过滤，从而实现熟料颗粒粒径分级，再分别进行冷却，既可以达到很好的换热效果，还可以降低熟料的料层阻力，大幅降低冷却机用风量，同时保证出冷却机熟料温度在100℃以内，可以降低烧成电耗；同时低风量意味着冷却后风温升高，提高热回收效率，可以降低系统热耗或转为余热发电量。本专利技术的竖式冷却机还通过熟料从上至下两次冷却过程，最终出冷却机熟料温度控制在100℃以内，冷却效果好；设置空气炮可以与两级篦板上下侧的压力传感器配合，通过监测篦板上下侧的压力差可以判断篦板上物料的分布情况，一旦出现物料堵塞篦缝的情况，可以通过空气炮对篦板上方进行吹扫，或者加大篦板自身的通风，直接吹扫篦缝处的熟料颗粒。冷却机中换热完成的高温热空气上升经过窑门罩分为两个部分，其中一部分作为二次风进入回转窑作为窑内燃料燃烧的助燃空气，另一部分作为三次风进入三次风管被送往分解炉，作为分解炉中燃料燃烧的助燃空气，热回收效率高。附图说明：图1是本专利技术优选实施例中冷却机的正视图；图2是本专利技术优选实施例中冷却机的局部放大图；图3是本专利技术优选实施例中冷却机的三维图；图4是本专利技术优选实施例中冷却机的使用状态图；图5是本专利技术优选实施例中一级筛滤篦板的三维图。其中：1、回转窑；2、三次风管；3、窑门罩；4、细料冷却区；41、一级筛滤篦板；42、二级筛滤篦板；43、篦缝；44、细料侧入风口；45、通风孔；46、细料侧出风口；47、空气炮；48、细料棒阀；49、下料孔板；5、粗料冷却区；51、粗料侧入风口；52、挡料板；53、辊式破碎机；54、金属格栅；6、隔离冷却墙；7、下料灰斗；71、下层冷却风入口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种竖式水泥熟料篦式颗粒分级冷却机，其特征在于：该冷却机的上层为窑门罩；窑门罩一侧连接回转窑及三次风管；所述三次风管与分解炉连通；/n在窑门罩下方靠近回转窑一侧设有细料冷却区，细料冷却区包括对落料逆向换热的细料侧入风口和细料侧出风口；细料冷却区一侧设有粗料冷却区，粗料冷却区底部包括设在该区域侧面的粗料侧入风口；细料冷却区与粗料冷却区通过隔离冷却墙隔开；/n所述细料冷却区上端倾斜布置有过滤熟料用的两级筛滤篦板，两级筛滤篦板均设在回转窑出窑下料点的正下方，且两级筛滤篦板的下端部与隔离冷却墙的上端连接；此外，两级筛滤篦板平行布置且与水平方向成40～60°夹角；上方篦板的篦缝尺寸大于下方篦板的篦缝尺寸；/n在冷却机的下层设有将所有落料进行再次冷却的二次冷却区，二次冷却区包括设在冷却机底端的若干下料灰斗，所述下料灰斗最终将冷却后的熟料收集到冷却机下方的拉链机中。/n

【技术特征摘要】
1.一种竖式水泥熟料篦式颗粒分级冷却机，其特征在于：该冷却机的上层为窑门罩；窑门罩一侧连接回转窑及三次风管；所述三次风管与分解炉连通；
在窑门罩下方靠近回转窑一侧设有细料冷却区，细料冷却区包括对落料逆向换热的细料侧入风口和细料侧出风口；细料冷却区一侧设有粗料冷却区，粗料冷却区底部包括设在该区域侧面的粗料侧入风口；细料冷却区与粗料冷却区通过隔离冷却墙隔开；
所述细料冷却区上端倾斜布置有过滤熟料用的两级筛滤篦板，两级筛滤篦板均设在回转窑出窑下料点的正下方，且两级筛滤篦板的下端部与隔离冷却墙的上端连接；此外，两级筛滤篦板平行布置且与水平方向成40～60°夹角；上方篦板的篦缝尺寸大于下方篦板的篦缝尺寸；
在冷却机的下层设有将所有落料进行再次冷却的二次冷却区，二次冷却区包括设在冷却机底端的若干下料灰斗，所述下料灰斗最终将冷却后的熟料收集到冷却机下方的拉链机中。


2.如权利要求1所述的竖式水泥熟料篦式颗粒分级冷却机，其特征在于：所述两级筛滤篦板的材质采用镍质合金，篦板与熟料接触面设有陶瓷贴片；两级筛滤篦板内部中空，筛滤篦板正对篦缝位置处设有若干可使外部风源进入冷却机的通风孔；篦板内部与冷却机外部的通风机相连，常温空气通过通风机从一侧鼓入篦板，并从另一侧的通风孔排出。


3.如权利要求1所述的竖式水泥熟料篦式颗粒分级冷却机，其特征在于：在两级筛滤篦板上方位置处设置多个吹扫篦板用的空气炮，空气炮正对篦板上部的熟料颗粒；在两级篦板上下侧均设有压力传感器，通过压力传感器的反馈信号来控制空气炮的运行。


4.如权利要求1所述的竖式水泥熟料篦式颗粒分级冷却机，其特征在于：所述细料区底部设有棒阀或闸板阀，棒阀或闸板阀下方设有下料孔板；下料孔板是沿厚度方向开孔的金属板，冷却后的细料经过下料孔板进入所述二次冷却区。


5.如权利要求1所述的竖式水泥熟料篦式颗粒分级冷却机，其特征在于：所述粗料冷却区的底部设有多对辊式破碎机，每...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亮，彭学平，孙建，代中元，陈昌华，
申请(专利权)人：天津水泥工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12