氣水兩相流在單冷機中的應用
2004-10-22 00:00
一、基本原理：
現(xiàn)在在日產(chǎn)700t/d以下的生產(chǎn)線中，單筒冷卻機還在普遍應用，但是單冷機也普遍存在一些問題，如冷卻效率不好，尤其是在提產(chǎn)后經(jīng)常有紅料出來，既影響熟料質(zhì)量又會因溫度過使鏈斗機斷銷，影響生產(chǎn)的正常運行。
針對這種情況，可以改用篦式冷卻機來增強冷卻效果，這方案在云南省部分水泥廠改造中得到了很好的驗證，但是同時還存在著花費較高——得需要上百萬，還需要停產(chǎn)。雖然改造比較徹底，但是代價也比較大，有沒有既花錢少又不停產(chǎn)來改善冷卻效果的方法呢？
答案是肯定的，氣相兩相流的應用，可以解決上述難題，所謂氣水兩相流是指由液態(tài)水汽和空氣組成的流體，它以空氣為載體，以液態(tài)水汽為主媒體，利用水較高的汽化熱來帶走熟料的熱量，同時蒸發(fā)后的水汽被帶入窯內(nèi)，增加窯口的黑度加強換熱。
流程簡介：
氣水兩相流工藝流程見圖一，水箱G中的水經(jīng)水泵F加壓，在電腦循環(huán)控制器E的流量控制下，一部分通過回水箱，一部分進入液相碎粒區(qū)進行霧化碎粒，風機D產(chǎn)生的氣相流體在B區(qū)給液相加壓，并在C區(qū)混合提速后噴出。
二、以前應用的情況：
氣相兩相流在熟料冷卻中應用是比較成熟的理論，在二十世紀七、八十年代就提出并應用過，但是由于機械設(shè)備加工等原因，效果不是很理想，故而該思想在隨后逐漸沒落，所以后來一般改造均采取的是改單筒機為篦冷機的方案，究其原因主要是失敗的原因有以下幾點：
1、水分蒸發(fā)慢。
2、沒有合理的風量風壓。故而造成水汽化不均，噴槍堵塞等等。
在以往的氣水兩相流中，水的顆粒直徑中〉200um的顆粒占到了60%以上，<200um的顆粒占25%,還有5%的水未曾破碎，≤80um的顆粒幾乎沒有。
察看圖可知，這使得汽化速度較低，加上風量風壓匹配不合理，造成水汽化不均，換熱不均。
三、新技術(shù)的應用前景：
現(xiàn)在隨著科技的進步，機加工手段和金屬材質(zhì)等與過去相比都是不可同日而語的，首先是材質(zhì)，原來使用的材質(zhì)考慮到加工手段的單一，材質(zhì)單一，磨損較為嚴重，在流體流速高的情況下長期使用孔徑變大影響流速，從而影響使用效果；降低流體流速則造成粉塵附著堵塞。所以使用效果一直不好。
現(xiàn)在隨著數(shù)控設(shè)備加工，化學浸蝕工藝；粉末冶金制胎以及化學溶鍍工藝的采用，使得目前完全可以實現(xiàn)合金鋼的晶體結(jié)構(gòu)局部調(diào)整從而保證整體柔性的前提下加強局部的耐磨性和抵抗高溫的能力。從而在設(shè)備性能上能夠保證系統(tǒng)參數(shù)的實現(xiàn)。
其次，以前考慮到設(shè)備的本體因素，所配置的風量風壓和液體霧化需求不匹配，片面追求高風量并使用高壓水泵來加壓實現(xiàn)液體霧化，卻造成風對水的攪動功能較差，所以難以實現(xiàn)很好的使用效果；而現(xiàn)今根據(jù)流體力學試驗的采標數(shù)據(jù)圖，根據(jù)設(shè)計形式的不同可以配置不同的風量風壓以適用于不同的規(guī)格和能力的單筒冷卻機，不用片面增加水壓和風量來加強液體的粉碎效果。
由于以上兩項設(shè)備和工藝的改進所以能控制到水的粒徑在80～200um之間，絕大部分的粒徑接近80um，汽化迅速，相對換熱更加均勻，在投資不多改動不大的情況下（一般來說采用～80％引進設(shè)備及電控系統(tǒng)的情況下系統(tǒng)總價不超過25萬，40％設(shè)備引進的情況下系統(tǒng)總價約12～14萬），有效減少r-C2S含量，改善熟料的晶相和強度，使得這項沉睡的技術(shù)又煥發(fā)了青春。
這項技術(shù)的應用也可能會出現(xiàn)一些其他的情況，根據(jù)與經(jīng)驗豐富的窯操專家交流時，發(fā)現(xiàn)熟料可能會在夏季淬冷時強度減少1MPa，具體原因還是不明，但是也可能有的廠不會出現(xiàn)。 一旦操作出現(xiàn)上述情況，可以將水泥的細度略微增加就可以彌補。
四、結(jié)論：
氣水兩相流在單冷機中的應用主要是在不增加多少投資以及不影響生產(chǎn)正常運行的情況下，改善熟料冷卻器效果。影響它的使用效果的幾項原因有：水的粒徑、風量風壓和系統(tǒng)材質(zhì)。在小型干法生產(chǎn)線及濕法窯上對改善熟料晶相提高冷卻效率有著重要的作用。目前我國小型水泥廠分布較廣數(shù)量較多，在水泥宏觀控制的大氣候下，進行技術(shù)改進以充分發(fā)掘目前窯型的生產(chǎn)能力的愿望使得這項技術(shù)的發(fā)展有著光明的前景。
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