1．目的及意义
水泥工业作为高耗能行业之一，每年消耗煤炭资源约2亿吨，在回转窑诞生之前，没有专门的冷却设备，熟料为堆放自然冷却，这样使得效率很低，难以满足生产要求，直到篦冷机的出现，从而改变了这种冷却方式^[1]。20 世纪 30 年代，篦冷机在美国诞生，它相较于其它冷却设备有无法比拟的优点，因此，广泛应用于水泥行业中。篦冷机是水泥生产线上的关键设备之一，它属穿流骤冷式气固换热设备，冷却空气是以垂直方向穿过熟料层，从而使得熟料得到冷却。在整个水泥生产过程中，篦冷机起着冷却和输送熟料的作用^[2]。篦冷机内熟料的冷却过程决定了水泥换热效率，它是水泥生产线节能降耗的关键^[3]。

近年来，新型干法水泥生产技术得到迅速发展，且已相当成熟，但水泥行业仍属高能耗行业，因此，节能降耗是关键^[4]。国外的水泥行业主要侧重于水泥生产设备的节能降耗及减少环境污染等方面问题，随着篦冷机技术的不断发展，最具代表性的第四代篦冷机主要有史密斯公司的Cross-Bar篦冷机和富士-摩根的步进式篦冷机两类，它们具有模块化、无漏料、磨损少、 列运动、输送效率高、热回收效率高、运转率高、重量轻等特点，性能优势明显^[5]。

Cross-Bar篦冷机是史密斯公司研发的最早的第四代篦冷机，其技术特点主要有以下几点：（1）采用了全固定的篦床，有效避免了常见的漏料和漏风的问题。（2）采用专门定制的三角断面推杆系统进行熟料推动输送，该推杆系统不仅能够实现熟料推动输送功能与冷却功能的相互独立，而且可利用推杆的不断搅动功能有效解决了熟料细颗粒富集的区域容易结块的问题，使得熟料的冷却效果得到进一步优化。（3）Cross-Bar篦冷机的模块化设计更加便于进行设备的安装和维护，而且该篦冷机的每块篦板均设有新颖巧妙的自动平衡流量阀，可在一定的工作压力范围内实现每块篦板空气流量更加精确的自调节^[6]。

富士-摩根的步进式篦冷机的主要技术特点有：（1）采用移动地板式结构，不设退料装置，利用连杆机构带动篦床多列篦板的“同进错退”运动来实现熟料输送动。（2）步进式篦冷机也采用了模块化设计和自调节流量阀。与Cross-Bar篦冷机相比，步进式篦冷机采用单端篦床且无搅动设施，导致料层控制机动性差，当熟料结粒情况差时，该篦冷机的冷却效果就会受到很大的影响。

而目前国内水泥厂应用最为广泛的是第三代、第四代篦冷机^[7]，其在生产过程中出现的主要问题有：

1、篦冷机冷却效果不好，二次风温、三次风温低，熟料温度高，热回收效果差，在蓖床上存在明显的“红河”现象^[8]；

2、高温段蓖板、支撑梁被烧蚀严重，蓖板结构设计不合理，维护费用高；

3、漏料严重，加速蓖板磨损；篦冷机破碎机轴承易烧毁^[9];

总体来说，上述主要问题均已被基本解决，国内的熟料冷却设备技术已取得较大进步，但是国内研究现状缺乏对多条水泥生产线篦冷机的综合分析，并对篦冷机的发展趋势作出有效合理的建议。

现阶段篦冷机发展的主要方向是提高可靠性、增强适应性、降低运行成本、提高换热效率等方面^[10]。但与国外设备相比还存在差距，在技术上仍然存在一些问题，如驱动装置要求高^[11]、驱动装置润滑点过多^[12]、空气调节阀易失效^[13]、液压缸漏油等问题出现较频繁^[14]。由此可见，对第四代步进式篦冷机的结构进行优化改造是非常有必要的^[15]。

为了解水泥生产过程中熟料冷却阶段能耗的具体使用情况，本课题将对我国2500t/d熟料生产线篦冷机进行热平衡计算和能耗分析，并对我国现阶段水泥厂使用的第三代和第四代篦冷机的技术参数和冷却效果进行对比分析，了解不同代别篦冷机的优缺点，了解海拔、气温等环境因素对篦冷机冷却效果及其能耗的影响，对水泥厂篦冷机节能改造提出合理化建议。{title}

2. 研究的基本内容与方案

{title} 2.1 基本内容

为了解水泥生产过程中熟料冷却阶段能耗的具体使用情况，将对我国2500t/d熟料生产线篦冷机进行热平衡计算和能耗分析，并对我国现阶段水泥厂使用的第三代和第四代篦冷机的技术参数和冷却效果进行对比分析，了解不同代别篦冷机的优缺点，对水泥厂篦冷机节能改造提出合理化建议。