单筒冷却机在氧化铝煅烧工艺中的应用和改造

单筒冷却机是回转窑系统中重要设备之一，该设备的作用是将从回转窑出来的熟料（1000-1300℃）冷却到（200℃以下），同时提高熟料质量和易磨性。由于各企业的生产条件不同，回转窑系统的规格也不尽相同，用来生成氧化铝熟料的设备就和生成水泥熟料的设备有所区别，这一区别主要体现在冷却机上，氧化铝生产工艺要求氧化铝熟料必需缓慢冷却，传统的单筒冷却机虽然可以满足不了它的生产要求，但在冷却技术还是存在许多问题，因此，我们在传统单筒冷却机的基础上，对其加以改造。

煅烧氧化铝熟料的流程是生料进入回转窑生成熟料，熟料出窑进入冷却机进行冷却，冷却之后然后通过输送机送到熟料仓内。整个系统中回转窑和冷却机都是核心设备；这里所用冷却机大多为单筒冷却机，且通常布置在回转窑的下方。在生产运行中，随着冷却机的旋转，出窑熟料先经冷却机头部（有内衬部分，风冷）初步冷却，再经冷却机中部（外部淋水强冷+风冷）强制冷却，经冷却机尾部（风进口）冷却进入输送装置。冷却机在对熟料进行冷却的同时，对进窑冷空气进行预热，以提高回转窑的热效率。冷却机本体的冷却采用外部淋水的方式进行。

传统的单筒冷却机内衬长度约占冷却机总长的35%，淋水区域占总长的43%，自由端占22%。我公司通过对冷却机的内衬改造，同时改进淋水区域布置，在保证冷却机出料温度不变的情况下，提高了二次风的温度，以便能取得更高的经济效益。

一、关于冷却机内衬改进效果分析

熟料烧结后，通过下料室流入冷却机，高温熟料(1000～1100℃）在冷却机内与窑内燃烧煤粉所需的二次风进行热交换，要注意以下几个问题：

（1）尽可能地提高二次风温度，很显然，二次风温度提高，不仅有利于煤粉的燃烧，同时充分利用熟料显热，降低燃料消耗。

（2）烧结后熟料通过冷却机的冷却，使熟料的温度降低到200℃以下，以满足熟料溶出工艺方面的要求。仅靠二次风对熟料的冷却很难在较短的时间内使熟料的温度降低到200℃以下，因此必须采取冷却机筒体外淋水冷却，同时，在喷淋水冷却区域设置扬料板换热器，以强化熟料与筒体及熟料与二次风的热交换。

（3）冷却机对熟料的冷却过程中，应避免急剧冷却，高温熟料中有25% 左右的液体，假若他们被快速急剧冷却，来不及形成Na2O·Al2O3，Na2O·Fe2O3,2CaO·SiO2 等,而是以4CaO·Al2O3·Fe2O3, 或xNa2O·yCaO·zSiO2 等三元化合物或玻璃体存在时，都使熟料的NaO、Al2O3 溶出率降低，也将影响溶出赤泥的沉降性。

二、关于冷却机改进方案设计

通过以上分析，减少熟料显热的浪费，强化二次风与高温熟料之间的热交换是冷却机内衬改进根本的目的。

（1）延长冷却机内衬的长度。冷却机内衬有两个方面的作用，一方面保护冷却机筒体，使其免遭高温熟料对其造成热损害及机械磨损，另一方面还可以减少冷却机筒体表面散热，显而易见，冷却机内衬越长，则在冷却机运转过程中，高温熟料处于高温状态的路径越长，越有利于熟料对二次风的预热。同时，考虑到工艺对出料温度的要求，内衬长度不宜太长，以免冷却机出料温度太高。根据粗略计算，内衬长度占冷却机总长的65～70% 为宜。

（2）缩短自然散热区域。实际上，自然散热区域是冷却机筒体长度的浪费，既不利于熟料对二次风的预热，又不利于熟料的冷却，因此应根据现有冷却机运转的外部条件，尽量缩短该区域。

（3）确保淋水冷却区域的长度。冷却机内衬长度的增加一方面对提高二次风的温度极为有利，但另一方面也大幅度降低了原来冷却机对熟料的冷却能力，因此，为了保证冷却机的出料温度不高于200℃，必须确保淋水区域的长度，一般情况下，该区域不应小于冷却机总长的20%。

（4）在内衬区域采取强制换热措施即在内衬中增加扬料砖。虽然此举并不能形成有利于粉状换热的料幕，但却能强化熟料与二次风的热交换。首先，冷却机动过转过程中，扬料砖的应用使得熟料的温度更加均匀，有利于熟料对二次的预热；其次，冷却机扬料砖的应用抑制了熟料的前进速度，延长了熟料与二次风之间的交换时间；第三，增加了内衬与二次风之间的换热面积，熟料加热内衬，内衬再预热了二次风，这也是熟料与二次风之间热交换的主要途径，扬料砖的应用，使得这种热交换的途径更加有效。虽然扬料砖的应用非常有利于熟料与二次风之间的热交换，但考虑到必须避免对氧化铝熟料的缓慢冷却，因此，扬料砖的设置区域不宜超过内衬总长度的3/4，即靠近进料端的内衬区域一般不低于内衬总长的1/4，不宜设置扬料砖。

上述方案，是我公司对生成氧化铝的冷却机的一个设计，并也已经落到的实处。改造之后的冷却机，既优化了氧化铝的出料环境，又减少了熟料显热浪费，在提高产量的基础上又节约了能源，这样的双重优势，一定会受到广大厂商的青睐。