篦冷机是新型干法水泥厂悬浮预热窑外分解窑烧成系统的重要设备。基本功能是对水泥熟料进行冷却、输送和热量回收。篦冷机操作得好，熟料产量高质量好，篦冷机操作不好，不但质量不好，产量还难以提高。所以说篦冷机操作对于熟料煅烧及整个回转窑系统的稳定运行是至关重的。然而多年来却是少有人对篦冷机做出全面的说明与分析，以至于“话语权”掌握在篦冷机改造厂家，有的人甚至歪曲事实进行某一方面的夸大宣传，以至于改造后的篦冷机达到了某一方面的改造目的，却使另一部分功能下降。为此本文将全面对篦冷机的使用、操作做全面分析，以供大家参考。
查阅有关的资料得知：水泥回转窑诞生之时，并没有专门的熟料冷却设备，出窑熟料是通过自然堆放进行冷却，到19世纪末才出现了单筒冷却机。20世纪初为了更好的提高冷却效率，德国研制出了多筒冷却机。由于多筒冷却机比当时单筒冷却机效率高，熟料出冷却机温度低、不需要专人看管，尽管设计上有很多问题，但是仍然得到了广泛的应用。1930年德国伯力休斯公司在发明了立波尔窑的基础上研制出篦式冷却机，随后在1937年美国富勒公司生产出第一台推动式篦冷机。推动式篦冷机能促使熟料在篦床上受到活动篦板的往复推动而翻滚前进，冷却效果和热效率都比较好。上世纪80年代中国引进了美国富勒公司的第二代篦式冷却机制造技术，使中国的水泥工业向前迈进了一大步，至上世纪90年代中国又开发出了第三代控制流空气梁式篦冷机，至今研发出的、相继大面积推广的第四代篦冷机更是促进了水泥行业的快速发展。总之经过近百年的一直在改进、更新换代、长足发展，水泥熟料冷却机慢慢的变成了水泥行业不可缺的重要装备。
水泥厂回转窑篦式冷却机，是水泥回转窑煅烧工艺中的重要设备，也是一种热交换装置。当熟料在1300°C的温度下从窑口落入篦冷机的过程中，与篦床上冷却熟料的热风在落料处相会合，受熟料的辐射、对流及传导传热的共同作用，熟料温度在此处迅速下降，快速越过液相量温度，当然冷却风的温度也会快速上升至1200°C以上。当然此时窑头罩处冷却风（二三次风）温度受落料的点距离不同而温度也不同，差距也大。距离物料最近的热风也就是说一段一室吹上来的冷却风，此时有可能升至1300°C以上，而远一点的二、三室吹上来的冷却风或许在1000°C以下。此处当物料落入篦床上时，因为篦床下方吹上来的风是篦下风机（包括冷却梁）经过管道、篦室，透过篦板后直接冷却熟料，受强制性传导传热和对流传热的效果，加之两种介质的温差也大，物料温度下降快，冷却风的温度上升也快。此时的冷却高温风，在系统风的抽力影响下通过窑系统二次风和三次风被系统利用。但是受物料料层厚度和冷却风穿透物料时间的影响，熟料被冷却后的温度仍然有近千度，此时物料在篦冷机活动篦板（或者是移动式推动棒）的推动下持续前行，接受后边风室吹上来的冷风冷却，再继续前行，熟料温度越来越低（200~800°C的废气被余热发电锅炉利用），篦下风机吹上来的冷风换热效果就会慢慢的差，循环往复直至熟料排出篦冷机，此处用常温的冷却风冷却不过100多度的熟料温度，排出的废气温度也就不会高，此时的废气温度已经不好被余热发电利用，只可以通过旁路管道排掉。
正常状态下，出窑熟料的温度会低于1300°C，并且出窑熟料的煤粉都会燃尽，这样的一种情况下出窑熟料不会对篦冷机造成任何影响，熟料输送会按照我们上边所说的过程进行。事实上很多时候不是理想状态运行，受技术条件、操作等因素的限制，有时会出现生烧现象；还有时候由于头煤用量大并被包裹在熟料中落入篦冷机；还有时候烧成温度太高，高温带太靠前熟料在大于1300°C甚至更高的温度出窑，还有的时候熟料结大蛋（φ1m以上）等等，这时候就易引起篦冷机事故。
当熟料烧成不正常，生料冲出窑内时，由于结粒不好一是容易造成生烧“飞砂”现象，二是由于生烧中往往存有未燃尽的煤粉，在落入篦冷机后由于结粒不好物料通风差，会造成煤粉的二次燃烧，重新形成液相后压住篦冷机。当头煤用量过大，燃烧不完全落入熟料中，受氧气和温度下降的影响，未燃尽的煤粉被带到篦冷机上。在正常煅烧的情况下，熟料快速冷却下不会影响篦冷机运行。当操作不当或出现篦冷机故障时，会影响到篦冷机的通风，造成煤粉二次燃烧，重新出现液相，反而更加影响通风，甚至导致“雪人”压住篦冷机的现象。有时候因为烧成温度太高或者是高温带移至窑口，出窑熟料温度在有液相的状态下排出窑口，稍有不慎就会挂在立墙上，从下部吹上来的热风带有飞砂料的情况下，飞砂料就会被冷凝在直立墙上，慢慢就会形成“雪人”，甚至影响到大窑的旋转。还有时候由于窑内出现大球或掉窑皮堆积在篦冷机上影响透风，在煤粉二次燃烧后物料形成新的液相的情况下也容易压住篦冷机，同时大球进入熟料破碎机后容易把破碎机堵死。
篦式冷却机是一种热工设备，我们利用他的这种性能，在较短的时间内，通过把熟料输送至外部的过程，促使高温熟料与冷空气之间进行热交换，通过骤冷促使水泥熟料迅速冷却。还可以把大部分热量回收利用，这就是篦冷机的基本功能。
毫无疑问篦冷机的主要功能就是冷却功能。出窑熟料的温度一般都在1200°C以上，有时会超过1300°C，在这么高的温度下出窑，熟料温度会快速冷却至800°C以下（大约10分钟之内）这是所谓的熟料急冷。熟料急冷能保持熟料细小的C3S晶体和在液相中形成细小的方镁石晶体，有利于熟料易磨性、有利于水泥强度的提高，同时还能改善熟料和水泥的安定性。同时，骤冷可以使液相凝固成玻璃体，C3A大部分呈玻璃态，有利于水泥抗化学侵蚀性能的提高。
理论上熟料从1400°C冷却到20°C要有360Kcal的热量释放。几乎占到烧成热耗50%。我们假设被冷却能回收的温度为1300至100°C的热量，最少要有300Kcal热量能够回收的话，也的确是一个不小的数字。
热量回收是与熟料冷却一起进行的，在对熟料进行冷却的同时，冷却空气温度上升，但沿整个篦冷机长度方向，气体的温度也存在梯度，高温段气体部分作为二次风入窑，部分作为三次风入分解炉，中温段的气体用来余热发电或者是烘干物料，其末端的低温余风作为废气经净化处理后排入大气。工作过程如下：
当窑内的熟料离开窑口落入窑内以后，热量回收就开始了。一室风室的大部分冷却风与落下窑口的熟料换热后形成高温风，被二次风带入窑内，起到为窑头煤助燃的作用，能够大幅度降低头煤的用量，并且提高烧成温度。在这里需要的二次风温越高越好，当然特高的二次风温对煅烧有利，但是对窑头罩的常规使用的寿命不利，并且有利于篦冷机结“雪人”等坏因的产生。当物料前行，被冷却后的冷却风温度有一部分进入窑内（二次风），有一部分进入三次风管（三次风），这时候的冷却风温度就会下降，不过也能达到900°C以上。当然了这时候的三次风同样是越高越好。熟料再继续前行冷却风与熟料换热后的温度继续下降，当熟料运动到达零压点的时候，被冷却后的热风就不能够被煅烧系统回收，正常的情况下窑头都有余热发电系统，这时候的热风就会被窑头的余热锅炉回收来利用发电，直到温度不高于至300°C以上都可以，但有时候因为波动，前边温度高的时候，200°C以上的废气温度都可通过。这时候的温度虽然说是越高越好，但是往往是余热回收的温度高，窑系统的回收温度就会低，窑系统的回收温度低影响到煅烧，所以我们要做的是窑系统的温度越高越好，而余热回收是温度越高越好，但是必须是在确保窑系统温度高度的情况下。当熟料继续前行，冷却后的风温就会越低，为满足余热发电温度要求，有时候这部分温度不得不抛弃，通过旁路阀放掉。
当熟料自窑口落入篦冷机开始，篦冷机在确保急冷和换热功能的前提下，同时也在进行物料输送。当熟料落到篦冷机固定篦床上后受高温熟料和常温风温差大的影响，熟料快速降温的同时被篦下风吹浮，受固定篦床斜坡大的作用，有向下移动的动力。在推动篦板的作用下，前方的物料开始向前移动，固定篦板上的熟料也随之迁移，逐步到达一段篦床。在活动篦床上受三种力（移动篦板的推力、篦床斜度重力、风机吹风的浮力）的影响逐步向前移动，跟着时间和冷却风的影响熟料向前移动的同时温度在下降，经过大约40分钟的时间熟料温度下降至180度以下，冷却效果好的可降至80°C以下，经过破碎后排出篦冷机，完成熟料的输送功能。
很多人在谈篦冷机效果的时候往往谈到冷却效果，所说的冷却效果与篦冷机的冷却效率是有本质的区别。篦冷机冷却效率是指出窑熟料被回收的总热量与出窑熟料带入冷却机的热量之比。3代篦冷机的冷却效率一般在80~95%之间。而我们一般口头上所说的冷却效率是指熟料被冷却后的温度，后边所谈的均为冷却效果。
热效率是对特定的热能转换装置其有效输出的能量与输入的能量之比，一般用百分比表示（篦冷机热效率一般在40~80%之间）。对于篦冷机来说，我们所说的换热效率是指从出窑熟料中回收的用于熟料煅烧的热量与出窑熟料带入冷却机的热量之比。
空气升温效率是指鼓入各室的冷却空气与离开熟料料层的空气温度的升高值，同该室区域熟料平均温度之比，一般为小于0.9。
电耗是指篦冷机的所有设备的综合电耗，电耗是衡量篦冷机冷却效率的一个关键指标。
换热效率当然是越高越好，但是现有篦冷机的冷却方式决定了不可能全部把热量回收入窑。要把热量全部回收入窑——提高篦冷机的换热效率，就需要把冷却风量降低，直至篦下风量能够够煤粉燃烧的空气需要量就可以了。事实上由于现有的篦冷机冷却方式不可能使得二三次风温达到最理想的状态。当然当热效率高时，二三次风温高是正常。从理论上来讲热效率越高熟料的电耗越低，但是从现在的篦冷机冷却来讲他两个本质上没有这种关系，这就是我们所要表述的重点。确切地说评价一台篦冷机的关键指标就要看二三次风温度的温度和电耗指标，外加熟料的冷却效果。空气升温效率越高，热效率越好电耗也越低，冷却效率也越好，但是熟料的冷却效果却是越差。
篦冷机的主要性能是冷却熟料，回收余热，完成熟料的输送和破碎任务。对于篦冷机我们追求的目标是，高换热效率、较低的电耗、较好的熟料冷却效果和篦冷机的常规使用的寿命和较低的维护费用。
篦冷机的冷却效率是衡量篦冷机性能的关键指标，出篦冷机的熟料温度越低，证明熟料的冷却效果越好。窑系统的热效率是窑系统在煅烧过程中理论热耗和实际热耗的比值，实际热耗越低热效率越高。从篦冷机冷却效率和窑系统热效率来看二者之间不存在矛盾。篦冷机的冷却效率越高，入窑的二三次风温越高，对熟料的煅烧越有利，相应的窑热效率也越高；篦冷机的冷却效率越高出篦冷机的废气温度也越高，对余热发电越有利。在进出篦冷机熟料温度不变的情况下，出篦冷机的废气温度越高篦冷机所用的冷却风量越少，出篦冷机的废气温度越低篦冷机所用的冷却风量越多。但是如果是谈冷却效果和篦冷机的换热效率，二者是矛盾的。主要存在于：理论上讲篦冷机的冷却效果好，篦冷机的换热效果差，入窑的二三次风温越低，对煅烧不利。这就是现代篦冷机存在的主要缺陷。
篦冷机零压点，是理论上存在的一个点，事实上这个点是不稳定的点，是难以测量的一个点。然而零压点的变化对窑的煅烧影响很大。它和窑头罩的负压变化几乎是同步的。零压点变化是受各风室风机风量的影响而变化的，同时各段料层厚度、头排风机拉风、高温风机拉风、窑内的煅烧状况等，都会影响到零压点的变化。
二次风温就是进入窑内参与燃烧的高温空气温度，它的高低对煅烧的影响很大，一定要引起操作的格外的重视。二次风温的高低受多种操作的影响，但是最为关键的是料层厚度，同时煅烧温度低，熟料KH高、游离钙高、篦下风机用风量不当等等，都会造成二次风温低。
窑头罩负压是判断篦冷机运行的关键指标。通过窑头罩负压变化能够观察到篦冷机出现变化。不过要想知道是篦冷机那个地方的变化需要多年的实践经验才能够判断。当然之所以这样说是因为很多因素影响到窑头罩负压的变化。篦速、料层、结粒、掉窑皮、跨圈、头尾排拉风、投料量等等，影响的因素很多。不过正常操作的过程中，窑头罩的负压只要是在稳定的状态下，高低对要煅烧的影响不是很大，但是对环境的影响是很大的。
毫无疑问，篦冷机操作的目的是提高热效率（即提高二三次风温），降低电耗，提高冷却效果。但是在真实的操作中，篦冷机操作并不是完全受控的。当篦冷机二次风温低的时候，操作员要想提高二次风温很难，不管如何操作篦冷机二次风温总是达不到所要的结果，实事求是的说想降低二次风温还是非常容易的。那么是什么问题造成我们中控室操作不受控呢？这正是我们所要探讨的重点。
正常情况下，我们的篦速是固定的，由于一段的坡度大于二段，二段坡度大于三段，所以在操作上，三段的篦速要快于二段，二段的篦速要快于一段。因此一段的篦板磨损率要小于二段，二段要小于三段，也就是说三段磨损最大。需要说明的是一段的篦板虽然在高温段，但是由于下边鼓上来的风是常温风，实际上一段的篦板温度也是在控制范围，所以影响不小。
在篦速一定的情况下，篦床下方的篦室风量一般也是稳定的，所以不应该出现波动现象。但是事实上各处的波动是不断进行的，即便是篦室的风量是稳定的、篦速是稳定的，但是由于结粒不同、喂料量的波动、跨圈、掉窑皮等影响，也同样会影响到篦床上料层厚度，料层厚度不同就会影响到篦下风量，自然而然就影响到了二次风温的变化。当我们得知问题时一定要通过调整篦速或者是篦下风量来达到目的，而目的是稳定二次风温，防止篦冷机压死。那么怎么来控制二次风温呢？
前边已经谈过零压点，我们所说的零压点就是决定篦冷机出来的风量是去窑头风机还是去窑尾高温风机的位置，其实就是一个点，并且这个点受多个方面的影响，例如料层厚度、熟料结粒情况、篦速、篦下风机、投料量，跨圈、掉窑皮、结圈、结蛋、烟室结皮、三次风管、一级筒温度、高温风机、头排风机等影响位置在不断的变化。而我们在操作中并没有完全掌握影响因素的情况下调整，就会出现我们上边所说的二次风温不受控。
操作目的是提高二三次风温，为了达到目的实际上我们是操作的是零压点的位移。有些同事问，零压点前移温度高还是零压点后移温度高？我们要讨论的重点也就是这一个问题。其实零压点的位置并不是说零压点前移（向窑头罩移动）二次风温就一定要高，也不是说零压点后移（向篦冷机出口移动），二次风温就一定低；更不是说零压点前移二次风温就一定要低，也不是说零压点后移，二次风温就一定高，这主要看是什么问题导致的零压点变化。
(1)其它条件不变，头排风机拉大，窑头负压增大，二次风温提高；否则反之。
这是因为，头排风机拉大，零压点前移，进入窑系统的风量减少，部分转入窑头排风机的风量是进入窑系统的最低风温部分，毫无疑问二次风温提高；头排风机拉小，窑头罩负压降低，进入窑系统的风量加大，零压点后移，入窑系统掺入的低温风多，所以二次风温降低。
(2)其它条件不变，高温风机拉大，窑头负压增大，二次风温降低；否则反之。
这是因为，在其它条件不变的情况下，高温风机拉大，窑头罩负压加大，零压点后移，进入窑系统的风量加大，也就是说篦床篦下风吹出篦床的面积加大，进入窑系统的低温风加大，混合后入窑的风温就会降低；当高温风机拉风降低后则反之。
(3)其它条件不变，一室风量加大，窑头负压降低，二次风温轻微降低；否则反之。
这是因为，其它条件变化不大的情况下，一室风机加大风量后，窑头负压降低，虽然是零压点后移，但是由于篦下风量加大，在熟料产量不变的情况下，就是被换热的冷却风量加大，换热后的温度就下降。否则反之。当然了这要看风量加大多少。
这是因为，在其它条件不变的情况下，提高一段篦速后，篦床上的熟料料层变薄，篦床下部吹上来的风量就会变多，同样的热量，被换热后的风温就会降低。当篦速降低后则反之，当然了还有不确定因素就是风机穿透料层的能力也会改变这一定律。当降低篦速，一段熟料料层变厚，透过同样面积的冷却风量降低，并且由于料层加厚冷却风和熟料之间的换热能力提高，二次风温会提高。当然是建立在风吹透料层的基础上。
以上只介绍了四条，这四条都是可以完全确定的变化，至于跨圈、掉窑皮、结粒变化、投料量等等，受变化大小的影响而出现的结果不同，不能够确切的定义，这里也就不再详述。不过还有几个关键点需要说明：
l三次风阀，三次风阀开大后，零压点位移可忽略不计，由于三次风的稍远离窑口下料处，即取风口较窑口距离篦冷机最前的位置远一点，所以二次风温有所提高；
l易烧性，熟料的易烧性好，二次风温高，特别是KH低时，二次风温容易提高；当KH高时，二次风温不容易提高。
