水泥工业是一个高能耗高污染的产业,实现水泥生产设备的节能减排一直是国内外研究的热点。水泥熟料冷却机是水泥生产线上节能减排的关键设备,用于完成旋窑煅烧后高温熟料的冷却和热能回收任务。论文针对篦冷机熟料冷却和输送这两大关键技术问题,分析产生熟料冷却不均的因素,完善冷却气体流量调节器的设计理论,给出简化的调节器设计方法和结构;深入研究熟料冷却机内熟料流动规律的分析方法和分析理论,提出新的蛇形熟料推动方案,试验验证了本方案可使熟料颗粒在三维方向上产生大尺度位移。课题的研究成果为提高冷却机熟料均衡冷却效率奠定了理论与技术基础。首先,分析了熟料在篦冷机内的运行冷却状态,利用单元法来冷却熟料,以达到熟料均衡冷却的目的。建立起以流阻系数变化为诱因的单元流量变化模型,归纳出四种减小流阻系数变化率的措施,建立相应的冷却气体流量控制模型。以渗流力学中的典型式厄贡方程为基础,建立篦冷机熟料层的流阻系数变化式,为流量调节器的设计提供参数依据。设计出一种新型流量调节器,在所建立的双层双风道流量调节器实验台上进行了试验。其次,对第四代篦冷机的特征进行分析,以蓖冷机物料输送功耗和扰动为目标,建立起蓖冷机熟料输送功耗和熟料扰动的评价方法。建立理想的熟料输送模型,以理想模型作为与其它各种篦冷机的比较对象,定义了描述熟料输送功耗的参数和描述熟料输送过程中扰动程度的参数。基于所建立的评价方法,以两种典型的第四代篦冷机克劳迪亚斯.彼得斯公司的η-cooler蓖冷机和富勒公司cross-bar蓖冷机为对象,进行熟料输送功耗系数和熟料扰动系数的计算。再次,对篦冷机内熟料输送方式提出仿生学解决的思路,在分析四种典型蛇类运动方式的基础上,选择蜿蜒运动方式为模仿对象,建立三角推动块蛇形蜿蜒运动模型,在此模型基础上设计出新型篦冷机的熟料推动结构。考虑到熟料的散体特征,利用散体力学理论对在新型推动结构下的熟料层可流动性进行分析。按照所给出的新型推动机构设计出原理试验装置,试验结果显示新型推动机构具有良好的熟料输送能力。然后,将元胞自动机的思想和散体单元法结合,提出一种颗粒元胞法,建立变刚度颗粒接触模型及颗粒作用计算式,给出颗粒元胞法的演化规则。给出颗粒元胞法仿真计算程序的运行步骤,利用MATLAB作为编程平台,给出程序编制思路和程序流程框图。最后,在设计出的新型散料推动结构试验机上,进行散料输送能力、散料混合能力和颗粒料流动轨迹的试验。利用所提出的颗粒元胞法进行推动流槽内颗粒料流动轨迹的仿真计算,与实验所得颗粒轨迹进行对比,轨迹曲线具有很好的吻合性。