技術 | 篦冷機換代改造的效果分析
引言
某公司熟料一分廠5000t/d生產線于2007年配置第三代篦冷機。經過10多年的運行，設備老化，故障率逐漸增高，維護量加大；提產時出篦冷機熟料溫度高；二、三次風溫低，熱回收效率低。這種狀況與當前先進的熟料燒成指標相比，明顯落后。公司決定對該冷卻機進行升級換代改造。
(1)原第三代篦冷機篦床面積為121.2m2，冷卻面積較小，僅能滿足熟料5300t/d的需要。如進一步提高產量，出篦冷機熟料溫度超過90℃，對下游設備造成設備隱患。該篦冷機已無法滿足提產需要，是整個生產線的瓶頸。
(2)該篦冷機故障率高，備件消耗量大。每年會因篦冷機故障導致被迫停窯數次，維護檢修工作量大，特別是高溫段篦板、固定梁和活動梁需定期更換維護；錘式破碎機錘頭、反擊板損耗大，破大塊能力差，經常出現大料塊卡死錘破的情況，造成回轉窯停機。每年檢修和備件費用總計100萬元左右。
(3)由于該公司第三代篦冷機為充氣梁冷卻系統，熱回收效率低，正常控制一段料層二次風溫在980～1030℃，三次風溫在800～850℃，平均噸熟料標煤耗110kg。
公司選用了第四代篦冷機(型號為CB16×50帶中置輥破iHRB416，具體參數見表1)替換原篦冷機，其特點如下：
表1 焦作千業第四代篦冷機主要參數
(1)每一列采用獨立的液壓驅動，運行可靠性極高，有效減少回轉窯因篦冷機故障引起的非正常停機次數。
(2)熟料熱量回收效果好，一般高于75％，有效避免了出料溫度高的現象。
(3)十字棒型推料設備推送物料，推料效果好，設備損耗小，維護量不大。
(4)模塊化篦床，篦板不隨推料設備移動，相對靜態的熟料層保護篦板避免篦板過熱及磨損，損耗小，篦板維護量不大。
(5)篦板為特殊密封結構，正常鼓風不會漏料，維護量低。
(6)采用自動風量調節閥，起到節能降耗的效果，能夠保證生產系統的穩定性。
(7)窯口下料處設置空氣炮清雪人裝置，避免篦床上物料堆積不均勻。
本項目改造工程自2018年2月開始，首先對原篦冷機進行拆除，CB型第四代篦冷機安裝完成后，回轉窯系統于2018年3月18日點火，3月21日投料生產，3月25日余熱發電系統并網，之后根據實際運行情況逐漸加產，3月30日熟料產量穩定在5900～6000t/d。目前篦冷機運行平穩正常，各項指標都優于保證指標。
3.1 優點
(1)該公司第四代篦冷機建議篦下壓力控制為4500～6000Pa，結合調試情況，綜合觀測，二次風溫、三次風溫分別能保持在1100℃和900℃左右，篦下壓力控制在5000～6000Pa較為合適，實際熟料料厚600～700mm，液壓驅動油壓在10MPa左右，低于設計報警值16MPa。
(2)相對于第三代篦冷機，運行操作方面第四代篦冷機可監控數據多：篦下壓力、氣室壓力、液壓驅動壓力、十字棒溫度、單列驅動位移行程及輥破扭矩等，操作員可以根據各參數綜合判斷篦冷機運行情況，及時作出調整。
(3)輥式破碎機相對于原錘式破碎機大塊破碎能力強，不會出現大料塊卡死破碎機的情況，輸送輥和破碎輥每個輥的旋向可以改變，便于輥破上有鐵塊或其他無法破碎的物料時進行調整，不至于造成回轉窯被迫停機。
(4)每一列驅動行程可以單獨調整，如果某一列驅動的熟料層出現紅河現象，可以通過縮短該驅動列的行程來實現；如果某一列出現故障，可以暫時停止運行此列驅動，不影響其他驅動運行，只需適當降低熟料產量，能夠降低因篦冷機故障造成的窯系統停機頻次。
3.2 不足
調試期間也發現幾點不足：
(1)在史密斯篦冷機的標準里有個要求是生料的標準偏差不能大于1％，如果生料中直接添加粉煤灰會對生料成分影響較大，建議后期調整物料平衡，盡量不要添加粉煤灰。
(2)出料口空間小，設計考慮不周，造成熟料拉鏈機有空斗，建議后期改為“人”字型下料口，保證下料正常。
(3)有兩臺風機進風口的壓力表讀數不對，需要后期進行校正。
(4)回轉窯換磚期間，大量窯皮進入篦冷機，體積較大的窯皮對篦冷機十字棒損耗較大，窯皮推空后多數十字棒固定楔鐵出現松動，需要更換；同時體積較大的窯皮在輥破堆積過多時，輥式破碎機破碎能力下降，對大塊的破碎能力不如錘式破碎機，考慮以后再進行回轉窯換磚需將大塊窯皮提前破碎成較小體積，也建議對輥式破碎機增加輥距可調功能。
4.1 運行數據對比
為驗證篦冷機改造效果，該公司和某公司一起對投產以來的運行數據(統計數據是以2018年3月30日至4月1日72小時的實際數據為準)進行標定、評估(見表2)，并以上年同期(2017年4月)全月的運行數據做為基準，對比運行情況。
表2 改造前后實際運行數據對比
從表2可以看出：熟料產量提高612.6t/d，篦冷機單位工序耗電量降低2.31kWh/t.cl，單位余熱發電量提高6kWh/t.cl，每噸熟料多發電8.31kWh，標準煤耗降低2.12kgce/t.cl。
4.2 出篦冷機熟料溫度對比
按照合同約定，出篦冷機熟料溫度≤環境溫度+65℃。
采用熱電偶測溫法對篦冷機出口熟料溫度進行測量計算，每8h對出篦冷機熟料的溫度進行一次測量，測量時取讀數的平均值做為基準。經統計，在平均環境溫度25℃情況下，改造后出篦冷機實際平均熟料溫度為89℃，滿足下游設備的需求，是水泥生產適合的熟料溫度。
4.3 熱回收效率對比
根據燃料消耗量、燃料成分和窯系統氧含量等檢測數據計算的三次風量和二次風量對應的篦冷機熱回收效率定義如下：
式中：
Hclinker——1kg1450℃熟料的熱量；
Hsee.Air——每公斤熟料隨二次風返回窯內的熱量；
Htert.Air——每公斤熟料隨三次風返回系統的熱量。
計算基準為環境溫度。
通過熱電偶的測量數據和回轉窯系統操作信息(燃料輸入、燃料分析、氧含量等)建立熱平衡，確定二次、三次風的溫度和風量，以環境溫度為基準，計算得出篦冷機熱回收效率為77.2％。
從熱平衡計算結果得出，當前熱回收效率大于77％。
4.4 運行收益分析
改造后實際運行效果收益如表3所示。
表3 改造后實際收益統計
該公司CB型第四代篦冷機改造后運行穩定，效果良好，能夠滿足回轉窯系統提產后的熟料冷卻要求，熱回收效率較原篦冷機有所提高，二三次風溫和窯頭鍋爐進口煙溫都有所提高并且更加穩定，對于整個回轉窯和余熱發電系統都帶來更好的運行效果，各項運行指標均達到要求，滿足了回轉窯系統的提產需要，熟料各項能耗指標降低。此改造項目達到預期目標，同時CB型第四代篦冷機較原篦冷機也有不足的地方，在以后的運行中我們將繼續摸索整改，使其達到更好的運行效果。
作者：鄭波，韓智
來源：《焦作千業水泥有限責任公司》
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