戴軍康

合肥水泥研究設(shè)計院，安徽 合肥 230051

三代篦冷機(jī)局部改造設(shè)計方案詳解

戴軍康

合肥水泥研究設(shè)計院，安徽 合肥 230051

一臺三代篦冷機(jī)冷卻效果差，導(dǎo)致二次風(fēng)溫低，出篦冷機(jī)熟料溫度偏高。通過對篦冷機(jī)固定篦床及一段充氣梁篦板的改造，并根據(jù)篦板的結(jié)構(gòu)和篦床的工況詳細(xì)計算，得出篦冷機(jī)固定篦床及一段的篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)的合理優(yōu)化參數(shù)。改造后，篦冷機(jī)完全適應(yīng)窯產(chǎn)量的變化，出料溫度降低；二次風(fēng)溫度和三次風(fēng)溫度都有明顯提高。

KID篦床系統(tǒng) 充氣梁篦板 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和風(fēng)量

0 引言

東阿山水東昌水泥有限公司2 500 t/d生產(chǎn)線采用NC33224型篦式冷卻機(jī)，篦床有效面積70.3 m2，設(shè)計產(chǎn)量3 000 t/d，于2011年年底投產(chǎn)。該篦冷機(jī)在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)二次風(fēng)溫偏低、出篦冷機(jī)熟料溫度偏高等現(xiàn)象。本文將對該篦冷機(jī)的局部改造設(shè)計進(jìn)行介紹。

1 篦冷機(jī)使用現(xiàn)狀

（1）目前二次風(fēng)溫偏低，一般保持在1 050 ℃左右，主要原因是固定端篦床供風(fēng)系統(tǒng)分區(qū)設(shè)計不合理。一般在落料端固定篦床熟料分布情況為：兩側(cè)區(qū)域料層薄、阻力小，中間區(qū)域料層厚、阻力大，而原固定端篦床只考慮到了粗、細(xì)料側(cè)供風(fēng)分區(qū)，因此容易造成兩側(cè)冷卻風(fēng)過多，而中間區(qū)域冷卻風(fēng)不夠的現(xiàn)象，從而造成熟料在落料端固定篦床處熱交換不充分。

（2）篦冷機(jī)一段細(xì)料側(cè)紅河嚴(yán)重，熱交換效果差，直接導(dǎo)致出篦冷機(jī)熟料溫度偏高，在200 ℃以上，嚴(yán)重影響下一道工序的生產(chǎn)運行。主要原因是一段充氣梁篦板風(fēng)速較慢，單位面積通風(fēng)量配備不足，且所配的冷卻風(fēng)機(jī)壓力較低，熟料的冷卻效果差。篦冷機(jī)一段的一、二室的冷卻效果同時影響二次風(fēng)溫。

2 具體改造方案

（1）拆除原固定端篦床，采用整體KID高效急冷固定篦床系統(tǒng)（如圖1）。其優(yōu)點如下：

圖1 采用整體KID高效急冷固定篦床系統(tǒng)

①冷機(jī)風(fēng)機(jī)將冷卻風(fēng)通過端部周邊區(qū)供風(fēng)系統(tǒng)和中心區(qū)供風(fēng)系統(tǒng)吹入固定篦床。

②該篦床模塊采用多單元供風(fēng)模式，每個單元配置獨立風(fēng)管和調(diào)節(jié)閥門，根據(jù)各區(qū)域料層厚度和熟料顆粒的不同調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)閥門開度，從而使熟料在下料口得到最佳的急冷效果。

③通過中心區(qū)系統(tǒng)的供風(fēng)，使出窯高溫熟料驟冷，可以提高熟料的強(qiáng)度和易磨性。

④再加上端部周邊區(qū)供風(fēng)系統(tǒng)，可以消除“堆雪人”現(xiàn)象，提高生產(chǎn)線的運轉(zhuǎn)率，同時提高二、三次風(fēng)溫度，從而增加熱回收效率。

（2）將一段所有固定充氣梁篦板更換為NCFG篦板，篦板固定方式仍采用原有固定方式不變，NCFG篦板優(yōu)點如下：

①具有良好的穿透性，進(jìn)入料層的冷卻風(fēng)更均勻，有利于厚料層操作，熱交換充分，冷卻效果好。

②篦板縫隙無漏料，不會堵塞充氣梁及供風(fēng)管道，無需經(jīng)常清理管道積灰。

③連接方式可靠，杜絕掉篦板現(xiàn)象。

（3）在一段篦床兩側(cè)適當(dāng)位置增加橋板，以達(dá)到減緩兩側(cè)料速，減少“紅河”現(xiàn)象的發(fā)生，防止冷卻風(fēng)在側(cè)部的短路。

表1 篦冷機(jī)固定篦床及一段風(fēng)室原配置風(fēng)機(jī)參數(shù)

（4）篦冷機(jī)一段風(fēng)機(jī)壓頭整體偏低，還有一段篦床單位面積上通風(fēng)量不足（見表1原風(fēng)機(jī)配置，Si為篦床的有效面積），不利于熟料的冷卻和厚料層操作，因此需要對一段篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)的壓頭和配風(fēng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

根據(jù)對使用篦板和篦床工況的分析，計算得出固定篦床及一段風(fēng)機(jī)新的風(fēng)機(jī)參數(shù)并考慮實際情況最終選定，根據(jù)風(fēng)機(jī)最終選定的參數(shù)對原配風(fēng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的更換。

3 風(fēng)機(jī)參數(shù)的計算選定[1]

3.1 改造后，固定及一段篦床所使用篦板的參數(shù)分析

（1）改造后的KID系統(tǒng)所使用的KID篦板，尺寸為320 mm×302 mm，如圖2所示，通風(fēng)面積為10條130 mm×4 mm和4條102 mm×4 mm組成，通風(fēng)面積占整個篦板面積的7%。

圖2 改造后的KID系統(tǒng)所使用的KID篦板

（2）改造后一段所有固定充氣梁所使用的NCFG篦板，尺寸為420 mm×298 mm，如圖3所示，通風(fēng)面積有三處共計950 mm×5 mm，通風(fēng)面積占整個篦板面積的3.8%。

圖3 固定充氣粱使用的NCFG篦板

（3）原一段風(fēng)室所使用的篦板不變，尺寸也是420 mm×298 mm，如圖4所示，通風(fēng)面積為10條 130 mm×4 mm，通風(fēng)面積占整個篦板面積的4.15%。

3.2 透過熟料層風(fēng)速Vi的確定[2][3]

根據(jù)有關(guān)資料介紹，當(dāng)Vi≥2 m/s時將熟料吹起來，使熟料層形成空洞，熟料和空氣間的熱交換惡化，再結(jié)合生產(chǎn)中在窯內(nèi)掉窯皮和熟料KH低時固定篦板上易堆料的特點，將固定室風(fēng)速設(shè)定為1.8 m/s，由熱端向冷端每個室遞減0.1 m/s，依此類推各風(fēng)室風(fēng)速Vi。

圖4 原一段風(fēng)室所使用篦板

3.3 各風(fēng)室風(fēng)量Qi的計算

依據(jù)公式Qi=3 600×Si×Vi計算得出Qi的值，式中的Si為篦床的有效面積。

3.4 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的確定

由前文可知，改造后使用的和之前使用的篦板通風(fēng)面積占整個篦板面積的百分比分別為7%、3.8%和4.15%，而篦板通風(fēng)口的風(fēng)速為V通孔=Vi÷篦板通風(fēng)面積百分比。

料層阻力計算依據(jù)公式△P1=0.25Vi2×h×g，公式中的h為篦床上熟料層的厚度，取800 mm。

以上各參數(shù)計算結(jié)果見表2。

3.5 篦板阻力的計算

根據(jù)資料，篦板阻力計算公式△P2=V通孔2×

γ/(2g)。但是其中KID系統(tǒng)所使用的KID篦板，如圖2中的剖面A-A所示，該篦板在風(fēng)的流向上多了一道90°方向上的縫隙結(jié)構(gòu)，按90°方向肘管考慮，所以就KID系統(tǒng)所使用的高阻力KID篦板的阻力計算公式在本次應(yīng)用中修正為：△P2=V通孔2×γ× (1+λ)/(2g)。公式中γ為空氣密度，取1.2 kg/m3，λ為局部阻力參數(shù)，在該處應(yīng)用時按90°方向肘管計算，即λ=3.97。而一段固定充氣梁所使用的NCFG篦板和原一段風(fēng)室所使用的篦板的阻力計算公式仍為△P2=V通孔2× γ/(2g)。計算結(jié)果見表3。

表2 篦冷機(jī)固定篦床及一段風(fēng)室風(fēng)機(jī)參數(shù)及通風(fēng)情況

3.6 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計算

風(fēng)機(jī)風(fēng)壓依據(jù)公式，P=1.5×(△P1+△P2)，其中ΔP1為料層阻力，而ΔP2為篦板阻力。計算結(jié)果見表4。

3.7 最終風(fēng)機(jī)參數(shù)的確定

根據(jù)計算結(jié)果，及回轉(zhuǎn)窯提產(chǎn)的需要，另考慮到現(xiàn)場原配置風(fēng)機(jī)的利用問題，風(fēng)機(jī)參數(shù)選擇結(jié)果見表5。

4 改造效果

整個改造過程約半個月時間，改造后，篦冷機(jī)完全適應(yīng)窯產(chǎn)量的變化，出料溫度降低；二次風(fēng)溫度和三次風(fēng)溫度都有明顯提高。改造前后篦冷機(jī)性能變化指標(biāo)見表6。

表3 篦冷機(jī)固定篦床及一段風(fēng)室的篦板阻力

表5 篦冷機(jī)固定篦床及一段風(fēng)室風(fēng)機(jī)參數(shù)選定

表4 篦冷機(jī)固定篦床及一段風(fēng)室的風(fēng)機(jī)風(fēng)壓

表6 改造前后篦冷機(jī)性能變化指標(biāo)

5 結(jié)束語

目前，市場上還有很多水泥熟料生產(chǎn)線，仍在使用三代篦冷機(jī)對熟料進(jìn)行冷卻，受當(dāng)時技術(shù)水平的制約和設(shè)備故障磨損等因素的影響，三代篦冷機(jī)的冷卻效果和熱回收效率都不理想。如何利用現(xiàn)有的三代篦冷機(jī)，針對設(shè)備存在的主要問題，通過局部的技術(shù)改造和設(shè)計優(yōu)化，最大程度地挖掘設(shè)備的潛能，對于水泥生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能的優(yōu)化，有著重要意義。當(dāng)然，就該篦冷機(jī)的改造效果來說，還有空間，值得繼續(xù)努力。

[1] 董振坤. 富士摩根第四代步進(jìn)式穩(wěn)流篦冷機(jī)設(shè)計特點及使用經(jīng)驗[J]. 水泥, 2009,11: 40-45.

2016-09-05）

TQ172.622.4

B

1008-0473(2016)06-0064-05

10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.06.013