2.3 篦冷機(jī)性能的優(yōu)化改造

2.3.1 確定改造重點(diǎn)

由于在篦冷機(jī)淬冷區(qū)，高溫熟料可以在極短時(shí)間內(nèi)被急驟冷卻，使水泥熟料的早期強(qiáng)度和水化性能等品質(zhì)得到改善。而后冷區(qū)的冷卻速度不會(huì)對(duì)熟料質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此，有效提高驟冷區(qū)冷卻效果是篦冷機(jī)冷卻技術(shù)的關(guān)鍵。優(yōu)化篦冷機(jī)作為熱回收設(shè)備的功能，使熾熱熟料進(jìn)入篦冷機(jī)后，在實(shí)現(xiàn)驟冷的同時(shí)提高熱回收效率，將入窯二次風(fēng)溫提高到1100℃以上、入分解爐三次風(fēng)溫達(dá)到950℃左右。對(duì)促進(jìn)回轉(zhuǎn)窯及分解爐內(nèi)的燃料燃燒，熱工制度優(yōu)化，降低熟料燒成能耗會(huì)起到巨大作用。

但在實(shí)際生產(chǎn)中，很多企業(yè)篦冷機(jī)沒(méi)有達(dá)到上述目標(biāo)。二次風(fēng)溫長(zhǎng)期在1000℃上下波動(dòng)。這種情況的發(fā)生，影響因素固然很多，但主要與淬冷區(qū)的風(fēng)量匹配有關(guān)。

在此需順便指出，要保證二、三次風(fēng)溫達(dá)到目標(biāo)要求，就必須保證溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性。因此，對(duì)測(cè)量二、三次風(fēng)溫的熱電偶測(cè)點(diǎn)位置的選擇非常重要，可見圖3。測(cè)點(diǎn)的熱電偶均應(yīng)由上而下垂直懸掛，要避免因?yàn)槭芑鹧娴闹苯臃涠绊憸y(cè)量的準(zhǔn)確性。

在篦冷機(jī)內(nèi)，淬冷區(qū)熟料冷卻用風(fēng)量必須與入窯爐的二、三次風(fēng)保持平衡。并保持窯尾與窯頭風(fēng)機(jī)拉風(fēng)的平衡，才能使窯頭始終處于微負(fù)壓狀態(tài)。這個(gè)狀態(tài)的形成，是熟料冷卻鼓入風(fēng)和窯頭、尾拉風(fēng)共同作用的結(jié)果。在三組風(fēng)之間形成了一個(gè)“零壓區(qū)”。

零壓區(qū)之前空氣，不管溫度高低，都由窯頭罩進(jìn)入窯、爐內(nèi)。零壓區(qū)之后的空氣，用于原煤烘干或作余熱發(fā)電利用后排出。淬冷區(qū)冷卻風(fēng)機(jī)配置不合理，采用厚料層操作時(shí)風(fēng)機(jī)的壓力不夠。甚至因?yàn)椴划?dāng)?shù)牟僮鞣椒ǖ仍?，都?huì)導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)中“零壓區(qū)”位置的飄移。

所以優(yōu)化篦冷機(jī)性能，對(duì)篦冷機(jī)的改造，首先應(yīng)該從淬冷區(qū)開始。篦冷機(jī)進(jìn)出風(fēng)示意圖見圖4。

2.3.2 淬冷區(qū)冷卻風(fēng)量的匹配

熟料落入篦冷機(jī)后，在移動(dòng)多長(zhǎng)的距離之內(nèi)完成急冷是合理的，可以通過(guò)計(jì)算得出。現(xiàn)依一臺(tái)Φ4.8×74m預(yù)分解窯篦冷機(jī)淬冷區(qū)的冷卻風(fēng)機(jī)配置情況，分析風(fēng)機(jī)匹配的合理性。該回轉(zhuǎn)窯實(shí)際生產(chǎn)能力為6000t/h。系統(tǒng)供風(fēng)需求情況見表1。篦冷機(jī)設(shè)備配構(gòu)成情況見表2。

由表2可知，按回轉(zhuǎn)窯實(shí)際產(chǎn)量6000t/d，計(jì)算篦冷機(jī)配置的總冷卻風(fēng)量為2.25 Nm3/kg-cl。當(dāng)熟料熱耗為 800×4.182kJ/kg-cl時(shí)，扣除一次風(fēng)和分解爐噴煤管的風(fēng)量，計(jì)算得入窯爐的合計(jì)風(fēng)量為241525Nm3/h。但由表1可以看出，篦冷機(jī)高溫區(qū)一段1～3室的9臺(tái)風(fēng)機(jī)總冷卻風(fēng)量?jī)H為230640 Nm3/h，滿足不了窯爐系統(tǒng)對(duì)二、三次風(fēng)的需求。

并且，由于篦冷機(jī)在三、四室之間設(shè)置了檔風(fēng)墻，增大了窯尾風(fēng)機(jī)向二段篦床（中溫段）拉風(fēng)的阻力。生產(chǎn)過(guò)程中，因?yàn)橐欢误鞔补╋L(fēng)滿足不了窯爐用風(fēng)的需求，采用高溫風(fēng)機(jī)強(qiáng)拉風(fēng)操作，造成窯頭、窯尾及三次風(fēng)入爐負(fù)壓值的升高。二、三次風(fēng)溫長(zhǎng)期低于1000℃運(yùn)行，且波動(dòng)不穩(wěn)，對(duì)窯內(nèi)正常煅燒和燃料消耗都造成很大影響。

由此可以看出，篦冷機(jī)淬冷區(qū)的冷卻用風(fēng)量，并不是由冷卻熟料的用風(fēng)量決定的，而是取決于窯、爐 對(duì)二、三次風(fēng)的需求量，淬冷區(qū)的冷卻用風(fēng)量必須滿足窯爐系統(tǒng)對(duì)二、三次風(fēng)的需求，這是淬冷區(qū)冷卻風(fēng)量匹配時(shí)需要明確的基本原則。

2.3.3 淬冷區(qū)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的選取

提高二、三次風(fēng)溫度，可以提高煤粉的燃燒速率，提高燒成帶熱力強(qiáng)度；從而提高出窯熟料溫度，形成熟料煅燒系統(tǒng)有效熱利用的良性循環(huán)。是提高熱交換效率，節(jié)能降耗的前提。事實(shí)上，從熱交換的角度考慮，在篦冷機(jī)內(nèi)風(fēng)量一定時(shí)，熟料和冷卻風(fēng)的熱交換，應(yīng)盡可能增加交換時(shí)間和交換面積。因此，采用厚料層操作  是提高篦冷機(jī)換熱效率的基礎(chǔ)。第三代篦冷機(jī)熱回收區(qū)的料層厚度一般要求控制在800mm左右。

但是，厚料層操作勢(shì)必造成篦床阻力的升高，尤其是熟料結(jié)粒不好，細(xì)粉數(shù)量增加時(shí)，阻力篦板和物料的沿程阻力增加，冷卻風(fēng)機(jī)風(fēng)壓不足，氣流就無(wú)法有效地穿透細(xì)料層，導(dǎo)致篦冷機(jī)高溫段 “紅河”的產(chǎn)生。因此，第三代篦冷機(jī)對(duì)冷卻風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的要求較高。必須保證在各種條件下都具備克服系統(tǒng)阻力的能力。

式中：

γ——空氣密度，kg/m3，取1.293 kg/m3；

      g——重力加速度，m/s2，取9.8m/s2；

     hi——各風(fēng)室熟料層厚度，mm；

     υn——通過(guò)篦板孔風(fēng)速，m/s，在高溫區(qū)≈40m/s；

     υi——各風(fēng)室冷風(fēng)通過(guò)料層風(fēng)速，m/s；

    各風(fēng)室風(fēng)壓設(shè)計(jì)選型：P=1.5ΔP

在此需強(qiáng)調(diào)指出，雖然根據(jù)設(shè)備選型計(jì)算，篦冷機(jī)一室風(fēng)機(jī)風(fēng)壓在11kPa左右，就能夠滿足系統(tǒng)對(duì)風(fēng)壓的要求。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于窯況波動(dòng)、細(xì)粉料多，物料離析等因素的影響，高溫段物料會(huì)經(jīng)常發(fā)生吹不透的情況。導(dǎo)致入窯、爐的二、三次風(fēng)供風(fēng)不足。為扭轉(zhuǎn)這種不正常的狀況，很多企業(yè)都有意識(shí)的提高了進(jìn)料口區(qū)的風(fēng)壓配置，將風(fēng)壓加大到12kPa以上，并收到良好的使用效果。

因此，許多使用第三代篦冷機(jī)的企業(yè)都提出，對(duì)于三代機(jī)的配風(fēng)原則應(yīng)該趨向于“高風(fēng)壓，低風(fēng)量”。某廠的高溫段風(fēng)機(jī)改造后風(fēng)機(jī)匹配情況見表3。該廠篦冷機(jī)的改造方案，只對(duì)進(jìn)口區(qū)冷卻前端五排固定篦板的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改造。

由表3可見，為滿足加厚篦冷機(jī)料層的需要，改造時(shí)，除了補(bǔ)充前端五排固定篦板冷卻風(fēng)量外，還重點(diǎn)考慮了風(fēng)機(jī)壓頭的提高。風(fēng)機(jī)改造后，總風(fēng)量增加了10200m3/h；風(fēng)壓增加了約500Pa，達(dá)到了12kPa左右。在改造方案實(shí)施過(guò)程中，只購(gòu)置了AFL9-38冷卻風(fēng)機(jī)一臺(tái)，替換了原中間空氣梁的57.06冷卻風(fēng)機(jī)。并將換下的57.06風(fēng)機(jī)用作了57.07風(fēng)機(jī)。全部改造費(fèi)用僅約花費(fèi)5萬(wàn)元。改造項(xiàng)目完成后，將篦床料層厚度由原來(lái)的600mm提高到800mm。入窯二次風(fēng)溫度提高了100℃以上，出篦冷機(jī)熟料可不見紅料，溫度降低到100~150℃，余熱發(fā)電量增大了約500kW/h。改造前后系統(tǒng)熱工參數(shù)變化情況見表4。

2.3.4 其他部分的優(yōu)化

（1）落料端固定床的優(yōu)化

常用的方法有：將固定床部分的篦板按“行”排列組合，形成幾個(gè)獨(dú)立的行單元。對(duì)篦板分組采用充氣梁供風(fēng)。特別是在考慮到落料的離析現(xiàn)象后，細(xì)料端的風(fēng)機(jī)壓力調(diào)高一些，以求得冷卻效果一致；同時(shí)，增加“脈動(dòng)流量”控制閥，在行的方向上，形成控制流。或者將篦板按“列”排列組合，采用多臺(tái)參數(shù)不同的風(fēng)機(jī)供風(fēng)。同時(shí)按照不同列的排列位置，采用“脈動(dòng)流量”控制閥分列供風(fēng)；形成縱向控制流的工況。這種結(jié)構(gòu)可以有效的產(chǎn)生急冷，并且控制“紅河”的產(chǎn)生；自從出現(xiàn)了篦板下面安裝空氣平衡閥的技術(shù)之后，有的企業(yè)將篦冷機(jī)高溫落料端的篦板下面也安裝了平衡閥。并將其組合成一個(gè)風(fēng)室，由一臺(tái)風(fēng)機(jī)供風(fēng)。依靠平衡閥保證每塊篦板上的通風(fēng)量是與熟料冷卻效果匹配的。這種結(jié)構(gòu)，一般只需一臺(tái)風(fēng)機(jī)。

（2）落料端后面篦床的優(yōu)化

對(duì)于高溫落料端后面篦床的優(yōu)化改造，目前意見各不相同。有些企業(yè)，把改造的重點(diǎn)放在了篦床結(jié)構(gòu)上，討論采用第三代充氣梁還是第四代推動(dòng)棒好的問(wèn)題。當(dāng)然，一個(gè)好的結(jié)構(gòu)誰(shuí)都喜歡。但問(wèn)題的關(guān)鍵是這些結(jié)構(gòu)對(duì)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的作用，以及投資的多少，才是采用的依據(jù)。由于現(xiàn)在使用的第三代充氣梁篦冷機(jī)，在全面考慮長(zhǎng)度、寬度方向的料層阻力和料溫分布規(guī)律后，能夠比較合理的劃分冷卻區(qū)域。并能根據(jù)冷卻工藝、產(chǎn)量、料層和溫度分布，有針對(duì)性地配以可以調(diào)節(jié)的冷卻風(fēng)，因此，對(duì)一室以后活動(dòng)篦床的優(yōu)化改造，應(yīng)以選擇合理的篦板形式、恰當(dāng)調(diào)整冷卻風(fēng)機(jī)的性能匹配，采用新型密封材料和技術(shù)，加強(qiáng)風(fēng)室密封和風(fēng)閥鎖風(fēng)為重點(diǎn)。當(dāng)然，也并不排除采用第四代篦冷機(jī)的篦床結(jié)構(gòu)，以達(dá)到一勞永逸的效果。

（3）篦板制作與形式的優(yōu)化

隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)式篦冷機(jī)已經(jīng)開發(fā)出耐磨復(fù)合篦板；采用了激光技術(shù)加工篦板縫隙?，F(xiàn)在篦冷機(jī)的篦板是鑄造成形，篦板篦縫在2~3mm，尺寸再縮小就很難控制了。采用激光加工技術(shù)后，若篦縫能達(dá)到1mm左右，冷卻效果將會(huì)更好。有的篦板采用環(huán)形噴咀，改善了氣流的方向和分布；有的開發(fā)商還在開發(fā)帶二次料層的篦床等其它結(jié)構(gòu)形式的篦床，以改善冷卻效果。充分展示了第三代篦冷機(jī)廣闊的應(yīng)用前景。

（4）熟料破碎改為輥式破碎機(jī)

目前5000t/d熟料生產(chǎn)線第三代篦冷機(jī)的熟料破碎，已開發(fā)使用輥式破碎機(jī)，同錘式破碎機(jī)比較，輥式破碎機(jī)具有以下明顯優(yōu)勢(shì)：電耗低：輥式破碎機(jī)比錘式破碎節(jié)電約50%。

振動(dòng)小：輥式破碎機(jī)轉(zhuǎn)速低，因而振動(dòng)較小，且不會(huì)類似錘式破碎機(jī)引起揚(yáng)塵，并可取消原篦冷機(jī)尾部的鏈條鏈幕。

磨損小、工作壽命長(zhǎng)：隨著技術(shù)發(fā)展，耐磨材料的成功運(yùn)用，輥?zhàn)虞佁拙哂辛己玫哪湍バ?、磨損小，其輥?zhàn)拥墓ぷ鲏勖清N式破碎機(jī)錘頭的4~5倍。

出料粒度控制均勻：輥?zhàn)虞佁椎哪p小，輥縫誤差變化極微。

通過(guò)調(diào)整輥間距來(lái)調(diào)整出破碎機(jī)熟料的粒度，可方便控制熟料在一個(gè)比較均勻、集中的粒度范圍內(nèi)。

破碎能力強(qiáng)：較小熟料顆粒直接從輥縫中落下，其余熟料通過(guò)輥?zhàn)咏柚Σ亮椭亓Φ淖饔靡肫扑榍粌?nèi)，使其受到擠壓和磨削作用達(dá)到破碎效果；輥式破碎機(jī)對(duì)直徑比較大的熟料塊具有出人意料的破碎效果，主要?dú)w因于輥?zhàn)颖砻嫱拱疾黄降妮価X，大塊熟料被輥齒層層剝掉，而不同于錘式破碎機(jī)將其打碎，且輥齒套設(shè)計(jì)成統(tǒng)一規(guī)格，互換性強(qiáng)。

具有自動(dòng)過(guò)載保護(hù)功能及不同模式的破碎組合：每個(gè)輥?zhàn)涌蓪?shí)現(xiàn)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)破碎腔進(jìn)入不可破碎的鐵塊或其它硬物時(shí)，輥?zhàn)映霈F(xiàn)過(guò)載跳停并反轉(zhuǎn)，試圖努力破碎，若仍無(wú)法破碎時(shí)，只需人工前往取出鐵塊或其它硬物即可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，此過(guò)載保護(hù)良好的保護(hù)了輥齒，減少了維修工作量，提高了使用壽命。

5000t/d熟料生產(chǎn)線，輥式破碎機(jī)一般配套4個(gè)輥?zhàn)?，綜合國(guó)、內(nèi)外如CP公司、天津院、海螺川崎等的熟料輥式破碎機(jī)，集中了幾種不同模式組合如下（見圖5）：

 ①前3個(gè)輥?zhàn)影词炝系妮斔头较蜻\(yùn)行，最后一個(gè)輥?zhàn)臃聪颍?/span>

 ②相鄰兩個(gè)輥?zhàn)愚D(zhuǎn)向相反組成一個(gè)破碎單元；

 ③前2輥?zhàn)油?，?輥?zhàn)油?，但?輥?zhàn)优c后2輥?zhàn)臃聪颉?/span>

（待續(xù)）

作者：劉仁德

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