為百洞口冷卻機(jī)改造

孫 云，錢旺龍

(南京西普水泥工程集團(tuán)有限公司，南京 211100)

湖南為百洞口4 000 t/d熟料生產(chǎn)線是我們公司一條總包項(xiàng)目，自從2015年以來運(yùn)行比較順利和穩(wěn)定，正常產(chǎn)量超出計(jì)劃，又因原料更換為易磨性良好的物料，2019年再次應(yīng)業(yè)主邀請(qǐng)，對(duì)此生產(chǎn)線進(jìn)行提產(chǎn)改造，計(jì)劃產(chǎn)量提高25%左右。我司對(duì)整條生產(chǎn)線進(jìn)行重新分析、計(jì)算，對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)考核，于2019年初對(duì)冷卻機(jī)進(jìn)行了方案的設(shè)計(jì)與改造。該文介紹了冷卻機(jī)的改造過程，改造后達(dá)到5 000 t/d(最大5 200 t/d)。

1 改造前冷卻機(jī)參數(shù)及存在的問題

1)原冷卻機(jī)實(shí)際產(chǎn)量峰值已經(jīng)到達(dá)4 800 t/d，但是原始設(shè)計(jì)產(chǎn)量為4 000 t/d。

2)液壓缸推動(dòng)頻率已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)上限7次(原始設(shè)計(jì)1～7次)。

3)活動(dòng)篦床料層部分厚度在1 000 mm以上，超過設(shè)計(jì)要求(正常設(shè)計(jì)控制在700 mm左右)。

4)熟料破碎機(jī)破碎后出現(xiàn)大面積的紅料，篦床兩側(cè)常出現(xiàn)紅河現(xiàn)象。

5)固定篦床風(fēng)壓較低，活動(dòng)篦床二、三、四風(fēng)室細(xì)料側(cè)風(fēng)壓過高。

6)熟料出料溫度過高，經(jīng)常超過100 ℃。

2 技改需要解決的幾個(gè)問題

1)為了提高固定篦床的熱回收效率和冷卻效果，需提高熟料熱交換時(shí)間，即增加固定篦床的料層厚度。

2)增加部分風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量，重新劃分固定篦床的供風(fēng)區(qū)域，合理地供風(fēng)，滿足提產(chǎn)后的冷卻能力。增加窯系統(tǒng)的二、三次風(fēng)溫，保證熟料冷卻溫度。

3)增加篦床推動(dòng)頻率，合理地控制篦床料層厚度，提高運(yùn)動(dòng)篦床的輸送效率，提高冷卻機(jī)的產(chǎn)量。

3 具體改造方案

為了滿足生產(chǎn)線提產(chǎn)到5 000 t/d(最大5 200 t/d)的產(chǎn)量，進(jìn)行以下幾點(diǎn)改造措施：

1)首先對(duì)固定篦床的角度進(jìn)行一定的調(diào)整，如圖1所示。圖1 (a) 為改造前固定段的篦床角度，圖1 (b) 改造后固定段的篦床角度，將改造前的固定篦床的水平傾角15°改為12°，傾角變小后，根據(jù)熟料自重的力學(xué)分析，物料的下滑阻力加大，在物料達(dá)到平衡狀態(tài)后，固定篦床的料層堆積厚度增加后，風(fēng)室的壓力隨之增大，因物料的堆積厚度增加，所需的風(fēng)機(jī)風(fēng)量及風(fēng)壓必須加大，才能滿足現(xiàn)有料層厚度的冷卻，這樣有效改善固定段的熟料驟冷，增加熟料與熱風(fēng)的熱交換時(shí)間，提高固定篦床的熱回收效率[1]。

2)針對(duì)二、三、四風(fēng)室細(xì)料側(cè)風(fēng)壓過高,熟料破碎機(jī)處出現(xiàn)大量紅料，篦床兩側(cè)都有紅河現(xiàn)象出現(xiàn)，對(duì)供風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行全面的核算和選型。

(1)優(yōu)化固定床供風(fēng)系統(tǒng)。前面已經(jīng)對(duì)固定段篦床角度進(jìn)行了調(diào)整，使料層厚度有一定的增加，又因?yàn)槔鋮s機(jī)產(chǎn)量要提升到原產(chǎn)量的125%左右，所以原來的配風(fēng)系統(tǒng)既存在配風(fēng)不足，又存在配風(fēng)不均勻兩個(gè)問題，圖2 (a)為原來的風(fēng)室分布，表1可以詳細(xì)地看出改造前各個(gè)風(fēng)室對(duì)應(yīng)風(fēng)機(jī)的具體技術(shù)參數(shù)，現(xiàn)在對(duì)不同料層、各風(fēng)室具體位置的供風(fēng)做出相應(yīng)的調(diào)整。因熟料從窯出口流入冷卻機(jī)時(shí)，物流伴隨窯的轉(zhuǎn)動(dòng)，細(xì)料沿著窯的旋轉(zhuǎn)方向會(huì)稍微落后粗料流入冷卻機(jī)的固定段，這樣會(huì)導(dǎo)致固定段的一側(cè)會(huì)集中更多的細(xì)料，而細(xì)料側(cè)的冷卻就需要更大風(fēng)量、更高的風(fēng)壓，而之前固定段的原F1和原F2風(fēng)機(jī)屬同風(fēng)壓、風(fēng)室供風(fēng)，易造成固定段粗細(xì)料側(cè)供風(fēng)混亂，造成運(yùn)動(dòng)篦床的紅河現(xiàn)象，冷卻效果差[2]。經(jīng)過精細(xì)的計(jì)算，我們現(xiàn)在對(duì)固定段進(jìn)行重新配風(fēng)，如圖2 (b)所示，F(xiàn)1和F2風(fēng)機(jī)不變，重新對(duì)固定段篦床進(jìn)行區(qū)域化供風(fēng)，新風(fēng)機(jī)位置如圖2 (b)，新增F1A，全壓12 000 Pa,風(fēng)量10 000 m3/h，對(duì)細(xì)料側(cè)單獨(dú)供風(fēng)，詳細(xì)的各風(fēng)機(jī)具體的技術(shù)參數(shù)表見表2，這樣很好地解決了入料口的固定段粗細(xì)料的冷卻，精細(xì)配風(fēng)，高效冷卻[3]。

(2)調(diào)整運(yùn)動(dòng)段的供風(fēng)系統(tǒng)。由于要提產(chǎn)，整個(gè)冷卻機(jī)原來的配風(fēng)量已經(jīng)不合理。因?yàn)镕3、F5、F8都處在活動(dòng)段的細(xì)料側(cè)，需要增加供風(fēng)量，現(xiàn)在用9 500 Pa、62 000 m3/h的風(fēng)機(jī)替換原風(fēng)機(jī)F3(9 500 Pa、43 000 m3/h)，用9 500 Pa、52 000 m3/h的風(fēng)機(jī)替換原風(fēng)機(jī)F5(9 000 Pa、39 000 m3/h)，用9 500 Pa、43 000 m3/h的風(fēng)機(jī)(即原F3)替換原風(fēng)機(jī)F8(8 000 Pa、36 000 m3/h)，活動(dòng)篦床其他風(fēng)機(jī)供風(fēng)不變，詳細(xì)的各個(gè)風(fēng)室的配風(fēng)量和風(fēng)壓見表2。整個(gè)配風(fēng)系統(tǒng)重新劃分，能夠滿足提產(chǎn)后的供風(fēng)，精細(xì)的配風(fēng)系統(tǒng)使得紅河現(xiàn)象基本消失，冷卻效率大大提高。

表1 原冷卻機(jī)風(fēng)機(jī)

表2 改造后冷卻機(jī)風(fēng)機(jī)

3)液壓站和電控的改造。為了滿足現(xiàn)有產(chǎn)量的輸送能力,提產(chǎn)25%左右，需要提升液壓站的能力。將原有的三用一備，詳見圖3(a)，在推程過程中泵1要控制序列1、2、3；泵2控制4、5、6；泵3控制7、8、9、10?；爻桃峙爻蹋谝慌爻蹋盒蛄?、4、7、10回程，此次回程：泵1控制序列1；泵2控制序列4；泵3同時(shí)控制序列7、10；此時(shí)是泵3流量的峰值。第二批回程：泵1控制序列2；泵2控制序列5，泵3控制序列8。第三批回程：泵1控制序列3；泵2控制序列6；泵3控制序列9。所以在第一回程過程中泵3需要同時(shí)控制序列7、10，是液壓站流量最大的時(shí)候，當(dāng)推動(dòng)頻率達(dá)到設(shè)計(jì)上限7次時(shí)，泵3一直處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)泵的壽命和安全性都是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)也是一個(gè)隱患[4]?，F(xiàn)在改成四用一備，詳見圖3(b)，即將原有的備用系統(tǒng)作為泵4接入序列9和10，重新接入一套備用系統(tǒng)，原泵3只控制序列7和8，其余同上，電氣控制系統(tǒng)也隨之做出相應(yīng)的配套改造。這樣不管在推程還是回程，對(duì)泵3的流量要求直接減半，使得泵3完全可以在安全穩(wěn)定的量程內(nèi)使用，也將最大的推動(dòng)頻率提高到9次/min，有效提高活動(dòng)篦床的輸送效率，降低了活動(dòng)篦床的料層厚度，加上前面配風(fēng)風(fēng)量的增加，細(xì)料側(cè)精細(xì)配風(fēng)，大大地提高了冷卻效率和產(chǎn)量，也有效解決了出料溫度過高的問題。

4 改造后冷卻機(jī)性能

經(jīng)過固定篦床角度的調(diào)整，風(fēng)室的重新分配，活動(dòng)篦床局部風(fēng)室配風(fēng)量、風(fēng)壓的增加，液壓驅(qū)動(dòng)能力也做出提高，產(chǎn)量可以穩(wěn)定達(dá)到5 000 t/d；產(chǎn)量5 200 t/d時(shí)保證熟料順利通過；出料溫度可以控制在100 ℃以內(nèi)；狀態(tài)穩(wěn)定良好時(shí)可以裸手觸摸熟料，冷卻效果較之前大大提高；平均二次風(fēng)溫>1 150 ℃，熱回收效率提高15%以上；二次風(fēng)和三次風(fēng)溫的提高也滿足了提產(chǎn)后窯系統(tǒng)的正常需求；液壓驅(qū)動(dòng)能力的增加，最大的推動(dòng)頻率提高到9次/min，加強(qiáng)了物料的運(yùn)輸能力，保證了活動(dòng)篦床的料層厚度在800 mm左右。

5 結(jié) 語

以上冷卻機(jī)的改造方案，在利用原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，盡可能做出最小的改造，最大效率地提高產(chǎn)量。每個(gè)改造點(diǎn)之間相輔相成，相互關(guān)聯(lián)，所以只有整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部相互匹配、融合才能到達(dá)事半功倍、資源節(jié)約的效果。滿足了業(yè)主提產(chǎn)的要求，又降低了投資改造的成本，另一方面，我們的改造工程工期也是非常的短暫，只要求停窯施工10天，為業(yè)主節(jié)約了時(shí)間成本。改造后的冷卻機(jī)一年來穩(wěn)定運(yùn)行，并且成功地達(dá)到5 000 t/d(峰值5 200 t/d)的產(chǎn)量。

2019年至今，我們相繼在此生產(chǎn)線，還對(duì)預(yù)熱器提產(chǎn)也進(jìn)行了改造，目前正在改造中。我們用“做一個(gè)工程，樹一座豐碑”的精神，幫業(yè)主帶來了切實(shí)的利益，樹立了我司在湖南為百市場(chǎng)良好的口碑和形象。