第四代富士摩根篦冷機的生產調試

　　河南衛(wèi)輝天瑞水泥有限公司座落在河南省衛(wèi)輝市，共有兩條天津水泥工業(yè)設計研究院有限公司設計的5000t/d熟料水泥生產線。一線于2005年投料生產，二線燒成系統(tǒng)于2008年4月26日首次投料，5月31日系統(tǒng)通過了性能達標考核。

　　二線采用史密斯ATOX原料立磨，天津院最新設計的燒成窯尾系統(tǒng)，和國內首臺采用富士摩根技術生產的篦冷機。

　　該篦冷機具有熟料輸送和熱交換效率高，生產運行成本低，使用壽命長且易于維護；模塊化設計，便于施工安裝；設備高度降低，土建費用低等優(yōu)點。

　　1． 篦冷機設計參數

　　產量：6000t/d

　　最大生產能力:6250t/d

　　最小連續(xù)生產能力 5700t/d

　　平均熟料粒度 25mm

　　正常冷卻機入口溫度  1370 oC

　　出料溫度 65 oC +環(huán)境溫度

　　沖程 300mm

　　沖程次數  4~6次/分鐘

　　熟料層厚度 約550mm

　　篦床有效面積  131.4m2

　　冷卻效率  75%

　　熟料破碎機 規(guī)格:  ? 1000x3900mm, 功率90kW

　　廠家要求配置六臺冷卻風機，其設計參數如下：

　　一室風機   風量1020nm3/min,風壓7500Pa,功率192kW 1臺

　　二室風機   風量1235nm3/min,風壓6000Pa,功率186kW 1臺

　　三室風機   風量1795nm3/min,風壓5500Pa,功率247kW 1臺

　　四室風機   風量1755nm3/min,風壓5000Pa,功率220kW 1臺

　　五室風機   風量1560nm3/min,風壓4750Pa,功率186kW 1臺

　　六室風機   風量1950nm3/min,風壓4500Pa,功率220kW 1臺

　　天津院根據廠家提供的參數在設計時進行了儲備和修正，共選用九臺冷卻風機，具體參數如下：

　　一室風機   風量65683 m3/h,風壓7830Pa,功率220kW 1臺

　　二室風機   風量89095 m3/h,風壓6000Pa,功率220kW 1臺

　　三室風機   風量53850m3/h,風壓5500Pa,功率132kW 2臺

　　四室風機   風量57135m3/h,風壓5000Pa,功率110kW 2臺

　　五室風機   風量93600m3/h ,風壓4750Pa,功率200kW 1臺

　　六室風機   風量63483m3/h,風壓4500Pa,功率1320kW 2臺

　　2． 設計理念

　　1）模塊化設計。即整體篦床是由若干造型美觀的標準模塊組裝而成，每個模塊是由若干篦板和一套風量控制閥與四連桿傳動機構組成，模塊尺寸標準化，尺寸長2.0x寬0.4x高0.6m，各部件間實現最大限度通用。

　　2）入口段等動力學運動模式設計。這種設計基于物理學的摩擦定律，確保達到以下目的：

　?。╝）熟料在整個篦床上的均勻輸送，提高了入口段的熱交換效率;

　?。╞）不給雪人生根的基礎，減少了堆雪人現象。

　　3）篦板的梭式運動和四連桿機構。四連桿驅動機構完全不同于傳統(tǒng)篦冷機的熟料靠活動篦板在固定篦板上往復運動，推動熟料前進，而是梭式運動，即篦板進行往復運動時，向前推動時所有的梭式篦板整齊地向出口方向運動，返回時，將分為三組，不相鄰的三列分為一組同時返回，三組篦板按順序依此三次返回。

　　四連桿傳動支撐裝置在使用中，能夠一直提供近乎100%的直線運動軌跡，特別適合梭式篦板，不會隨部件磨損而降低精度。其循環(huán)往復直線運動靠滑動軸承轉動而來，易于密封。系統(tǒng)維護簡單，費用低廉。

　　4） 漸進式風量控制模塊：STAFF(stepped air flow function)。它包括：一個主通風管；低氣流調節(jié)管，包括活塞；高氣流調節(jié)管，包括活塞；中等氣流指示管，包括活塞；根據要求調節(jié)空氣總量的調節(jié)孔和阻尼蓋，通過位置的調節(jié)補償物料層的阻力。

　　STAFF設計的理論依據：

　　Dp=V2r/2g=(Q/A)2r/2g

　　Dp--- 通過篦板及STAFF閥的壓降，

　　V--- 篦縫風速

　　A---通風面積

　　Q--- 冷卻風量

　　r,g----均為常數，所以Q與AxDp1/2成正比例關系。

　　由上面公式可以看出，要獲得一定的冷卻風量，與篦床的通風面積有關。對于帶STAFF的篦板來說，篦板的通風面積是固定的，因此冷卻風量與STAFF的通風面積有關。由下圖可以看出，STAFF的通風面積包括：一個主通風管、三個帶活塞的氣流調節(jié)管、一個扇形氣流調節(jié)孔。當篦床上熟料層阻力較大、冷卻風較小時，氣流調節(jié)管中的活塞自動下落，使篦床阻力下降，增加了冷卻風量；而當篦床上熟料層阻力較小、冷卻風量較大時，氣流調節(jié)管中的活塞自動上升，使篦床阻力上升，減小了冷卻風量，從而達到冷卻風量恒定。

　　根據篦板阻力對空氣分配作用關系如下：

　　Vg/Vf=(Rf+Rr)/(Rg+Rr)=(500+100)/(200+400)=1/1

　　其中：Rr---粗粒阻力；

　　Rf---細粒阻力

　　Vf---通過細粒冷卻風速

　　Vg---通過粗粒冷卻風速

　　Rr---篦板阻力

　　其中：STAFF閥的阻力為Rr,可以在0~400mmH2O之間自動調節(jié)，根據熟料層進行補償。通過阻力的變化可以調節(jié)粗料側和細料側的阻力比，使得熟料層加篦板阻力維持恒定，達到冷卻空氣在料層上均勻分配的最佳狀態(tài)。

　　在活動篦板部分，每個篦板上都配有面積為400x400mm的STAFF，在入口固定端布滿了400x275mm的STAFF。

　　在實際生產中，還可以通過調節(jié)空氣總量，以及阻尼蓋的傾斜角度，來調整篦床的通風量，滿足燒成系統(tǒng)的需要。

　　5）普通鋼材質的平段用篦板

　　除了在高溫固定段采用耐熱鋼鑄造的耐高溫篦板外，之所以能在做梭式運動的平段篦板使用普通材質的篦板，主要是由于橫槽高效氣流分布式篦板能容納一部分經過冷卻的熟料，減輕了對篦板的高溫燒灼及磨損。每塊篦板配置高度80mm耐熱鋼擋板，確保在接近篦板的最下面形成一層向輸送方向緩慢移動冷的薄的熟料墊層，使每塊篦板上熟料的料層厚度多達標80mm。

　　6）液壓站控制系統(tǒng)：設計一套液壓傳動機構，活動篦床僅為一段，只有一個篦速。這種全篦床的料層厚度一致性，使高溫段厚料層操作的同時，要求低溫段料層適當減薄就不可能；反之，為了適應低溫段料層不要太厚，高溫段的料層就不可能太厚。

　　3． 工作原理

　　冷卻機進口的固定端，為臺階式、橫縱向各布置十塊與水平方向有一定夾角的低阻力篦板。配合風量控制閥，形成了獨有的等動力入口。由窯口落下的熟料，在物料壓力和重力作用下，在篦板的料墊上向前滑動并鋪開。該系統(tǒng)將熟料收集到有凹槽的篦板盒內，水平噴射氣流在熟料所有孔隙中產生均勻等速而緩和的向上氣流，流態(tài)化細粉被吹到熟料層表面，使它們既不會循環(huán)向下而對篦板磨損，也不會滯留在粗料孔隙中影響空氣流動，所獲得的熟料層分布均勻，避免氣流短路。

　　冷卻機的傳動是水平的，通過水平穿梭篦板的往復式運動，保證熟料的均勻分布。

　　整個篦床采用迷宮式密封，不會產生漏料現象，故不設灰斗和拉鏈機。

　　冷卻機廢氣管到上設置了噴水降溫系統(tǒng)。

　　4． 調試使用情況

　　衛(wèi)輝天瑞水泥有限公司二線燒成系統(tǒng)于4月26日首次投料。

　　4月27日發(fā)現篦板下各風室液壓缸多處接頭漏油, 此時減料，不減風，打開篦下風室人孔門，人工進入篦下風室緊固接頭。原因是油管路布置過急，軟管隨作篦板來回移動造成了接頭的滴漏。之后所有相同部位接頭壓緊緊固,效果顯著。

　　剛開始投料時堆起了雪人。之后在篦冷機落料易堆雪人側增設了人孔門，以便清理。

　　隨著投料的逐漸加大,篦速的給定也由原來的5次/分提至最高速6次/分。篦速反饋初期跟不上,總是徘徊在5次/分以下。現場只得增開一臺液壓泵,效果不明顯,反饋仍在5.5次/分以下。廠家在中控運行畫面增設了篦冷機液壓系統(tǒng)壓力顯示，通過壓力反映運行中阻力的大小,可以粗略判斷料床厚度。為防止壓床，只得采取了減料措施。篦下風壓或液壓壓力若短時內過高時，現場人工手動同步推動換向閥，來快速推出篦床上面的物料。

　　30日五室下液壓缸掉,液壓缸底座緊固螺栓松動,螺帽沒有加止退墊圈,松動后造成活塞軸彎曲,進行了更換。之后對所有液壓缸底座緊固螺栓進行了更換,底座進行了加固。

　　上述幾天的運行，篦冷機液壓泵都是開了三臺，液壓油溫高達70 oC。后增設了四臺軸流風機吹油箱散熱,效果不明顯。

　　這段時間的操作，明顯感覺一室易積料,十排固定篦板偏多,斜度偏小,出窯熟料易結大塊且不易走,操作時需不斷開空氣炮清堵。

　　5月10號，借助停窯機會，對篦冷機進行了檢修與改造。為了避免兩臺的風機在料層厚篦下壓力高時，互相頂風現象的發(fā)生，即一臺工作電流高，另一臺工作電流低，三室篦下風室加隔墻隔開。增設四、六室人孔門。對液壓行程進行了調整,由原來的245mm縮到210mm,目的是防止運動中的慣性碰撞。繼續(xù)對缸底座進行加固。更換了部分液桿防塵護罩,處理了部分干油管。對觀察窗部分玻璃進行了更換,由普通玻璃換為鋼化玻璃,加開了一些觀察窗,增設了許多照明點。篦冷機攝像頭部易積灰處增設了壓縮空風吹掃裝置。

　　5月13日開始投料，液壓壓力在9MPa-11MPa之間。風室壓力還較高。三室隔開后有點效果但不明顯,在篦下風壓達到7000Pa時, 兩臺風機運行電流由原來相差50A，降為30A，解決了其中一臺風機跳停后難以再起動現象的發(fā)生。這可能是增加隔墻時沒有增設密封條的原因,相互還有些竄風。

　　13日開始后兩天內，先后三臺液壓泵出口過濾器殼體開裂。起初，中控室發(fā)現液壓力低,反饋略低于給定,但現場發(fā)現地溝里面已流滿油,箱內油位遠遠不足,損失將近七桶液壓油。對三個過濾器進行了更換。之后電氣又專門做了液位油位報警，運行時油位指示進入中控室篦冷機畫面。廠家又重新對系統(tǒng)壓力做了標定,出泵壓力由21MPa改為18MPa,同時調分配比例閥處壓力略高于出泵壓力,從而保正了分配比例閥體的安全運轉。此時開兩臺泵完全可以滿足生產要求,篦速給定6次/分基本不動，反饋也能跟上。

　　但當窯投料到340t/h時，冷卻機開始出現大片紅料、冷卻效果較差。紅料一般出現在冷卻機兩側。起初認為是兩側下面兩列扇型閥開度25％，偏小，因為其它八列扇型閥開度均為50％。停機后將兩側下面扇型閥開度調為50％，效果仍不明顯。其它部位也有紅料,一般為大塊紅料。

　　這段時間，停窯時進入冷卻機檢查，發(fā)現部分活動篦板的擋料板變形。原因是當窯內有大塊或掉窯皮時，由于篦板以不同的梭式往復推動熟料前行，大塊易將活動篦板的擋料板沖撞變形?，F場將部分擋料板降低了高度。

　　5月28日到5月31日，燒成系統(tǒng)通過了產量達標考核驗收，投料穩(wěn)定在370~380t/h之間，連續(xù)運轉80多個小時。達標時燒成系統(tǒng)操作畫面如下。此時紅料現象繼續(xù)存在，冷卻效果還是較差。

　　根據冷卻效果差這一現象，我們分析了原因，結合了設備廠家的意見，對冷卻機配風系統(tǒng)進行了改造。增加了三臺冷卻風機后，冷卻效果明顯，紅料現象消除，窯系統(tǒng)產量穩(wěn)定在5800t/d以上?，F場改造后的冷卻風機參數如下：

　　一室：4臺風機

　　風機型號：9-19No14D   流量：30040-42409m3/h

　　全壓：11464-9878Pa     功率：220kW

　　二室：1臺風機

　　風機型號：9-19No14D   流量：30040-42409m3/h

　　全壓：11464-9878Pa     功率：220kW

　　三室：2臺風機

　　風機型號：9-38No11.6D   流量：41041-82080m3/h

　　全壓：7578-7349Pa     功率：220kW

　　四室：2臺風機

　　風機型號：5-47No12.2D   流量：34302-64706m3/min

　　全壓：5798-4216Pa     功率：110kW

　　五室：1臺風機

　　風機型號：4-68No12.5D   流量：60179-119491m3/h

　　全壓：5382-3783Pa     功率：185kW

　　六室：2臺風機

　　風機型號：5-47No12.2D   流量：34302-64706m3/h

　　全壓：5798-4216Pa     功率：110kW

　　5． 結語

　　河南衛(wèi)輝天瑞水泥有限公司二線5000t/d燒成系統(tǒng)經過天津院調試組和廠方的共同努力，熟料產量目前穩(wěn)定運行在5800t/d以上，質量較好。冷卻機配風量的加大和液壓系統(tǒng)的技術改造后，國內首臺采用富士摩根技術生產的篦冷機，目前運行平穩(wěn)，冷卻效果較好，消除了紅料現象。

　　由天津院和丹麥FONS公司共同開發(fā)的具有自主知識產權的TCFC富士摩根技術生產的第四代穩(wěn)流步進式篦冷機技術領先，必將在水泥行業(yè)得到廣泛的應用。