第三代篦冷機(jī)的通病分析及改進(jìn)措施

車蜀濤

伊犁青松南崗建材有限責(zé)任公司，新疆 伊犁 835100

?

第三代篦冷機(jī)的通病分析及改進(jìn)措施

車蜀濤

伊犁青松南崗建材有限責(zé)任公司，新疆 伊犁 835100

在我國(guó)水泥生產(chǎn)線上用得比較廣的是第三代充氣梁篦冷機(jī)，大多存在以下通病： 充氣梁設(shè)計(jì)加工不合理，導(dǎo)致堵塞；篦冷機(jī)急冷效果差，熟料出口溫度高，熱回收效率低；篦板梁變形、活動(dòng)框架梁變形甚至斷裂等等。根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合法國(guó)圣達(dá)瀚技術(shù)，選用急冷床、低阻力篦板、新型的密封和鎖風(fēng)配件，優(yōu)化篦冷機(jī)的配風(fēng)，提高篦冷機(jī)的單位面積冷卻效率，能徹底解決上述通病。

篦冷機(jī)通病堵塞篦板密封風(fēng)量風(fēng)壓

0　引言

篦冷機(jī)是預(yù)分解窯系統(tǒng)中的一個(gè)極其重要的設(shè)備，它是窯爐熱源的助推器，其熱效率及可靠性直接影響到生產(chǎn)線的運(yùn)轉(zhuǎn)率、熟料質(zhì)量和系統(tǒng)能耗。正如《新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)》“燒成論壇”欄目主持人齊硯勇先生所說：“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、低排放的主要矛盾集中在篦冷機(jī)、燃燒器所在的窯頭”[1]。故冷卻機(jī)的作用和重要性越來越受到重視。目前國(guó)內(nèi)第三代篦冷機(jī)在使用中有很多不盡人意的地方，針對(duì)普遍性的問題，我們進(jìn)行梳理、分析、歸納，并結(jié)合法國(guó)圣達(dá)瀚冷卻技術(shù)，提出具體的改進(jìn)措施，本文進(jìn)行總結(jié)介紹，供同行參考。

1　第三代篦冷機(jī)的通病分析

1.1充氣梁設(shè)計(jì)加工不合理，導(dǎo)致堵塞

在我國(guó)水泥生產(chǎn)線上用得比較廣的第三代充氣梁篦冷機(jī)，由于篦板與梁的配套設(shè)計(jì)上存在缺陷，或制作、安裝上達(dá)不到要求的精度等因素的制約，使得第三代充氣梁篦冷機(jī)運(yùn)行情況不盡人意。在改造中遇到最為嚴(yán)重的是充氣梁被一層一層熟料填滿之后形成了堅(jiān)硬的水泥石（見圖1），用風(fēng)鎬才能除掉。于是新建廠在了解篦冷機(jī)這一狀況后，在設(shè)備選型時(shí)就選擇比正常配套大許多，造成資金和資源的浪費(fèi)。

1.2篦冷機(jī)急冷效果差，熟料出口溫度高，熱回收效率低

篦冷機(jī)的作用一是急速冷卻熟料，改善熟料的易磨性和其他性能；二是回收高溫熟料蘊(yùn)含的熱能。但目前許多第三代篦冷機(jī)存在二次風(fēng)溫、三次風(fēng)溫低（前者850～1 000 ℃，后者700～800 ℃），熟料出口溫度高（≥180 ℃），熱回收效果和冷卻效果差、“紅河”現(xiàn)象嚴(yán)重等問題。這種現(xiàn)象的原因主要表現(xiàn)在四個(gè)方面。

圖1　充氣梁堵塞

1.2.1高溫?zé)g嚴(yán)重，篦板壽命短

充氣梁和高阻力篦板在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與風(fēng)的噴吹速度上不盡合理，起不到驟冷作用，熟料的冷卻效能降低，反而會(huì)加大篦板直接面對(duì)高溫熟料的侵襲和磨損，其壽命大大縮短，增加篦冷機(jī)的維修工作量和維修成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在水泥廠篦板的使用壽命一般可以達(dá)到1～3年，但活動(dòng)床篦板和邊護(hù)板每年大修都要全部更換，使用效果差一些的廠家，局部篦板頻繁燒損，壽命一般不會(huì)超過一個(gè)月。

1.2.2篦冷機(jī)密封差，漏風(fēng)竄風(fēng)嚴(yán)重

許多篦冷機(jī)密封材料多數(shù)還采用落后的石棉板或耐溫橡膠，運(yùn)行不久就全部損壞，風(fēng)室與風(fēng)室之間基本是相通的，不能保證各供風(fēng)單元獨(dú)立的通風(fēng)，各風(fēng)機(jī)鼓入的不同風(fēng)壓的冷卻風(fēng)在各風(fēng)室之間相互擾亂，內(nèi)耗大，有效地穿透熟料層的冷卻風(fēng)必然減小，無法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的配風(fēng)理念。嚴(yán)重時(shí)，前面的高壓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，后面的中低壓風(fēng)室的風(fēng)機(jī)不能正常啟動(dòng)，反而被吹著倒轉(zhuǎn)。另外，隨著篦冷機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單位篦床面積產(chǎn)量越來越高，料層厚度不斷增加，風(fēng)室壓力也要求增加，如果風(fēng)室密封不好，所有風(fēng)室相互串風(fēng)，分室功能和冷卻效果大大減弱。

此外，在風(fēng)室灰斗與拉鏈機(jī)或熟料輸送機(jī)之間采用電動(dòng)弧形閥卸料鎖風(fēng)，但由于其閥板和底部容易磨穿，也容易被大塊料卡住不能運(yùn)行，鎖風(fēng)效果差，所以在篦冷機(jī)下部的拉鏈機(jī)總是有正壓和“返風(fēng)”現(xiàn)象，冒灰大，環(huán)境污染大。

1.2.3冷卻風(fēng)機(jī)選型不當(dāng)，導(dǎo)致風(fēng)量和風(fēng)壓配置不合理

合適的風(fēng)量、風(fēng)壓是保證篦冷機(jī)冷卻性能的關(guān)鍵。但許多篦冷機(jī)配置的冷卻風(fēng)機(jī)還存在問題，尤其是在高溫段，風(fēng)量和風(fēng)壓明顯不足，導(dǎo)致篦冷機(jī)高溫端熱回收效果與急冷效果差。如果在高溫段熟料因風(fēng)量風(fēng)壓不足沒得到驟冷，到了中低溫段要想通過加大風(fēng)量強(qiáng)化冷卻至正常的熟料溫度基本是不可能的。

造成配風(fēng)失衡重要因素是設(shè)計(jì)時(shí)選擇風(fēng)量與風(fēng)壓均偏低，或因風(fēng)機(jī)制造質(zhì)量不足以提供足夠的風(fēng)量與風(fēng)壓，相比而言，風(fēng)壓偏低更嚴(yán)重。現(xiàn)在國(guó)際先進(jìn)的篦冷機(jī)技術(shù)，實(shí)際風(fēng)量在1.9～2.2Nm3/kg熟料之間，配置風(fēng)量在2.5～2.7 Nm3/kg熟料之間。國(guó)內(nèi)的配風(fēng)因設(shè)計(jì)單位不同，差異較大，一般在2.2 Nm3/kg熟料以上，有的為2.5 Nm3/kg熟料左右，也有超過3 Nm3/kg熟料的。關(guān)于風(fēng)壓的選擇，隨著大部分窯的增產(chǎn)、余熱發(fā)電技術(shù)的運(yùn)用以及精細(xì)化操作的需要，客觀上要求篦冷機(jī)必須采用厚料層操作，高溫端料層厚度不能低于800 mm，活動(dòng)床頭端不能低于600 mm，尾端不能低于400 mm。實(shí)際上由于窯產(chǎn)量的大幅提高，大部分廠篦床上的料層厚度也基本處于這個(gè)水平，但配置風(fēng)壓卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于相應(yīng)的料層。

1.2.4高溫變形、漏料嚴(yán)重

由于主梁和篦板梁受高溫變形，尤其是在2 500 t/d以上的篦冷機(jī)細(xì)料側(cè)篦板和側(cè)板被燒損、磨損，導(dǎo)致篦板與篦板間、篦板與側(cè)板間間隙增大，漏料嚴(yán)重，影響了其安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.3機(jī)械方面存在的問題

1.3.1傳動(dòng)方面的問題

（1）主、從動(dòng)軸容易竄軸、偏擺，運(yùn)行不平衡，抖鏈現(xiàn)象嚴(yán)重。

（2）從動(dòng)軸上加強(qiáng)槽鋼受力負(fù)載大，固定螺栓容易斷裂，有的廠也發(fā)生斷軸的現(xiàn)象，新安裝的篦冷機(jī)運(yùn)行不到兩年，從動(dòng)軸斷裂四五次。

（3）從動(dòng)軸上的動(dòng)密封裝置失效，起不到密封作用。

（4）導(dǎo)軌、自由輪與導(dǎo)向輪磨損嚴(yán)重，由于高溫熟料的沖刷，支承梁也被燒變形。

1.3.2篦板梁變形、活動(dòng)框架梁變形甚至斷裂

由于冷卻效果不好，整個(gè)床體經(jīng)受著高溫，所以篦板梁、活動(dòng)框架梁變形較多，嚴(yán)重時(shí)活動(dòng)框架梁甚至斷裂。若進(jìn)行焊接處理，反而加速了其下次斷裂事故的發(fā)生?？蚣芰鹤冃螖嗔?，與安裝精度、設(shè)計(jì)選用的材料有關(guān)。許多冷卻機(jī)因大梁的設(shè)計(jì)強(qiáng)度偏小或者制造時(shí)選材不足，強(qiáng)度富余量不夠，小型篦冷機(jī)框架梁主材一般選用槽鋼型材，實(shí)際上它的彈性變形較大，剛度不足。特別是現(xiàn)在窯操作技術(shù)的進(jìn)步，窯產(chǎn)量的大幅提高，這一問題更加嚴(yán)重。篦板梁變形，導(dǎo)致篦冷機(jī)內(nèi)部的活動(dòng)框架梁變形更嚴(yán)重，在篦冷機(jī)負(fù)荷加重后，有的廠出現(xiàn)整體篦床下沉，尤其是以前設(shè)計(jì)的1 000 t/d的篦冷機(jī)，在篦床尾端沒有設(shè)計(jì)專門的支承梁，而通過從動(dòng)軸起支承作用，往往造成從動(dòng)軸頻繁地偏擺甚至斷裂。

1.3.3熟料高溫影響后續(xù)設(shè)備安全

熟料溫度高不僅會(huì)造成篦板被燒穿，梁變形，同時(shí)它也會(huì)對(duì)熟料輸送設(shè)備、配料皮帶秤、膠帶以及水泥磨軸瓦造成了很大的安全隱患，有廠家的篦冷機(jī)后因熟料溫度高、水泥磨軸瓦溫度太高而不能連續(xù)運(yùn)行，甚至每一個(gè)半月要燒一條庫底膠帶，系統(tǒng)設(shè)備的長(zhǎng)期安全運(yùn)行受到了制約。

以上機(jī)械問題是許多第三代篦冷機(jī)的通病，嚴(yán)重困擾著維修人員，維修人員不得不重點(diǎn)防犯，每遇停窯必須檢查。這種篦冷機(jī)不僅運(yùn)行質(zhì)量不高，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，還影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率，成倍地增加了工人的維修量，也增加了設(shè)備與人員的安全隱患。

2　改進(jìn)措施

針對(duì)上述第三代篦冷機(jī)的“通病”，我們結(jié)合法國(guó)圣達(dá)瀚技術(shù)，對(duì)這些篦冷機(jī)進(jìn)行改進(jìn)和升級(jí)，均取得了顯著的收效。下面對(duì)采取的技術(shù)措施進(jìn)行介紹。

2.1利用急冷床實(shí)現(xiàn)熟料的急冷

急冷床（見圖2）是采用第四代技術(shù)的特點(diǎn)，專門為第三代充氣梁技術(shù)進(jìn)行升級(jí)改造設(shè)計(jì)的，它是一個(gè)模塊化的床體，設(shè)計(jì)獨(dú)特，無漏灰滲灰，也不會(huì)漏風(fēng)竄風(fēng)，能確保高壓風(fēng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)與實(shí)際需要去供風(fēng)，使熟料在最大溫差下進(jìn)行良好的熱交換。冷卻效率高，急冷效果好，機(jī)械可靠性高，它既兼顧了第四代篦冷機(jī)精確供風(fēng)、模塊化的優(yōu)點(diǎn)，又適合第三代篦冷機(jī)的改造，不用改變篦冷機(jī)的主體結(jié)構(gòu)，是提升第二、三代篦冷機(jī)技術(shù)檔次的最佳途徑。

應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行技改后，二、三次風(fēng)溫升高，熱回收量較一般第三代充氣梁篦冷機(jī)可增加300～500 kJ/kg熟料，篦冷機(jī)熱回收效率達(dá)78%，節(jié)能降耗顯著；在5～6年之內(nèi)不需要維護(hù)，五六年之后只需按要求更換篦板就可。

圖2　急冷床外形

2.2使用低阻力篦板延長(zhǎng)使用壽命

低阻力篦板（見圖3）表面分布著凹槽，冷卻風(fēng)是通過接近水平的篦縫進(jìn)入充滿熟料的凹槽，然后通過滯留在槽內(nèi)的熟料間隙朝著熟料的前進(jìn)方向噴吹，不易堵料，不會(huì)出現(xiàn)被“吹穿”和風(fēng)“短路”的現(xiàn)象。篦面通風(fēng)冷卻均勻，磨損小，且不易堆雪人，漏料很少，加之篦板經(jīng)特殊熱處理，其壽命在高溫段長(zhǎng)達(dá)5年以上，中低溫段長(zhǎng)達(dá)4年，全面地提高了整機(jī)乃至窯系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率。

圖3　低阻力篦板的外形

2.3優(yōu)化篦冷機(jī)的配風(fēng)設(shè)計(jì)方案

在篦床的高溫區(qū)配置合適風(fēng)量風(fēng)壓的冷卻風(fēng)是保證對(duì)熟料急冷的關(guān)鍵。風(fēng)量取決于料量、料溫；壓力取決于管路系統(tǒng)阻力、篦板阻力、料層阻力以及來料的波動(dòng)。

優(yōu)化配風(fēng)后，高溫熟料離開前端固定床時(shí)，熟料的顏色已經(jīng)由白色變成了暗紅色和黑色，再經(jīng)過20多分鐘活動(dòng)床上的慢冷過程后，最終達(dá)到出篦冷機(jī)熟料溫度小于65 ℃+環(huán)境溫度。

2.4采用新型的密封和鎖風(fēng)配件解決漏風(fēng)

為了保證各冷卻風(fēng)室的氣密性，目前將“氣動(dòng)雙重鎖風(fēng)閥”（見圖4）技術(shù)用于風(fēng)室與拉鏈機(jī)之間的密封，可以徹底解決漏風(fēng)問題。同時(shí)采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口的“金屬絲柔性密封材料” （見圖5）用于風(fēng)室與風(fēng)室之間的密封，徹底解決篦冷機(jī)里面竄風(fēng)、漏風(fēng)等致命問題，使風(fēng)室的分隔效果與高壓風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理相匹配，而且每個(gè)風(fēng)室可以靈便獨(dú)立調(diào)節(jié)風(fēng)壓和風(fēng)量。

圖4　氣動(dòng)雙重鎖風(fēng)閥外形

圖5　金屬絲柔性密封效果

2.5改造提高篦冷機(jī)的單位面積冷卻效率

可在保持篦冷機(jī)的主體框架結(jié)構(gòu)不變的前提下，對(duì)篦冷機(jī)內(nèi)部實(shí)施改造，改造篦床與篦板的結(jié)構(gòu)與配置，達(dá)到均料與均風(fēng)以及急冷的效果，解決冷卻效能的瓶頸問題，改造成本低，性價(jià)比高。

3　改造后的效果對(duì)比

改造后取得了顯著效果，主要體現(xiàn)在節(jié)能降耗、提高產(chǎn)量和質(zhì)量、提高機(jī)械的可靠性、提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率、降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用等方面。效果對(duì)比見表1。

表1　改造前后生產(chǎn)情況對(duì)比

4　結(jié)束語

根據(jù)我國(guó)水泥生產(chǎn)線上用得比較廣的第三代充氣梁篦冷機(jī)的通病，有針對(duì)性地選用急冷床、低阻力篦板、新型的密封和鎖風(fēng)配件，優(yōu)化篦冷機(jī)的配風(fēng)，提高篦冷機(jī)的單位面積冷卻效率。實(shí)踐證明，采用這些技術(shù)對(duì)第三代充氣梁篦冷機(jī)進(jìn)行改造，是較好的投資少、見效快的方法。

TQ172.622.4

B

1008-0473(2016)03-0028-04DOI編碼：10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.03.005

2016-02-20）

[1] 齊硯勇. 欄目寄語[J]. 新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào), 2016(02): 42.