三代篦冷機局部改造設(shè)計方案詳解

戴軍康

合肥水泥研究設(shè)計院，安徽 合肥 230051

三代篦冷機局部改造設(shè)計方案詳解

戴軍康

合肥水泥研究設(shè)計院，安徽 合肥 230051

一臺三代篦冷機冷卻效果差，導致二次風溫低，出篦冷機熟料溫度偏高。通過對篦冷機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)和篦床的工況詳細計算，得出篦冷機固定篦床及一段的篦冷機風機的合理優(yōu)化參數(shù)。改造后，篦冷機完全適應(yīng)窯產(chǎn)量的變化，出料溫度降低；二次風溫度和三次風溫度都有明顯提高。

KID篦床系統(tǒng) 充氣梁篦板 風機風壓和風量

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，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)。該篦冷機在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)二次風溫偏低、出篦冷機熟料溫度偏高等現(xiàn)象。本文將對該篦冷機的局部改造設(shè)計進行介紹。

1 篦冷機使用現(xiàn)狀

（1）目前二次風溫偏低，一般保持在1 050 ℃左右，主要原因是固定端篦床供風系統(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、細料側(cè)供風分區(qū)，因此容易造成兩側(cè)冷卻風過多，而中間區(qū)域冷卻風不夠的現(xiàn)象，從而造成熟料在落料端固定篦床處熱交換不充分。

（2）篦冷機一段細料側(cè)紅河嚴重，熱交換效果差，直接導致出篦冷機熟料溫度偏高，在200 ℃以上，嚴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速較慢，單位面積通風量配備不足，且所配的冷卻風機壓力較低，熟料的冷卻效果差。篦冷機一段的一、二室的冷卻效果同時影響二次風溫。

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冷機風機將冷卻風通過端部周邊區(qū)供風系統(tǒng)和中心區(qū)供風系統(tǒng)吹入固定篦床。

②該篦床模塊采用多單元供風模式，每個單元配置獨立風管和調(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)風機閥門開度，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，使出窯高溫熟料驟冷，可以提高熟料的強度和易磨性。

④再加上端部周邊區(qū)供風系統(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，進入料層的冷卻風更均勻，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)適當位置增加橋板，以達到減緩兩側(cè)料速，減少“紅河”現(xiàn)象的發(fā)生，防止冷卻風在側(cè)部的短路。

表1 篦冷機固定篦床及一段風室原配置風機參數(shù)

（4）篦冷機一段風機壓頭整體偏低，還有一段篦床單位面積上通風量不足（見表1原風機配置，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風機的壓頭和配風進行優(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機新的風機參數(shù)并考慮實際情況最終選定，根據(jù)風機最終選定的參數(shù)對原配風機進行相應(yīng)的更換。

3 風機參數(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，通風面積為10條130 mm×4 mm和4條102 mm×4 mm組成，通風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，通風面積有三處共計950 mm×5 mm，通風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）原一段風室所使用的篦板不變，尺寸也是420 mm×298 mm，如圖4所示，通風面積為10條 130 mm×4 mm，通風面積占整個篦板面積的4.15%。

3.2 透過熟料層風速Vi的確定[2][3]

根據(jù)有關(guān)資料介紹，當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，依此類推各風室風速Vi。

圖4 原一段風室所使用篦板

3.3 各風室風量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 風機風壓的確定

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%，而篦板通風口的風速為V通孔=Vi÷篦板通風面積百分比。

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 篦冷機固定篦床及一段風室風機參數(shù)及通風情況

3.6 風機風壓的計算

風機風壓依據(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 最終風機參數(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)場原配置風機的利用問題，風機參數(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，篦冷機完全適應(yīng)窯產(chǎn)量的變化，出料溫度降低；二次風溫度和三次風溫度都有明顯提高。改造前后篦冷機性能變化指標見表6。

表3 篦冷機固定篦床及一段風室的篦板阻力

表5 篦冷機固定篦床及一段風室風機參數(shù)選定

表4 篦冷機固定篦床及一段風室的風機風壓

表6 改造前后篦冷機性能變化指標

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對熟料進行冷卻，受當時技術(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，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。當然，就該篦冷機的改造效果來說，還有空間，值得繼續(xù)努力。

[1] 董振坤. 富士摩根第四代步進式穩(wěn)流篦冷機設(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