Folax824S型篦冷機改造

1 前言
　　

福建水泥股份有限公司煉石水泥廠(原福建省順昌水泥廠)于1988年8月建成投產(chǎn)。熟料冷卻選用了丹麥FLS公司的Folax824S型篦冷機，回轉窯的達標達產(chǎn)以后，特別是1998年4月對分解爐進行了改造，窯產(chǎn)量超過2100t/d，篦冷機冷卻能力不足和一些設計缺陷便充分暴露出來。為解決矛盾，于2001年4月我廠5＃窯結合無煙煤燃燒技術改造,將原篦冷機的第一段篦床改為高效節(jié)能的充氣梁控制流篦床(由南京水泥工業(yè)設計研究院提交改造方案)，經(jīng)過一年多的運轉實踐證明，該機的改造雖有曲折，但最終還是取得了較為滿意的效果。本文詳細介紹篦冷機的主要改造內(nèi)容、出現(xiàn)的問題、解決措施及改造效果。

2　原篦冷機存在的問題
　

　我廠的Folax824S型篦冷機實際上是丹麥FLS公司第二代厚料層操作推動式篦冷機，篦床寬3.2m、長23m，篦床有效面積為64.4m2，分三段傳動，沖程為125mm，生產(chǎn)能力為2000t/d。存在的問題主要有：
　　

(1)第一排篦板為固定篦板，當窯操作出現(xiàn)波動，煤粉沒有完全燃燒，熟料煅燒結粒不佳時，容易在窯口堆積“雪人”。且有時不易清除，越積越大，容易造成前端幾排篦板燒壞。
　　

(2)出料溫度高，通常在100℃左右，經(jīng)常伴有紅料，有時篦床甚至出現(xiàn)“紅河”現(xiàn)象，導致篦板磨損快，使用壽命短，有時還會燒壞篦板，經(jīng)常需要更換大量篦板和側板，表1為改造前篦板及側板更換記錄。
　　

(3)風室間存在漏風、串風現(xiàn)象，密封效果差，如果損壞的篦板和側板由于某些原因沒有及時更換，漏料及漏風現(xiàn)象就會變得愈加嚴重，進一步降低冷卻效果，造成其它篦板、側板的損壞，加劇篦下支承滾輪、導向輪、各部軸承，甚至橫梁的損壞，帶來一系列的機械故障，對設備運轉率造成較大影響。
　　

(4)熱效率低，據(jù)南京水泥工業(yè)設計研究院測定，不足60％，且二、三次風溫低，分別為950℃和800℃左右，無法滿足窯和分解爐的無煙煤燃燒條件，南方豐富且廉價的無煙煤資源得不到利用，使熟料成本居高不下。

3　主要改造內(nèi)容
　　

本次改造兼顧投資和工期，經(jīng)南京水泥工業(yè)設計研究院論證，只要將第一段篦床改為高效節(jié)能的充氣梁控制流篦床，而第二、三段篦床及相應的冷卻風機等均保持原狀，即能滿足燃燒100％無煙煤和日產(chǎn)2200t熟料的生產(chǎn)要求。這種第三代充氣梁控制流篦床的工作原理為：出窯的熾熱熟料(1300℃～1500℃)落入篦冷機后，在篦床頭部采用新型控制流高阻凹槽篦板對熟料進行快速急冷，這種冷卻方式與傳統(tǒng)篦冷機差別較大。其中固定篦板的冷卻空氣是通過風機、各支管、支管風量調(diào)節(jié)閥、固定充氣橫梁到各固定篦板；而活動篦板的冷卻空氣是通過風機、各支管、支管風量調(diào)節(jié)閥、撓性活動金屬軟管、活動充氣縱梁、活動空氣橫梁，最終到達各活動篦板。通過上述供氣系統(tǒng)，篦床上各活動、固定篦板在不同區(qū)域劃分為一組一組供氣(特別是粗細不同區(qū)域)，冷卻風由各支管風門調(diào)節(jié)閥得到合理而細致的調(diào)節(jié)控制，能更有效地克服熟料粒度變化及粗細料離析帶來的影響，冷卻風分布更加均勻，確保熟料的充分冷卻和出料溫度的降低。具體的改造內(nèi)容有：
　　

(1)篦板及護板改造
　　

將原篦板、護板改造為新型控制流篦板及新型護板，篦板的有效面積基本保持不變，但篦板的排列方式及數(shù)量進行了調(diào)整，數(shù)量由原來的58塊增加到69塊，改造前后的篦板排列見圖1。篦板安裝形式采用傾斜式設計，篦板面與水平面夾角為10°，以限制料堆的高度，有利于熟料的輸送。另外在篦床的頭部增加了一排活動篦板，這樣第一排篦板就由原固定式改為活動式，可以防止在落料點形成死料、不易堆積“雪人”。
　　

南京院開發(fā)的高阻控制流篦板是由篦板體和兩塊導板焊接在一起構成，其表面為一凹槽，每塊篦板有四條狹長型篦縫，篦縫長寬尺寸為330×4mm，篦板結構見圖2。篦板阻力經(jīng)冷態(tài)測定在3500Pa以上，高壓空氣經(jīng)篦縫由水平偏下方向噴出，速度很快，因此能對篦床上的熟料進行再分配，有效地克服熟料粒度變化及粗細料離析的影響，使冷卻空氣分布更加均勻，確保熟料充分的冷卻和出料溫度的降低。凹槽面也得到有效冷卻，且槽內(nèi)填滿的熟料減少了篦板面的直接磨損，成倍的延長了篦板的使用壽命。
　　

(2)活動框架的改造
　　

廢棄原活動框架(兩縱六橫)，以新型的充氣式活動框架(兩縱七橫)代之，兩根活動縱梁通過撓性活動金屬軟管(共七根)與篦床底部的固定風管聯(lián)結，該金屬軟管為充氣梁技術的關鍵部件，采用了特殊設計，即可伸縮又能偏轉；即要耐溫又要耐磨，主要零件材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti，以確保活動縱梁與底部固定風管聯(lián)結、密封安全可靠。
　　

(3)固定框架的改造
　　固定框架保留了原底部框架，最大限度地利用原構件。本次改造除更換6根固定充氣橫梁外，還更換了中心縱梁和各部支承梁等構件。
　　

(4)殼體改造
　　對上部殼體進行了局部改造，而下部殼體則全部進行了更新。
　　

(5)傳動裝置改造
　　由于篦床軌跡由原水平往復運動改為傾斜向上10°的往復運動，因此電機功率放大到30kW，且調(diào)速方式也由直流調(diào)速改為變頻調(diào)速，改造前后的性能參數(shù)見表2。
　　

(6)潤滑系統(tǒng)改造
　　由于一段篦床傳動裝置及活動篦床頭部進行了徹底改造，潤滑點變化大、數(shù)量增加，因此，一段篦床增加了一套單獨的潤滑系統(tǒng)(二、三床仍使用原潤滑系統(tǒng))。
　　

(7)增加四個重錘鎖風閥
　　一段篦床底部有四個灰斗，每個灰斗配置一個氣動卸料閥鎖風，定時卸料。由于灰斗受局部高溫影響電磁閥容易損壞，故障率高，為確保鎖風效果，在氣動卸料閥下方的下料管上又增加了一道單層單門重錘鎖風閥。
　　

(8)增加8臺冷卻、密封風機
　　

由于冷卻原理的本質(zhì)變化，一段篦床原有4臺冷卻風機全部廢棄，最初的改造方案新增了7臺風機，其中1臺用于頭部風室密封，經(jīng)過一段時間運轉，發(fā)現(xiàn)這臺“密封”風機選型太小，無法確保篦下壓力起到有效的密封作用，造成頻繁漏料降低篦板使用壽命。為避免浪費和長時間的停產(chǎn)，利用定檢機會在頭部風室再增加1臺同規(guī)格的“密封”風機，因此總共增加了8臺風機。改造前后的風機配置見表3和表4。

4　改造效果
　　

(1)解決了“雪人”堆積問題
　　

改造后的篦冷機已運行1年多時間，生產(chǎn)熟料63萬t。在此期間沒有再出現(xiàn)堆“雪人”現(xiàn)象，原篦冷機進料端配置的3臺法國進口“愛肖克”空氣炮已拆到新生產(chǎn)線使用，為新生產(chǎn)線的建設節(jié)省10多萬元投資。
　　

(2)提高了二、三次風溫
　　

改造之后，二次風溫為1100℃左右，三次風溫為960℃左右，提高幅度接近20％，為5＃窯改燃無煙煤創(chuàng)造了條件。目前無煙煤使用量已達70％，運到我廠的無煙煤價格每噸比煙煤低50元左右，以年用量14萬t計，未計二、三次風溫提高燒成系統(tǒng)熱耗降低的節(jié)煤量，每年燒無煙煤一項就可為廠里節(jié)約成本700萬元左右。
　　

(3)篦板、側板的使用壽命延長，配件費用減少，維修工作量降低
　　一床改為控制流篦板之后，一方面由于新篦板為凹槽結構，避免了熟料與篦板面的直接接觸，磨損量降低到很低的水平；另一方面，篦板面得到充分的冷卻，溫度降低，也使磨損減少，篦板燒壞的可能性降低。以表1篦板、側板的年均消耗量保守地減半估算，年配件費用可節(jié)省8萬元以上，且維修工作量降低，不再需要冒著被高溫熟料燙傷的危險進行搶修了。
　　

(4)出料溫度及廢氣溫度降低
　　

近幾個月窯產(chǎn)量已穩(wěn)定在2100t/d以上，經(jīng)多次測定出料溫度均為50℃左右，很少超過70℃，有利于熟料輸送和儲存，延長了后續(xù)設備的使用壽命。另外進入電收塵器廢氣溫度也由270℃左右降低到200℃以下，避免了極板的變形損壞，提高了電收塵器的收塵效果，實現(xiàn)達標排放。

5　存在的問題及解決措施
　　

(1)控制流篦板損壞
　　

改造投產(chǎn)后的最初幾個月內(nèi)，頭幾排控制流篦板、端護板及側板出現(xiàn)過幾次因高溫而產(chǎn)生的變形、磨損和開裂現(xiàn)象。經(jīng)過對篦板材質(zhì)取樣化驗和分析后發(fā)現(xiàn)，除篦板材質(zhì)中最關鍵的Ni元素的含量嚴重偏低外，重要的原因是密封風機(0號)選型偏小，密封空氣無法托住經(jīng)篦板之間縫隙下落的高溫細顆粒物料，通過觀察孔可以看到大量細紅料落入灰斗，因此，我們利用小修機會在頭部風室增加1臺密封風機(01號)，加大風量，保證了密封壓力。同時，更換化學成分能達到設計要求的篦板，從而解決了漏料和篦板早期失效問題。
　　

(2)傳動裝置電機選型偏小
　　

最初的改造方案，一床電機功率僅為22kW，投運后經(jīng)常出現(xiàn)過載跳?，F(xiàn)象，且有時不能啟動，也導致了篦板的燒壞，影響正常生產(chǎn)。重新核算后又將電機功率加大到30kW，并更換能力相當?shù)臏p速機和變頻器。
　　

(3)沒有攝像頭，料層厚度難于控制
　　

最初的方案沒有安裝高溫攝像頭來監(jiān)控料厚，操作員在黑暗中摸索了一段時間仍不得要領，因此在更換傳動裝置的同時，安裝了攝像頭，才使料層厚度得到有效的控制、調(diào)整。
　　

(4)風機配置不合理，今后仍需整改
　　

經(jīng)過一段曲折和再改造之后，終于使篦冷機能穩(wěn)定運行，達到提高二、三次風溫，降低出料溫度，延長篦板使用壽命的目的。但從表3、表4不難看出，改造后的總風量稍大于改造前的設計值，即使扣除又增加的1臺01號密封風機，總風量仍然很大，從標定值冷卻風量為2.8Nm3/kgc1.來看，有悖于充氣梁控制流篦床減少熟料冷卻風用量的改造初衷，不利用二、三次風溫的大幅提高，從改造后的儀表顯示值可以看出二、三次風溫確實提高了，但熱效率仍然偏低，未達到令人滿意的效果。
　　

因此，下一步我們打算再采購1臺合適的風機，以替代原2臺密封風機(0號及01號)，對風量過剩嚴重的1號、2號、5號風機也進行調(diào)整，以降低用風量和電耗，進一步提高二、三次風溫，使冷卻機改造后真正發(fā)揮其高效節(jié)能的優(yōu)勢。