篦冷机换代改造的效果分析

引言

某公司熟料一分厂5000t/d生产线于2007年配置第三代篦冷机。经过10多年的运行，设备老化，故障率逐渐增高，维护量加大；提产时出篦冷机熟料温度高；二、三次风温低，热回收效率低。这种状况与当前先进的熟料烧成指标相比，明显落后。公司决定对该冷却机进行升级换代改造。

一、存在的问题

(1)原第三代篦冷机篦床面积为121.2m2，冷却面积较小，仅能满足熟料5300t/d的需要。如进一步提高产量，出篦冷机熟料温度超过90℃，对下游设备造成设备隐患。该篦冷机已无法满足提产需要，是整个生产线的瓶颈。

(2)该篦冷机故障率高，备件消耗量大。每年会因篦冷机故障导致被迫停窑数次，维护检修工作量大，特别是高温段篦板、固定梁和活动梁需定期更换维护；锤式破碎机锤头、反击板损耗大，破大块能力差，经常出现大料块卡死锤破的情况，造成回转窑停机。每年检修和备件费用总计100万元左右。

(3)由于该公司第三代篦冷机为充气梁冷却系统，热回收效率低，正常控制一段料层二次风温在980～1030℃，三次风温在800～850℃，平均吨熟料标煤耗110kg。

二、选用第四代CB型篦冷机

公司选用了第四代篦冷机(型号为CB16×50带中置辊破iHRB416，具体参数见表1)替换原篦冷机，其特点如下：

表1 焦作千业第四代篦冷机主要参数

(1)每一列采用独立的液压驱动，运行可靠性极高，有效减少回转窑因篦冷机故障引起的非正常停机次数。

(2)熟料热量回收效果好，一般高于75％，有效避免了出料温度高的现象。

(3)十字棒型推料设备推送物料，推料效果好，设备损耗小，维护量不大。

(4)模块化篦床，篦板不随推料设备移动，相对静态的熟料层保护篦板避免篦板过热及磨损，损耗小，篦板维护量不大。

(5)篦板为特殊密封结构，正常鼓风不会漏料，维护量低。

(6)采用自动风量调节阀，起到节能降耗的效果，能够保证生产系统的稳定性。

(7)窑口下料处设置空气炮清雪人装置，避免篦床上物料堆积不均匀。

三、调试中表现出来的优点与不足

本项目改造工程自2018年2月开始，首先对原篦冷机进行拆除，CB型第四代篦冷机安装完成后，回转窑系统于2018年3月18日点火，3月21日投料生产，3月25日余热发电系统并 ，之后根据实际运行情况逐渐加产，3月30日熟料产量稳定在5900～6000t/d。目前篦冷机运行平稳正常，各项指标都优于保证指标。

3.1 优点

(1)该公司第四代篦冷机建议篦下压力控制为4500～6000Pa，结合调试情况，综合观测，二次风温、三次风温分别能保持在1100℃和900℃左右，篦下压力控制在5000～6000Pa较为合适，实际熟料料厚600～700mm，液压驱动油压在10MPa左右，低于设计 警值16MPa。

(2)相对于第三代篦冷机，运行操作方面第四代篦冷机可监控数据多：篦下压力、气室压力、液压驱动压力、十字棒温度、单列驱动位移行程及辊破扭矩等，操作员可以根据各参数综合判断篦冷机运行情况，及时作出调整。

(3)辊式破碎机相对于原锤式破碎机大块破碎能力强，不会出现大料块卡死破碎机的情况，输送辊和破碎辊每个辊的旋向可以改变，便于辊破上有铁块或其他无法破碎的物料时进行调整，不至于造成回转窑被迫停机。

(4)每一列驱动行程可以单独调整，如果某一列驱动的熟料层出现红河现象，可以通过缩短该驱动列的行程来实现；如果某一列出现故障，可以暂时停止运行此列驱动，不影响其他驱动运行，只需适当降低熟料产量，能够降低因篦冷机故障造成的窑系统停机频次。

3.2 不足

调试期间也发现几点不足：

(1)在史密斯篦冷机的标准里有个要求是生料的标准偏差不能大于1％，如果生料中直接添加粉煤灰会对生料成分影响较大，建议后期调整物料平衡，尽量不要添加粉煤灰。

(2)出料口空间小，设计考虑不周，造成熟料拉链机有空斗，建议后期改为“人”字型下料口，保证下料正常。

(3)有两台风机进风口的压力表读数不对，需要后期进行校正。

(4)回转窑换砖期间，大量窑皮进入篦冷机，体积较大的窑皮对篦冷机十字棒损耗较大，窑皮推空后多数十字棒固定楔铁出现松动，需要更换；同时体积较大的窑皮在辊破堆积过多时，辊式破碎机破碎能力下降，对大块的破碎能力不如锤式破碎机，考虑以后再进行回转窑换砖需将大块窑皮提前破碎成较小体积，也建议对辊式破碎机增加辊距可调功能。

四、效果分析

4.1 运行数据对比

为验证篦冷机改造效果，该公司和某公司一起对投产以来的运行数据(统计数据是以2018年3月30日至4月1日72小时的实际数据为准)进行标定、评估(见表2)，并以上年同期(2017年4月)全月的运行数据做为基准，对比运行情况。

表2 改造前后实际运行数据对比

从表2可以看出：熟料产量提高612.6t/d，篦冷机单位工序耗电量降低2.31kWh/t.cl，单位余热发电量提高6kWh/t.cl，每吨熟料多发电8.31kWh，标准煤耗降低2.12kgce/t.cl。

4.2 出篦冷机熟料温度对比

按照合同约定，出篦冷机熟料温度≤环境温度+65℃。

采用热电偶测温法对篦冷机出口熟料温度进行测量计算，每8h对出篦冷机熟料的温度进行一次测量，测量时取读数的平均值做为基准。经统计，在平均环境温度25℃情况下，改造后出篦冷机实际平均熟料温度为89℃，满足下游设备的需求，是水泥生产适合的熟料温度。

4.3 热回收效率对比

根据燃料消耗量、燃料成分和窑系统氧含量等检测数据计算的三次风量和二次风量对应的篦冷机热回收效率定义如下：

式中：

Hclinker——1kg1450℃熟料的热量；

Hsee.Air——每公斤熟料随二次风返回窑内的热量；

Htert.Air——每公斤熟料随三次风返回系统的热量。

计算基准为环境温度。

通过热电偶的测量数据和回转窑系统操作信息(燃料输入、燃料分析、氧含量等)建立热平衡，确定二次、三次风的温度和风量，以环境温度为基准，计算得出篦冷机热回收效率为77.2％。

从热平衡计算结果得出，当前热回收效率大于77％。

4.4 运行收益分析

改造后实际运行效果收益如表3所示。

表3 改造后实际收益统计

五、结束语

该公司CB型第四代篦冷机改造后运行稳定，效果良好，能够满足回转窑系统提产后的熟料冷却要求，热回收效率较原篦冷机有所提高，二三次风温和窑头锅炉进口烟温都有所提高并且更加稳定，对于整个回转窑和余热发电系统都带来更好的运行效果，各项运行指标均达到要求，满足了回转窑系统的提产需要，熟料各项能耗指标降低。此改造项目达到预期目标，同时CB型第四代篦冷机较原篦冷机也有不足的地方，在以后的运行中我们将继续摸索整改，使其达到更好的运行效果。