Folax824S型篦冷机改造

1 前言
　　

福建水泥股份有限公司炼石水泥厂(原福建省顺昌水泥厂)于1988年8月建成投产。熟料冷却选用了丹麦FLS公司的Folax824S型篦冷机，回转窑的达标达产以后，特别是1998年4月对分解炉进行了改造，窑产量超过2100t/d，篦冷机冷却能力不足和一些设计缺陷便充分暴露出来。为解决矛盾，于2001年4月我厂5＃窑结合无烟煤燃烧技术改造,将原篦冷机的第一段篦床改为高效节能的充气梁控制流篦床(由南京水泥工业设计研究院提交改造方案)，经过一年多的运转实践证明，该机的改造虽有曲折，但最终还是取得了较为满意的效果。本文详细介绍篦冷机的主要改造内容、出现的问题、解决措施及改造效果。

2　原篦冷机存在的问题
　

　我厂的Folax824S型篦冷机实际上是丹麦FLS公司第二代厚料层操作推动式篦冷机，篦床宽3.2m、长23m，篦床有效面积为64.4m2，分三段传动，冲程为125mm，生产能力为2000t/d。存在的问题主要有：
　　

(1)第一排篦板为固定篦板，当窑操作出现波动，煤粉没有完全燃烧，熟料煅烧结粒不佳时，容易在窑口堆积“雪人”。且有时不易清除，越积越大，容易造成前端几排篦板烧坏。
　　

(2)出料温度高，通常在100℃左右，经常伴有红料，有时篦床甚至出现“红河”现象，导致篦板磨损快，使用寿命短，有时还会烧坏篦板，经常需要更换大量篦板和侧板，表1为改造前篦板及侧板更换记录。
　　

(3)风室间存在漏风、串风现象，密封效果差，如果损坏的篦板和侧板由于某些原因没有及时更换，漏料及漏风现象就会变得愈加严重，进一步降低冷却效果，造成其它篦板、侧板的损坏，加剧篦下支承滚轮、导向轮、各部轴承，甚至横梁的损坏，带来一系列的机械故障，对设备运转率造成较大影响。
　　

(4)热效率低，据南京水泥工业设计研究院测定，不足60％，且二、三次风温低，分别为950℃和800℃左右，无法满足窑和分解炉的无烟煤燃烧条件，南方丰富且廉价的无烟煤资源得不到利用，使熟料成本居高不下。

3　主要改造内容
　　

本次改造兼顾投资和工期，经南京水泥工业设计研究院论证，只要将第一段篦床改为高效节能的充气梁控制流篦床，而第二、三段篦床及相应的冷却风机等均保持原状，即能满足燃烧100％无烟煤和日产2200t熟料的生产要求。这种第三代充气梁控制流篦床的工作原理为：出窑的炽热熟料(1300℃～1500℃)落入篦冷机后，在篦床头部采用新型控制流高阻凹槽篦板对熟料进行快速急冷，这种冷却方式与传统篦冷机差别较大。其中固定篦板的冷却空气是通过风机、各支管、支管风量调节阀、固定充气横梁到各固定篦板；而活动篦板的冷却空气是通过风机、各支管、支管风量调节阀、挠性活动金属软管、活动充气纵梁、活动空气横梁，最终到达各活动篦板。通过上述供气系统，篦床上各活动、固定篦板在不同区域划分为一组一组供气(特别是粗细不同区域)，冷却风由各支管风门调节阀得到合理而细致的调节控制，能更有效地克服熟料粒度变化及粗细料离析带来的影响，冷却风分布更加均匀，确保熟料的充分冷却和出料温度的降低。具体的改造内容有：
　　

(1)篦板及护板改造
　　

将原篦板、护板改造为新型控制流篦板及新型护板，篦板的有效面积基本保持不变，但篦板的排列方式及数量进行了调整，数量由原来的58块增加到69块，改造前后的篦板排列见图1。篦板安装形式采用倾斜式设计，篦板面与水平面夹角为10°，以限制料堆的高度，有利于熟料的输送。另外在篦床的头部增加了一排活动篦板，这样第一排篦板就由原固定式改为活动式，可以防止在落料点形成死料、不易堆积“雪人”。
　　

南京院开发的高阻控制流篦板是由篦板体和两块导板焊接在一起构成，其表面为一凹槽，每块篦板有四条狭长型篦缝，篦缝长宽尺寸为330×4mm，篦板结构见图2。篦板阻力经冷态测定在3500Pa以上，高压空气经篦缝由水平偏下方向喷出，速度很快，因此能对篦床上的熟料进行再分配，有效地克服熟料粒度变化及粗细料离析的影响，使冷却空气分布更加均匀，确保熟料充分的冷却和出料温度的降低。凹槽面也得到有效冷却，且槽内填满的熟料减少了篦板面的直接磨损，成倍的延长了篦板的使用寿命。
　　

(2)活动框架的改造
　　

废弃原活动框架(两纵六横)，以新型的充气式活动框架(两纵七横)代之，两根活动纵梁通过挠性活动金属软管(共七根)与篦床底部的固定风管联结，该金属软管为充气梁技术的关键部件，采用了特殊设计，即可伸缩又能偏转；即要耐温又要耐磨，主要零件材质为1Cr18Ni9Ti，以确保活动纵梁与底部固定风管联结、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，最大限度地利用原构件。本次改造除更换6根固定充气横梁外，还更换了中心纵梁和各部支承梁等构件。
　　

(4)壳体改造
　　对上部壳体进行了局部改造，而下部壳体则全部进行了更新。
　　

(5)传动装置改造
　　由于篦床轨迹由原水平往复运动改为倾斜向上10°的往复运动，因此电机功率放大到30kW，且调速方式也由直流调速改为变频调速，改造前后的性能参数见表2。
　　

(6)润滑系统改造
　　由于一段篦床传动装置及活动篦床头部进行了彻底改造，润滑点变化大、数量增加，因此，一段篦床增加了一套单独的润滑系统(二、三床仍使用原润滑系统)。
　　

(7)增加四个重锤锁风阀
　　一段篦床底部有四个灰斗，每个灰斗配置一个气动卸料阀锁风，定时卸料。由于灰斗受局部高温影响电磁阀容易损坏，故障率高，为确保锁风效果，在气动卸料阀下方的下料管上又增加了一道单层单门重锤锁风阀。
　　

(8)增加8台冷却、密封风机
　　

由于冷却原理的本质变化，一段篦床原有4台冷却风机全部废弃，最初的改造方案新增了7台风机，其中1台用于头部风室密封，经过一段时间运转，发现这台“密封”风机选型太小，无法确保篦下压力起到有效的密封作用，造成频繁漏料降低篦板使用寿命。为避免浪费和长时间的停产，利用定检机会在头部风室再增加1台同规格的“密封”风机，因此总共增加了8台风机。改造前后的风机配置见表3和表4。

4　改造效果
　　

(1)解决了“雪人”堆积问题
　　

改造后的篦冷机已运行1年多时间，生产熟料63万t。在此期间没有再出现堆“雪人”现象，原篦冷机进料端配置的3台法国进口“爱肖克”空气炮已拆到新生产线使用，为新生产线的建设节省10多万元投资。
　　

(2)提高了二、三次风温
　　

改造之后，二次风温为1100℃左右，三次风温为960℃左右，提高幅度接近20％，为5＃窑改燃无烟煤创造了条件。目前无烟煤使用量已达70％，运到我厂的无烟煤价格每吨比烟煤低50元左右，以年用量14万t计，未计二、三次风温提高烧成系统热耗降低的节煤量，每年烧无烟煤一项就可为厂里节约成本700万元左右。
　　

(3)篦板、侧板的使用寿命延长，配件费用减少，维修工作量降低
　　一床改为控制流篦板之后，一方面由于新篦板为凹槽结构，避免了熟料与篦板面的直接接触，磨损量降低到很低的水平；另一方面，篦板面得到充分的冷却，温度降低，也使磨损减少，篦板烧坏的可能性降低。以表1篦板、侧板的年均消耗量保守地减半估算，年配件费用可节省8万元以上，且维修工作量降低，不再需要冒着被高温熟料烫伤的危险进行抢修了。
　　

(4)出料温度及废气温度降低
　　

近几个月窑产量已稳定在2100t/d以上，经多次测定出料温度均为50℃左右，很少超过70℃，有利于熟料输送和储存，延长了后续设备的使用寿命。另外进入电收尘器废气温度也由270℃左右降低到200℃以下，避免了极板的变形损坏，提高了电收尘器的收尘效果，实现达标排放。

5　存在的问题及解决措施
　　

(1)控制流篦板损坏
　　

改造投产后的最初几个月内，头几排控制流篦板、端护板及侧板出现过几次因高温而产生的变形、磨损和开裂现象。经过对篦板材质取样化验和分析后发现，除篦板材质中最关键的Ni元素的含量严重偏低外，重要的原因是密封风机(0号)选型偏小，密封空气无法托住经篦板之间缝隙下落的高温细颗粒物料，通过观察孔可以看到大量细红料落入灰斗，因此，我们利用小修机会在头部风室增加1台密封风机(01号)，加大风量，保证了密封压力。同时，更换化学成分能达到设计要求的篦板，从而解决了漏料和篦板早期失效问题。
　　

(2)传动装置电机选型偏小
　　

最初的改造方案，一床电机功率仅为22kW，投运后经常出现过载跳停现象，且有时不能启动，也导致了篦板的烧坏，影响正常生产。重新核算后又将电机功率加大到30kW，并更换能力相当的减速机和变频器。
　　

(3)没有摄像头，料层厚度难于控制
　　

最初的方案没有安装高温摄像头来监控料厚，操作员在黑暗中摸索了一段时间仍不得要领，因此在更换传动装置的同时，安装了摄像头，才使料层厚度得到有效的控制、调整。
　　

(4)风机配置不合理，今后仍需整改
　　

经过一段曲折和再改造之后，终于使篦冷机能稳定运行，达到提高二、三次风温，降低出料温度，延长篦板使用寿命的目的。但从表3、表4不难看出，改造后的总风量稍大于改造前的设计值，即使扣除又增加的1台01号密封风机，总风量仍然很大，从标定值冷却风量为2.8Nm3/kgc1.来看，有悖于充气梁控制流篦床减少熟料冷却风用量的改造初衷，不利用二、三次风温的大幅提高，从改造后的仪表显示值可以看出二、三次风温确实提高了，但热效率仍然偏低，未达到令人满意的效果。
　　

因此，下一步我们打算再采购1台合适的风机，以替代原2台密封风机(0号及01号)，对风量过剩严重的1号、2号、5号风机也进行调整，以降低用风量和电耗，进一步提高二、三次风温，使冷却机改造后真正发挥其高效节能的优势。