TC12102篦冷机存在的问题及系统改造

  TC12102篦冷机是用于5000t/d生产线数量较多的第三代篦冷机。该篦冷机篦床为液压驱动，篦床分为三段，共有102根横梁，篦床的有效面积为119.3m²。TS厂和DX厂5000t/d生产线都采用TC12102篦冷机，随着工艺的改变和熟料产量的提高，两台篦冷机都暴露出一些问题。

  1 问题综述

  1）TS厂篦冷机个性问题

  2012年烧生活垃圾后，二、三次风温度波动大，固定床篦板易堵塞，篦冷机进料口极易堆雪人；熟料结粒不均，黄芯料严重，28d强度明显下降。2013年下半年窑台时产量提高到237.5t/h后，出篦冷机熟料温度高达220℃；当一室篦下压力达到7kPa时，一段篦床第二、三风室风机返风，高温热风烧损风机叶轮。

  2）DX厂篦冷机个性问题

  随着运行时间的延长，固定床两台风机工作电流越来越低；篦床上的红河现象严重，特别是细料侧的篦板和盲板、破碎机篦条和锤头的使用寿命都相应缩短；出篦冷机熟料温度接近200℃。

  3）TS厂与DX厂篦冷机的共性问题

  ①二、三次风温度偏低；②熟料热耗偏高，余热发电量偏低；③熟料强度偏低；熟料易磨性较差；④下道工序设备故障多，备件消耗大等。

  2 原因分析

  1）配风不够合理，多数风机工作电流远低于额定电流，风机的工作压力远低于设计压力；高温区熟料急冷严重不足。

  2）原风室之间的密封不好，形同虚设，风室之间窜风严重。

  3）篦下电动弧形阀锁风不佳，灰斗中的细粉料常出现过频排放或滞后排放现象。前者导致电动弧形阀漏风，后者造成灰斗中细粉堆积酿成设备事故。

  4）篦板之间的四个间隙控制偏大，冷却风与熟料的交换路径短路。

  3 改造措施

  1）优化篦冷机进料口

  ①将第1～6排固定梁、第7排活动梁拆除，在此位置安装 BCC新型进料口（见图1）。该新型进料口由6排固定横梁组成。

  ②在新型进料口6排横梁内安设隔板，通过篦下增设的3个风箱和1个外置的IKN调节阀，将新型进料口分成若干个供风小单元。

  ③新型进料口上篦板共计56块，为多台阶、前出风结构。

  ④在固定床上安装熟料可动装置。该装置为一套单向阀，在进料端每块篦板下方均安装该阀。单向阀由一个高压阀和一个低压阀组成，见图2。

  正常生产时，冷却风通过稳流阀，再通过低压阀进入篦板下方，从篦缝吹出，对熟料实施正常的急冷作业，此时高压阀关闭。当需要移除雪人时，通过空气炮或脉冲阀瞬间释放高压气流，高压阀被顶开，低压阀自动关闭，脉冲气流进入篦板下部受限空间，经过篦缝高速吹出，进行对雪人的冲击作业。利用每块篦板下部定时喷出的高压脉冲气流，对进料端模块之上的熟料层进行脉动毫米级移动。整个喷吹过程是在厚料层底部进行的，既不会吹穿熟料层，影响二次风温度，还会因喷出高压脉冲气流自动清扫篦缝，同时实现了脉动供风，将夹杂在熟料层中的细粉带到料层表面，促进熟料急冷。熟料可动装置用PLC控制空气炮或脉冲阀，实施自动喷吹，喷吹间隔时间可以任意调节，配有“手动”和“自动”两种控制方式。

  2）调整配风和优化篦床结构

  ①更换5台风机。新风机为圆形图框F1、F2、F3、Fg1A、Fg1B，原风机为方形图框Fg2A、Fg2B、Fg3A、Fg3B；对于篦床结构进行优化调整，见图3。

  ②对其他未更换风机进行性能改造。按风机相似理论进行计算，有针对性地提高风机的流量和压力，改造后对风机叶轮进行现场动平衡。

  ③布置在细料侧的风室风机，因其射流作用以及粗料侧熟料颗粒大、料层阻力低，导致大部分气流从粗料侧通过，使细料侧料层得不到足够的气流。为此，在细料侧风机上安装气流偏流纠正装置（见图4），显著提高了流过细料侧料层的气体流量。盲挡板与两侧立板稍高于壳体上的风机出口，盲挡板设置在篦床中心线右侧，在原检修隔板上部安装气流导向篦子。

  3）更新风室之间的密封以消除风室窜风

  采用Φ0.05mm热拔不锈钢微丝制造压实厚度10mm、宽度30mm、长度500mm的遮光微丝板刷，对活动框架穿越风室隔墙处进行重新密封，密封之后的效果见图5。

  4）更新灰斗锁风阀为窄型双层气动闸板

  篦下灰斗卸料与锁风采用的料位计与电动弧形阀组合，是第三代篦冷机的常规配置。由于料位计性能不稳定等因素，灰斗漏风是第三代篦冷机的通病之一。为此，灰斗锁风采用窄型双层气动闸板新结构（见图6），不仅能够解决卸料与锁风问题，还配备自动控制的PLC控制柜和触摸屏调节柜，实现自动控制，可以做到岗位无需人值守。该闸板的结构特点：

  ①两端无限位；

  ②10个（高强内六角螺栓）圆柱体组成高承载力旋转滑道；

  ③大储量中间段节；

  ④双金属复合耐磨闸板。

  5）严格控制篦板四个通风面积

  篦板的四个通风面积如图7所示[1]。A是铸造或焊接篦板过风孔的面积；B是篦板间的相邻间隙；C是篦板与侧板间纵向间隙；D是固定排与活动排篦板间横向间隙。这四个通风面积控制与管理不好，会造成篦板阻力下降，篦板分风不均，影响冷却风与熟料的换热效果。

  我们对这四个方面的间隙进行优化：

  ①A面积是由设计阶段决定的，冷却风流过这个面积的流量越多，我们称其为“有效风”越多，有助于促进冷却风与熟料的热交换。

  ②对篦板间的相邻间隙B，通过精密加工（断面组合铣床），控制篦板宽度公差在299±0.5mm以内。

  ③间隙C是第三代篦冷机的主要弱点之一，这个部位的篦板与侧板是长期运动于熟料颗粒和高速气流混合物中，不仅长期承受磨料磨损，还经常受到红河熟料冲击。通过消除红河，设计出可以局部更换的侧板并定期更换，有效地控制了这个间隙。

  ④对间隙D，通过精确调整横梁位置、角度、间距和标高，再利用篦板间隙调整条焊接在篦板的“鼻子”部位，使间隙D达到了最小化，见图8。

  冷却风流过篦板后三个（B、C、D）面积的流量越多，我们称其为“无效短路风”越多，越不利于冷却风与熟料换热。在这两台TC12102篦冷机改造中，非常重视这三个面积的控制，认真实施了改善性维修。

  IKN篦冷机虽然属于第三代篦冷机，但由于其具有专注于控制篦板后三个面积的独特篦床悬摆结构，因此显著地减少了无效短路风，相应地减少了单位熟料用风量。在多种篦冷机（包括第四代篦冷机）中，由于IKN的篦冷机用风量较少，销售量稳居世界前两位[2]，这是一个控制篦板后三个面积的成功案例。

  6）入口浇注料做成梯形逐步扩宽、窄而长的马蹄形（见图3）。既可以防止堆雪人，又有利于离析的粗细熟料颗粒在进料口得到预混合，然后同时向两侧下方流动，均匀散布在后续篦床全宽上。要注意防止进料口熟料仅向一侧下方流动，产生红河现象。为了防止在后墙或侧部浇注料表面堆雪人，重新优化配置了7台空气炮。

  4 改造效果

  用相同的技术手段，先后改造两台TC12102篦冷机，均达到了预期目标。改造前后主要技术经济指标对比见表1。

  1）二次风温提高110~120℃，三次风温提高70~110℃。这两个温度的显著提高，使窑头及分解炉中燃料的燃烧环境大为改观，操作者明显感觉到，遇有窑系统波动时，与以前相比，调整恢复速度相当迅速。

  2）熟料温度下降70~100℃。运行一年多结果显示：下道工序设备故障明显降低，备件消耗明显下降。

  3）TS厂熟料标准煤耗下降2kg/t，吨熟料发电量提高2.6kWh/t；DX厂熟料标准煤耗下降6kg/t，吨熟料发电量保持在原有水平。

  4）两厂熟料的3d和28d抗压强度均有所提高；因熟料易磨性改善，水泥磨台时产量有所增加。

  参考文献：

  [1]熊会思。新型干法烧成水泥熟料设备设计、制造、安装与应用[M].北京：中国建材工业出版社