0 前言
中材株洲水泥有限公司是中國中材股份有限公司(1893.HK)的全資子公司，隸屬于中國中材集團(tuán)，是國家重點(diǎn)扶持的大型水泥集團(tuán)之一。公司年產(chǎn)200萬t的新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，于2008年10月30日點(diǎn)火投產(chǎn)，并配套建設(shè)了9MW的純低溫余熱閃蒸發(fā)電系統(tǒng)。該生產(chǎn)線自生產(chǎn)運(yùn)行以來，燒成系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，正常投料量350～360t/h;但篦冷機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效果差，從而影響窯系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并致使余熱發(fā)電效果不理想(目前發(fā)電量僅為設(shè)計(jì)能力的55%左右)等。因此對其實(shí)施了技術(shù)改造，并獲得了滿意的技改效果。
1 篦冷機(jī)存在的主要問題
(1)篦冷機(jī)紅河現(xiàn)象頻現(xiàn)，進(jìn)而出現(xiàn)燒壞篦板、風(fēng)室漏紅料等情況，造成活動大梁、一段、二段滑動密封板、限位開關(guān)被燒壞。正常生產(chǎn)情況下，出篦冷機(jī)熟料溫度在200℃左右，熟料冷卻效率低的問題相當(dāng)嚴(yán)重。而且處理篦冷機(jī)堆“雪人”問題需要一個過程，經(jīng)常給窯系統(tǒng)的穩(wěn)定造成影響，嚴(yán)重時甚至造成停窯事故。
(2)篦冷機(jī)操作控制一段油壓7～8MPa，一室壓力為-4.4～-5.0kPa，二、三段油壓10MPa左右(最高不超12MPa)的正常范圍時，由于窯頭罩負(fù)壓偏高(-100～-200Pa)，導(dǎo)致窯頭排風(fēng)機(jī)閥門開度無法充分打開，只能控制在38%～42%，因此通過余熱發(fā)電系統(tǒng)的熱風(fēng)量過少，造成發(fā)電量嚴(yán)重偏低。
(3)篦冷機(jī)共17 臺冷卻風(fēng)機(jī)，其中一段11 臺(57.06，57.07，57.08a，57.08b，57.09a，57.09b，57.10a，57.10b，57.11，57.12，57.13)，二段3臺變頻風(fēng)機(jī)(57.14，57.15，57.16)，三段3 臺(57.17，57.18，57.19)。操作控制中，一段的57.11，57.12，57.13這三臺風(fēng)機(jī)過流，其中57.11風(fēng)機(jī)過流最為嚴(yán)重，無法全開(額定電流164A，風(fēng)門70%時電流達(dá)170A左右)運(yùn)行;二段的57.14風(fēng)機(jī)因過流不能全開，最大只能到45Hz，其余2臺風(fēng)機(jī)控制在46～50Hz;三段的三臺風(fēng)機(jī)控制在40～30Hz。篦冷機(jī)前面8臺風(fēng)機(jī)全部為9系列前向風(fēng)機(jī)。根據(jù)水泥行業(yè)多年的使用經(jīng)驗(yàn)，前向風(fēng)機(jī)存在性能曲線陡(風(fēng)量隨壓力變化顯著)、高效區(qū)間窄(風(fēng)機(jī)實(shí)際上通常在低效率下工作)等特性，不適合作為篦冷機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)。由于設(shè)計(jì)配置的篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)不合適，造成篦冷機(jī)內(nèi)部耐熱鋼部件使用周期短，停窯更換部件的事件頻發(fā)，降低了系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率，既影響產(chǎn)量，也增加了運(yùn)行成本。
(4)篦冷機(jī)篦下第八風(fēng)室框架梁托輪為箱式結(jié)構(gòu)，由于箱座與篦下室料斗落差小，物料堆積，多次因滾輪不轉(zhuǎn)造成篦床受力大，造成液壓系統(tǒng)高壓跳停和滾輪損壞，存在設(shè)備隱患。
(5)設(shè)計(jì)中在篦冷機(jī)二段偏后位置開一個口，同時為余熱發(fā)電和煤磨提供熱風(fēng)，運(yùn)行中存在“爭風(fēng)”現(xiàn)象，造成煤磨熱風(fēng)和余熱發(fā)電熱風(fēng)都不足，發(fā)電負(fù)荷偏低。
2 改造方案
為查找上述問題根源，2010年我公司邀請中材水泥各公司以及中材國際(南京)、金通靈風(fēng)機(jī)和四平風(fēng)機(jī)等單位的技術(shù)專家，通過對篦冷機(jī)系統(tǒng)及其風(fēng)機(jī)設(shè)備熱工標(biāo)定結(jié)果的研討和分析，發(fā)現(xiàn)篦冷機(jī)本身及其配套風(fēng)機(jī)均存在有較大問題;據(jù)此制定了符合實(shí)際的改造方案，且于2011年開始逐步組織技改實(shí)施。
(1)增加焊接篦板。即將相鄰兩排固定篦板間的靠近護(hù)板的一塊活動篦板改成固定的焊接篦板，且將該篦板焊接在兩塊相鄰的固定篦板上面，詳見圖1。焊接篦板處熟料不易下漏，而且可使熟料輸送速度變慢，延長冷卻時間，這樣篦床兩側(cè)的篦板和護(hù)板接觸的熟料溫度低，使篦板和護(hù)板更耐磨。
(2)將原護(hù)板改為組合式護(hù)板，這樣不需要打掉澆筑料即可實(shí)施更換耐磨板，并易于保證和易于調(diào)整護(hù)板和篦板之間的間隙符合要求，詳見圖2。這樣澆注料只需從殼體澆注到護(hù)板中間的立筋即可，即澆筑量可比原來減少75mm左右。
(3)為了解決篦冷機(jī)篦下第八風(fēng)室框架托輪積料、影響運(yùn)行的隱患，將第三段傳動主軸下的托輪改為圖3所示的傳動托輪。
(4)為解決堆雪人問題，本次改造增加了一套篦冷機(jī)推雪人處理裝置，詳見圖4。其中機(jī)械部分包含平臺、托輪、推板、托磚板、雙口板、連接板等，液壓部分含液壓站、電控箱、液壓油管、油缸、接近開關(guān)、通水管等。本裝置安裝后可將雪人推走，有效解決因雪人問題影響窯系統(tǒng)工況，避免造成停窯事故。
(5)針對部分風(fēng)機(jī)電機(jī)過流而導(dǎo)致閥門無法全開的問題，將篦冷機(jī)57.11，57.12，57.13等風(fēng)機(jī)更換成后向型風(fēng)機(jī)(更換前后對比見表1)，同時將風(fēng)機(jī)電機(jī)更換成大功率電機(jī)，以增加冷卻風(fēng)壓和風(fēng)量，從而提高篦冷機(jī)的冷卻能力。
(6)針對煤磨和余熱鍋爐爭風(fēng)問題，給篦冷機(jī)增加了煤磨取風(fēng)管道(要求閥門、膨脹節(jié)耐溫不低于400℃);對余熱發(fā)電取風(fēng)管道和AQC鍋爐進(jìn)余風(fēng)管道叉管進(jìn)行了處理，見圖5。其中：改造風(fēng)管新增閥門(Φ20000mm電動百葉閥)1臺(含平臺);改造風(fēng)管新增膨脹節(jié)有： 200000mm×208550mm×6000mm(內(nèi)襯耐熱澆注料后約500mm)，Φ200000mm × 6000mm，Φ106000mm×100500mm，Φ106000mm×6000mm(內(nèi)襯耐熱澆注料后~500mm)。
3 改造效果
(1)改造后經(jīng)過調(diào)試和近一年的運(yùn)行，篦冷機(jī)系統(tǒng)的電氣設(shè)備、風(fēng)機(jī)、耐熱鋼、耐火材料等使用正常，沒有明顯的破損現(xiàn)象;基本不再出現(xiàn)“紅河”現(xiàn)象，熟料冷卻效果有明顯改善，出料溫度降到了1500℃以下;篦冷機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況基本在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)并能夠滿足生產(chǎn)需要，所有風(fēng)機(jī)閥門開度均可達(dá)到100%;增加的推雪人裝置運(yùn)行正常，對篦冷機(jī)出現(xiàn)“雪人”現(xiàn)象能及時給以處理，為生產(chǎn)線正常運(yùn)行提供了有力保障;第八風(fēng)室框架梁托輪沒再出現(xiàn)過因?yàn)榉e料影響托輪運(yùn)行的問題;篦冷機(jī)篦板、護(hù)板等耐熱鋼備件運(yùn)行正常，未出現(xiàn)異常磨損。
(2)窯臺時達(dá)到5800t/d并實(shí)現(xiàn)了長期穩(wěn)定運(yùn)行，質(zhì)量穩(wěn)定，且比較容易操作。
(3)余熱發(fā)電窯頭鍋爐的進(jìn)氣溫度平均在280～3000℃，解決了與煤磨的“爭風(fēng)”問題，產(chǎn)汽量相比改造前有較大提高，運(yùn)行的平均負(fù)荷在700000kW/h左右，與改造前相比增加了約105000kW/h的負(fù)荷，效果明顯。
0 前言
中材株洲水泥有限公司是中國中材股份有限公司(1893.HK)的全資子公司，隸屬于中國中材集團(tuán)，是國家重點(diǎn)扶持的大型水泥集團(tuán)之一。公司年產(chǎn)200萬t的新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，于2008年10月30日點(diǎn)火投產(chǎn)，并配套建設(shè)了9MW的純低溫余熱閃蒸發(fā)電系統(tǒng)。該生產(chǎn)線自生產(chǎn)運(yùn)行以來，燒成系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，正常投料量350～360t/h;但篦冷機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效果差，從而影響窯系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并致使余熱發(fā)電效果不理想(目前發(fā)電量僅為設(shè)計(jì)能力的55%左右)等。因此對其實(shí)施了技術(shù)改造，并獲得了滿意的技改效果。
1 篦冷機(jī)存在的主要問題
(1)篦冷機(jī)紅河現(xiàn)象頻現(xiàn)，進(jìn)而出現(xiàn)燒壞篦板、風(fēng)室漏紅料等情況，造成活動大梁、一段、二段滑動密封板、限位開關(guān)被燒壞。正常生產(chǎn)情況下，出篦冷機(jī)熟料溫度在200℃左右，熟料冷卻效率低的問題相當(dāng)嚴(yán)重。而且處理篦冷機(jī)堆“雪人”問題需要一個過程，經(jīng)常給窯系統(tǒng)的穩(wěn)定造成影響，嚴(yán)重時甚至造成停窯事故。
(2)篦冷機(jī)操作控制一段油壓7～8MPa，一室壓力為-4.4～-5.0kPa，二、三段油壓10MPa左右(最高不超12MPa)的正常范圍時，由于窯頭罩負(fù)壓偏高(-100～-200Pa)，導(dǎo)致窯頭排風(fēng)機(jī)閥門開度無法充分打開，只能控制在38%～42%，因此通過余熱發(fā)電系統(tǒng)的熱風(fēng)量過少，造成發(fā)電量嚴(yán)重偏低。
(3)篦冷機(jī)共17 臺冷卻風(fēng)機(jī)，其中一段11 臺(57.06，57.07，57.08a，57.08b，57.09a，57.09b，57.10a，57.10b，57.11，57.12，57.13)，二段3臺變頻風(fēng)機(jī)(57.14，57.15，57.16)，三段3 臺(57.17，57.18，57.19)。操作控制中，一段的57.11，57.12，57.13這三臺風(fēng)機(jī)過流，其中57.11風(fēng)機(jī)過流最為嚴(yán)重，無法全開(額定電流164A，風(fēng)門70%時電流達(dá)170A左右)運(yùn)行;二段的57.14風(fēng)機(jī)因過流不能全開，最大只能到45Hz，其余2臺風(fēng)機(jī)控制在46～50Hz;三段的三臺風(fēng)機(jī)控制在40～30Hz。篦冷機(jī)前面8臺風(fēng)機(jī)全部為9系列前向風(fēng)機(jī)。根據(jù)水泥行業(yè)多年的使用經(jīng)驗(yàn)，前向風(fēng)機(jī)存在性能曲線陡(風(fēng)量隨壓力變化顯著)、高效區(qū)間窄(風(fēng)機(jī)實(shí)際上通常在低效率下工作)等特性，不適合作為篦冷機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)。由于設(shè)計(jì)配置的篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)不合適，造成篦冷機(jī)內(nèi)部耐熱鋼部件使用周期短，停窯更換部件的事件頻發(fā)，降低了系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率，既影響產(chǎn)量，也增加了運(yùn)行成本。
(4)篦冷機(jī)篦下第八風(fēng)室框架梁托輪為箱式結(jié)構(gòu)，由于箱座與篦下室料斗落差小，物料堆積，多次因滾輪不轉(zhuǎn)造成篦床受力大，造成液壓系統(tǒng)高壓跳停和滾輪損壞，存在設(shè)備隱患。
(5)設(shè)計(jì)中在篦冷機(jī)二段偏后位置開一個口，同時為余熱發(fā)電和煤磨提供熱風(fēng)，運(yùn)行中存在“爭風(fēng)”現(xiàn)象，造成煤磨熱風(fēng)和余熱發(fā)電熱風(fēng)都不足，發(fā)電負(fù)荷偏低。
2 改造方案
為查找上述問題根源，2010年我公司邀請中材水泥各公司以及中材國際(南京)、金通靈風(fēng)機(jī)和四平風(fēng)機(jī)等單位的技術(shù)專家，通過對篦冷機(jī)系統(tǒng)及其風(fēng)機(jī)設(shè)備熱工標(biāo)定結(jié)果的研討和分析，發(fā)現(xiàn)篦冷機(jī)本身及其配套風(fēng)機(jī)均存在有較大問題;據(jù)此制定了符合實(shí)際的改造方案，且于2011年開始逐步組織技改實(shí)施。
(1)增加焊接篦板。即將相鄰兩排固定篦板間的靠近護(hù)板的一塊活動篦板改成固定的焊接篦板，且將該篦板焊接在兩塊相鄰的固定篦板上面，詳見圖1。焊接篦板處熟料不易下漏，而且可使熟料輸送速度變慢，延長冷卻時間，這樣篦床兩側(cè)的篦板和護(hù)板接觸的熟料溫度低，使篦板和護(hù)板更耐磨。
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(2)將原護(hù)板改為組合式護(hù)板，這樣不需要打掉澆筑料即可實(shí)施更換耐磨板，并易于保證和易于調(diào)整護(hù)板和篦板之間的間隙符合要求，詳見圖2。這樣澆注料只需從殼體澆注到護(hù)板中間的立筋即可，即澆筑量可比原來減少75mm左右。
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(3)為了解決篦冷機(jī)篦下第八風(fēng)室框架托輪積料、影響運(yùn)行的隱患，將第三段傳動主軸下的托輪改為圖3所示的傳動托輪。
(4)為解決堆雪人問題，本次改造增加了一套篦冷機(jī)推雪人處理裝置，詳見圖4。其中機(jī)械部分包含平臺、托輪、推板、托磚板、雙口板、連接板等，液壓部分含液壓站、電控箱、液壓油管、油缸、接近開關(guān)、通水管等。本裝置安裝后可將雪人推走，有效解決因雪人問題影響窯系統(tǒng)工況，避免造成停窯事故。
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(5)針對部分風(fēng)機(jī)電機(jī)過流而導(dǎo)致閥門無法全開的問題，將篦冷機(jī)57.11，57.12，57.13等風(fēng)機(jī)更換成后向型風(fēng)機(jī)(更換前后對比見表1)，同時將風(fēng)機(jī)電機(jī)更換成大功率電機(jī)，以增加冷卻風(fēng)壓和風(fēng)量，從而提高篦冷機(jī)的冷卻能力。
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(6)針對煤磨和余熱鍋爐爭風(fēng)問題，給篦冷機(jī)增加了煤磨取風(fēng)管道(要求閥門、膨脹節(jié)耐溫不低于400℃);對余熱發(fā)電取風(fēng)管道和AQC鍋爐進(jìn)余風(fēng)管道叉管進(jìn)行了處理，見圖5。其中：改造風(fēng)管新增閥門(Φ20000mm電動百葉閥)1臺(含平臺);改造風(fēng)管新增膨脹節(jié)有： 200000mm×208550mm×6000mm(內(nèi)襯耐熱澆注料后約500mm)，Φ200000mm × 6000mm，Φ106000mm×100500mm，Φ106000mm×6000mm(內(nèi)襯耐熱澆注料后~500mm)。
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3 改造效果
(1)改造后經(jīng)過調(diào)試和近一年的運(yùn)行，篦冷機(jī)系統(tǒng)的電氣設(shè)備、風(fēng)機(jī)、耐熱鋼、耐火材料等使用正常，沒有明顯的破損現(xiàn)象;基本不再出現(xiàn)“紅河”現(xiàn)象，熟料冷卻效果有明顯改善，出料溫度降到了1500℃以下;篦冷機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況基本在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)并能夠滿足生產(chǎn)需要，所有風(fēng)機(jī)閥門開度均可達(dá)到100%;增加的推雪人裝置運(yùn)行正常，對篦冷機(jī)出現(xiàn)“雪人”現(xiàn)象能及時給以處理，為生產(chǎn)線正常運(yùn)行提供了有力保障;第八風(fēng)室框架梁托輪沒再出現(xiàn)過因?yàn)榉e料影響托輪運(yùn)行的問題;篦冷機(jī)篦板、護(hù)板等耐熱鋼備件運(yùn)行正常，未出現(xiàn)異常磨損。
(2)窯臺時達(dá)到5800t/d并實(shí)現(xiàn)了長期穩(wěn)定運(yùn)行，質(zhì)量穩(wěn)定，且比較容易操作。
(3)余熱發(fā)電窯頭鍋爐的進(jìn)氣溫度平均在280～3000℃，解決了與煤磨的“爭風(fēng)”問題，產(chǎn)汽量相比改造前有較大提高，運(yùn)行的平均負(fù)荷在700000kW/h左右，與改造前相比增加了約105000kW/h的負(fù)荷，效果明顯。