為百洞口冷卻機改造

孫 云，錢旺龍

(南京西普水泥工程集團有限公司，南京 211100)

湖南為百洞口4 000 t/d熟料生產線是我們公司一條總包項目，自從2015年以來運行比較順利和穩定，正常產量超出計劃，又因原料更換為易磨性良好的物料，2019年再次應業主邀請，對此生產線進行提產改造，計劃產量提高25%左右。我司對整條生產線進行重新分析、計算，對各個設備進行詳細考核，于2019年初對冷卻機進行了方案的設計與改造。該文介紹了冷卻機的改造過程，改造后達到5 000 t/d(最大5 200 t/d)。

1 改造前冷卻機參數及存在的問題

1)原冷卻機實際產量峰值已經到達4 800 t/d，但是原始設計產量為4 000 t/d。

2)液壓缸推動頻率已經達到設計上限7次(原始設計1～7次)。

3)活動篦床料層部分厚度在1 000 mm以上，超過設計要求(正常設計控制在700 mm左右)。

4)熟料破碎機破碎后出現大面積的紅料，篦床兩側常出現紅河現象。

5)固定篦床風壓較低，活動篦床二、三、四風室細料側風壓過高。

6)熟料出料溫度過高，經常超過100 ℃。

2 技改需要解決的幾個問題

1)為了提高固定篦床的熱回收效率和冷卻效果，需提高熟料熱交換時間，即增加固定篦床的料層厚度。

2)增加部分風機的供風量，重新劃分固定篦床的供風區域，合理地供風，滿足提產后的冷卻能力。增加窯系統的二、三次風溫，保證熟料冷卻溫度。

3)增加篦床推動頻率，合理地控制篦床料層厚度，提高運動篦床的輸送效率，提高冷卻機的產量。

3 具體改造方案

為了滿足生產線提產到5 000 t/d(最大5 200 t/d)的產量，進行以下幾點改造措施：

1)首先對固定篦床的角度進行一定的調整，如圖1所示。圖1 (a) 為改造前固定段的篦床角度，圖1 (b) 改造后固定段的篦床角度，將改造前的固定篦床的水平傾角15°改為12°，傾角變小后，根據熟料自重的力學分析，物料的下滑阻力加大，在物料達到平衡狀態后，固定篦床的料層堆積厚度增加后，風室的壓力隨之增大，因物料的堆積厚度增加，所需的風機風量及風壓必須加大，才能滿足現有料層厚度的冷卻，這樣有效改善固定段的熟料驟冷，增加熟料與熱風的熱交換時間，提高固定篦床的熱回收效率[1]。

2)針對二、三、四風室細料側風壓過高,熟料破碎機處出現大量紅料，篦床兩側都有紅河現象出現，對供風系統進行全面的核算和選型。

(1)優化固定床供風系統。前面已經對固定段篦床角度進行了調整，使料層厚度有一定的增加，又因為冷卻機產量要提升到原產量的125%左右，所以原來的配風系統既存在配風不足，又存在配風不均勻兩個問題，圖2 (a)為原來的風室分布，表1可以詳細地看出改造前各個風室對應風機的具體技術參數，現在對不同料層、各風室具體位置的供風做出相應的調整。因熟料從窯出口流入冷卻機時，物流伴隨窯的轉動，細料沿著窯的旋轉方向會稍微落后粗料流入冷卻機的固定段，這樣會導致固定段的一側會集中更多的細料，而細料側的冷卻就需要更大風量、更高的風壓，而之前固定段的原F1和原F2風機屬同風壓、風室供風，易造成固定段粗細料側供風混亂，造成運動篦床的紅河現象，冷卻效果差[2]。經過精細的計算，我們現在對固定段進行重新配風，如圖2 (b)所示，F1和F2風機不變，重新對固定段篦床進行區域化供風，新風機位置如圖2 (b)，新增F1A，全壓12 000 Pa,風量10 000 m3/h，對細料側單獨供風，詳細的各風機具體的技術參數表見表2，這樣很好地解決了入料口的固定段粗細料的冷卻，精細配風，高效冷卻[3]。

(2)調整運動段的供風系統。由于要提產，整個冷卻機原來的配風量已經不合理。因為F3、F5、F8都處在活動段的細料側，需要增加供風量，現在用9 500 Pa、62 000 m3/h的風機替換原風機F3(9 500 Pa、43 000 m3/h)，用9 500 Pa、52 000 m3/h的風機替換原風機F5(9 000 Pa、39 000 m3/h)，用9 500 Pa、43 000 m3/h的風機(即原F3)替換原風機F8(8 000 Pa、36 000 m3/h)，活動篦床其他風機供風不變，詳細的各個風室的配風量和風壓見表2。整個配風系統重新劃分，能夠滿足提產后的供風，精細的配風系統使得紅河現象基本消失，冷卻效率大大提高。

表1 原冷卻機風機

表2 改造后冷卻機風機

3)液壓站和電控的改造。為了滿足現有產量的輸送能力,提產25%左右，需要提升液壓站的能力。將原有的三用一備，詳見圖3(a)，在推程過程中泵1要控制序列1、2、3；泵2控制4、5、6；泵3控制7、8、9、10。回程要分批回程，第一批回程：序列1、4、7、10回程，此次回程：泵1控制序列1；泵2控制序列4；泵3同時控制序列7、10；此時是泵3流量的峰值。第二批回程：泵1控制序列2；泵2控制序列5，泵3控制序列8。第三批回程：泵1控制序列3；泵2控制序列6；泵3控制序列9。所以在第一回程過程中泵3需要同時控制序列7、10，是液壓站流量最大的時候，當推動頻率達到設計上限7次時，泵3一直處于高負荷運轉，對泵的壽命和安全性都是一個很大的挑戰，對系統的穩定運轉也是一個隱患[4]。現在改成四用一備，詳見圖3(b)，即將原有的備用系統作為泵4接入序列9和10，重新接入一套備用系統，原泵3只控制序列7和8，其余同上，電氣控制系統也隨之做出相應的配套改造。這樣不管在推程還是回程，對泵3的流量要求直接減半，使得泵3完全可以在安全穩定的量程內使用，也將最大的推動頻率提高到9次/min，有效提高活動篦床的輸送效率，降低了活動篦床的料層厚度，加上前面配風風量的增加，細料側精細配風，大大地提高了冷卻效率和產量，也有效解決了出料溫度過高的問題。

4 改造后冷卻機性能

經過固定篦床角度的調整，風室的重新分配，活動篦床局部風室配風量、風壓的增加，液壓驅動能力也做出提高，產量可以穩定達到5 000 t/d；產量5 200 t/d時保證熟料順利通過；出料溫度可以控制在100 ℃以內；狀態穩定良好時可以裸手觸摸熟料，冷卻效果較之前大大提高；平均二次風溫>1 150 ℃，熱回收效率提高15%以上；二次風和三次風溫的提高也滿足了提產后窯系統的正常需求；液壓驅動能力的增加，最大的推動頻率提高到9次/min，加強了物料的運輸能力，保證了活動篦床的料層厚度在800 mm左右。

5 結 語

以上冷卻機的改造方案，在利用原有設備的基礎上，盡可能做出最小的改造，最大效率地提高產量。每個改造點之間相輔相成，相互關聯，所以只有整個系統內部相互匹配、融合才能到達事半功倍、資源節約的效果。滿足了業主提產的要求，又降低了投資改造的成本，另一方面，我們的改造工程工期也是非常的短暫，只要求停窯施工10天，為業主節約了時間成本。改造后的冷卻機一年來穩定運行，并且成功地達到5 000 t/d(峰值5 200 t/d)的產量。

2019年至今，我們相繼在此生產線，還對預熱器提產也進行了改造，目前正在改造中。我們用“做一個工程，樹一座豐碑”的精神，幫業主帶來了切實的利益，樹立了我司在湖南為百市場良好的口碑和形象。