Folax824S型篦冷機改造
1 前言
福建水泥股份有限公司煉石水泥廠(原福建省順昌水泥廠)于1988年8月建成投產(chǎn)。熟料冷卻選用了丹麥FLS公司的Folax824S型篦冷機,回轉(zhuǎn)窯的達標達產(chǎn)以后,特別是1998年4月對分解爐進行了改造,窯產(chǎn)量超過2100t/d,篦冷機冷卻能力不足和一些設計缺陷便充分暴露出來。為解決矛盾,于2001年4月我廠5#窯結(jié)合無煙煤燃燒技術(shù)改造,將原篦冷機的第一段篦床改為高效節(jié)能的充氣梁控制流篦床(由南京水泥工業(yè)設計研究院提交改造方案),經(jīng)過一年多的運轉(zhuǎn)實踐證明,該機的改造雖有曲折,但最終還是取得了較為滿意的效果。本文詳細介紹篦冷機的主要改造內(nèi)容、出現(xiàn)的問題、解決措施及改造效果。
2 原篦冷機存在的問題
我廠的Folax824S型篦冷機實際上是丹麥FLS公司第二代厚料層操作推動式篦冷機,篦床寬3.2m、長23m,篦床有效面積為64.4m2,分三段傳動,沖程為125mm,生產(chǎn)能力為2000t/d。存在的問題主要有:
(1)第一排篦板為固定篦板,當窯操作出現(xiàn)波動,煤粉沒有完全燃燒,熟料煅燒結(jié)粒不佳時,容易在窯口堆積“雪人”。且有時不易清除,越積越大,容易造成前端幾排篦板燒壞。
(2)出料溫度高,通常在100℃左右,經(jīng)常伴有紅料,有時篦床甚至出現(xiàn)“紅河”現(xiàn)象,導致篦板磨損快,使用壽命短,有時還會燒壞篦板,經(jīng)常需要更換大量篦板和側(cè)板,表1為改造前篦板及側(cè)板更換記錄。
(3)風室間存在漏風、串風現(xiàn)象,密封效果差,如果損壞的篦板和側(cè)板由于某些原因沒有及時更換,漏料及漏風現(xiàn)象就會變得愈加嚴重,進一步降低冷卻效果,造成其它篦板、側(cè)板的損壞,加劇篦下支承滾輪、導向輪、各部軸承,甚至橫梁的損壞,帶來一系列的機械故障,對設備運轉(zhuǎn)率造成較大影響。
(4)熱效率低,據(jù)南京水泥工業(yè)設計研究院測定,不足60%,且二、三次風溫低,分別為950℃和800℃左右,無法滿足窯和分解爐的無煙煤燃燒條件,南方豐富且廉價的無煙煤資源得不到利用,使熟料成本居高不下。
3 主要改造內(nèi)容
本次改造兼顧投資和工期,經(jīng)南京水泥工業(yè)設計研究院論證,只要將第一段篦床改為高效節(jié)能的充氣梁控制流篦床,而第二、三段篦床及相應的冷卻風機等均保持原狀,即能滿足燃燒100%無煙煤和日產(chǎn)2200t熟料的生產(chǎn)要求。這種第三代充氣梁控制流篦床的工作原理為:出窯的熾熱熟料(1300℃~1500℃)落入篦冷機后,在篦床頭部采用新型控制流高阻凹槽篦板對熟料進行快速急冷,這種冷卻方式與傳統(tǒng)篦冷機差別較大。其中固定篦板的冷卻空氣是通過風機、各支管、支管風量調(diào)節(jié)閥、固定充氣橫梁到各固定篦板;而活動篦板的冷卻空氣是通過風機、各支管、支管風量調(diào)節(jié)閥、撓性活動金屬軟管、活動充氣縱梁、活動空氣橫梁,最終到達各活動篦板。通過上述供氣系統(tǒng),篦床上各活動、固定篦板在不同區(qū)域劃分為一組一組供氣(特別是粗細不同區(qū)域),冷卻風由各支管風門調(diào)節(jié)閥得到合理而細致的調(diào)節(jié)控制,能更有效地克服熟料粒度變化及粗細料離析帶來的影響,冷卻風分布更加均勻,確保熟料的充分冷卻和出料溫度的降低。具體的改造內(nèi)容有:
(1)篦板及護板改造
將原篦板、護板改造為新型控制流篦板及新型護板,篦板的有效面積基本保持不變,但篦板的排列方式及數(shù)量進行了調(diào)整,數(shù)量由原來的58塊增加到69塊,改造前后的篦板排列見圖1。篦板安裝形式采用傾斜式設計,篦板面與水平面夾角為10°,以限制料堆的高度,有利于熟料的輸送。另外在篦床的頭部增加了一排活動篦板,這樣第一排篦板就由原固定式改為活動式,可以防止在落料點形成死料、不易堆積“雪人”。
南京院開發(fā)的高阻控制流篦板是由篦板體和兩塊導板焊接在一起構(gòu)成,其表面為一凹槽,每塊篦板有四條狹長型篦縫,篦縫長寬尺寸為330×4mm,篦板結(jié)構(gòu)見圖2。篦板阻力經(jīng)冷態(tài)測定在3500Pa以上,高壓空氣經(jīng)篦縫由水平偏下方向噴出,速度很快,因此能對篦床上的熟料進行再分配,有效地克服熟料粒度變化及粗細料離析的影響,使冷卻空氣分布更加均勻,確保熟料充分的冷卻和出料溫度的降低。凹槽面也得到有效冷卻,且槽內(nèi)填滿的熟料減少了篦板面的直接磨損,成倍的延長了篦板的使用壽命。
(2)活動框架的改造
廢棄原活動框架(兩縱六橫),以新型的充氣式活動框架(兩縱七橫)代之,兩根活動縱梁通過撓性活動金屬軟管(共七根)與篦床底部的固定風管聯(lián)結(jié),該金屬軟管為充氣梁技術(shù)的關(guān)鍵部件,采用了特殊設計,即可伸縮又能偏轉(zhuǎn);即要耐溫又要耐磨,主要零件材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti,以確?;顒涌v梁與底部固定風管聯(lián)結(jié)、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,最大限度地利用原構(gòu)件。本次改造除更換6根固定充氣橫梁外,還更換了中心縱梁和各部支承梁等構(gòu)件。
(4)殼體改造
對上部殼體進行了局部改造,而下部殼體則全部進行了更新。
(5)傳動裝置改造
由于篦床軌跡由原水平往復運動改為傾斜向上10°的往復運動,因此電機功率放大到30kW,且調(diào)速方式也由直流調(diào)速改為變頻調(diào)速,改造前后的性能參數(shù)見表2。
(6)潤滑系統(tǒng)改造
由于一段篦床傳動裝置及活動篦床頭部進行了徹底改造,潤滑點變化大、數(shù)量增加,因此,一段篦床增加了一套單獨的潤滑系統(tǒng)(二、三床仍使用原潤滑系統(tǒng))。
(7)增加四個重錘鎖風閥
一段篦床底部有四個灰斗,每個灰斗配置一個氣動卸料閥鎖風,定時卸料。由于灰斗受局部高溫影響電磁閥容易損壞,故障率高,為確保鎖風效果,在氣動卸料閥下方的下料管上又增加了一道單層單門重錘鎖風閥。
(8)增加8臺冷卻、密封風機
由于冷卻原理的本質(zhì)變化,一段篦床原有4臺冷卻風機全部廢棄,最初的改造方案新增了7臺風機,其中1臺用于頭部風室密封,經(jīng)過一段時間運轉(zhuǎn),發(fā)現(xiàn)這臺“密封”風機選型太小,無法確保篦下壓力起到有效的密封作用,造成頻繁漏料降低篦板使用壽命。為避免浪費和長時間的停產(chǎn),利用定檢機會在頭部風室再增加1臺同規(guī)格的“密封”風機,因此總共增加了8臺風機。改造前后的風機配置見表3和表4。
4 改造效果
(1)解決了“雪人”堆積問題
改造后的篦冷機已運行1年多時間,生產(chǎn)熟料63萬t。在此期間沒有再出現(xiàn)堆“雪人”現(xiàn)象,原篦冷機進料端配置的3臺法國進口“愛肖克”空氣炮已拆到新生產(chǎn)線使用,為新生產(chǎn)線的建設節(jié)省10多萬元投資。
(2)提高了二、三次風溫
改造之后,二次風溫為1100℃左右,三次風溫為960℃左右,提高幅度接近20%,為5#窯改燃無煙煤創(chuàng)造了條件。目前無煙煤使用量已達70%,運到我廠的無煙煤價格每噸比煙煤低50元左右,以年用量14萬t計,未計二、三次風溫提高燒成系統(tǒng)熱耗降低的節(jié)煤量,每年燒無煙煤一項就可為廠里節(jié)約成本700萬元左右。
(3)篦板、側(cè)板的使用壽命延長,配件費用減少,維修工作量降低
一床改為控制流篦板之后,一方面由于新篦板為凹槽結(jié)構(gòu),避免了熟料與篦板面的直接接觸,磨損量降低到很低的水平;另一方面,篦板面得到充分的冷卻,溫度降低,也使磨損減少,篦板燒壞的可能性降低。以表1篦板、側(cè)板的年均消耗量保守地減半估算,年配件費用可節(jié)省8萬元以上,且維修工作量降低,不再需要冒著被高溫熟料燙傷的危險進行搶修了。
(4)出料溫度及廢氣溫度降低
近幾個月窯產(chǎn)量已穩(wěn)定在2100t/d以上,經(jīng)多次測定出料溫度均為50℃左右,很少超過70℃,有利于熟料輸送和儲存,延長了后續(xù)設備的使用壽命。另外進入電收塵器廢氣溫度也由270℃左右降低到200℃以下,避免了極板的變形損壞,提高了電收塵器的收塵效果,實現(xiàn)達標排放。
5 存在的問題及解決措施
(1)控制流篦板損壞
改造投產(chǎn)后的最初幾個月內(nèi),頭幾排控制流篦板、端護板及側(cè)板出現(xiàn)過幾次因高溫而產(chǎn)生的變形、磨損和開裂現(xiàn)象。經(jīng)過對篦板材質(zhì)取樣化驗和分析后發(fā)現(xiàn),除篦板材質(zhì)中最關(guān)鍵的Ni元素的含量嚴重偏低外,重要的原因是密封風機(0號)選型偏小,密封空氣無法托住經(jīng)篦板之間縫隙下落的高溫細顆粒物料,通過觀察孔可以看到大量細紅料落入灰斗,因此,我們利用小修機會在頭部風室增加1臺密封風機(01號),加大風量,保證了密封壓力。同時,更換化學成分能達到設計要求的篦板,從而解決了漏料和篦板早期失效問題。
(2)傳動裝置電機選型偏小
最初的改造方案,一床電機功率僅為22kW,投運后經(jīng)常出現(xiàn)過載跳?,F(xiàn)象,且有時不能啟動,也導致了篦板的燒壞,影響正常生產(chǎn)。重新核算后又將電機功率加大到30kW,并更換能力相當?shù)臏p速機和變頻器。
(3)沒有攝像頭,料層厚度難于控制
最初的方案沒有安裝高溫攝像頭來監(jiān)控料厚,操作員在黑暗中摸索了一段時間仍不得要領,因此在更換傳動裝置的同時,安裝了攝像頭,才使料層厚度得到有效的控制、調(diào)整。
(4)風機配置不合理,今后仍需整改
經(jīng)過一段曲折和再改造之后,終于使篦冷機能穩(wěn)定運行,達到提高二、三次風溫,降低出料溫度,延長篦板使用壽命的目的。但從表3、表4不難看出,改造后的總風量稍大于改造前的設計值,即使扣除又增加的1臺01號密封風機,總風量仍然很大,從標定值冷卻風量為2.8Nm3/kgc1.來看,有悖于充氣梁控制流篦床減少熟料冷卻風用量的改造初衷,不利用二、三次風溫的大幅提高,從改造后的儀表顯示值可以看出二、三次風溫確實提高了,但熱效率仍然偏低,未達到令人滿意的效果。
因此,下一步我們打算再采購1臺合適的風機,以替代原2臺密封風機(0號及01號),對風量過剩嚴重的1號、2號、5號風機也進行調(diào)整,以降低用風量和電耗,進一步提高二、三次風溫,使冷卻機改造后真正發(fā)揮其高效節(jié)能的優(yōu)勢。
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