三代篦冷机局部改造设计方案详解

戴军康

合肥水泥研究设计院，安徽 合肥 230051

三代篦冷机局部改造设计方案详解

戴军康

合肥水泥研究设计院，安徽 合肥 230051

一台三代篦冷机冷却效果差，导致二次风温低，出篦冷机熟料温度偏高。通过对篦冷机固定篦床及一段充气梁篦板的改造，并根据篦板的结构和篦床的工况详细计算，得出篦冷机固定篦床及一段的篦冷机风机的合理优化参数。改造后，篦冷机完全适应窑产量的变化，出料温度降低；二次风温度和三次风温度都有明显提高。

KID篦床系统 充气梁篦板 风机风压和风量

0 引言

东阿山水东昌水泥有限公司2 500 t/d生产线采用NC33224型篦式冷却机，篦床有效面积70.3 m2，设计产量3 000 t/d，于2011年年底投产。该篦冷机在生产过程中出现二次风温偏低、出篦冷机熟料温度偏高等现象。本文将对该篦冷机的局部改造设计进行介绍。

1 篦冷机使用现状

（1）目前二次风温偏低，一般保持在1 050 ℃左右，主要原因是固定端篦床供风系统分区设计不合理。一般在落料端固定篦床熟料分布情况为：两侧区域料层薄、阻力小，中间区域料层厚、阻力大，而原固定端篦床只考虑到了粗、细料侧供风分区，因此容易造成两侧冷却风过多，而中间区域冷却风不够的现象，从而造成熟料在落料端固定篦床处热交换不充分。

（2）篦冷机一段细料侧红河严重，热交换效果差，直接导致出篦冷机熟料温度偏高，在200 ℃以上，严重影响下一道工序的生产运行。主要原因是一段充气梁篦板风速较慢，单位面积通风量配备不足，且所配的冷却风机压力较低，熟料的冷却效果差。篦冷机一段的一、二室的冷却效果同时影响二次风温。

2 具体改造方案

（1）拆除原固定端篦床，采用整体KID高效急冷固定篦床系统（如图1）。其优点如下：

图1 采用整体KID高效急冷固定篦床系统

①冷机风机将冷却风通过端部周边区供风系统和中心区供风系统吹入固定篦床。

②该篦床模块采用多单元供风模式，每个单元配置独立风管和调节阀门，根据各区域料层厚度和熟料颗粒的不同调节风机阀门开度，从而使熟料在下料口得到最佳的急冷效果。

③通过中心区系统的供风，使出窑高温熟料骤冷，可以提高熟料的强度和易磨性。

④再加上端部周边区供风系统，可以消除“堆雪人”现象，提高生产线的运转率，同时提高二、三次风温度，从而增加热回收效率。

（2）将一段所有固定充气梁篦板更换为NCFG篦板，篦板固定方式仍采用原有固定方式不变，NCFG篦板优点如下：

①具有良好的穿透性，进入料层的冷却风更均匀，有利于厚料层操作，热交换充分，冷却效果好。

②篦板缝隙无漏料，不会堵塞充气梁及供风管道，无需经常清理管道积灰。

③连接方式可靠，杜绝掉篦板现象。

（3）在一段篦床两侧适当位置增加桥板，以达到减缓两侧料速，减少“红河”现象的发生，防止冷却风在侧部的短路。

表1 篦冷机固定篦床及一段风室原配置风机参数

（4）篦冷机一段风机压头整体偏低，还有一段篦床单位面积上通风量不足（见表1原风机配置，Si为篦床的有效面积），不利于熟料的冷却和厚料层操作，因此需要对一段篦冷机风机的压头和配风进行优化调整。

根据对使用篦板和篦床工况的分析，计算得出固定篦床及一段风机新的风机参数并考虑实际情况最终选定，根据风机最终选定的参数对原配风机进行相应的更换。

3 风机参数的计算选定[1]

3.1 改造后，固定及一段篦床所使用篦板的参数分析

（1）改造后的KID系统所使用的KID篦板，尺寸为320 mm×302 mm，如图2所示，通风面积为10条130 mm×4 mm和4条102 mm×4 mm组成，通风面积占整个篦板面积的7%。

图2 改造后的KID系统所使用的KID篦板

（2）改造后一段所有固定充气梁所使用的NCFG篦板，尺寸为420 mm×298 mm，如图3所示，通风面积有三处共计950 mm×5 mm，通风面积占整个篦板面积的3.8%。

图3 固定充气粱使用的NCFG篦板

（3）原一段风室所使用的篦板不变，尺寸也是420 mm×298 mm，如图4所示，通风面积为10条 130 mm×4 mm，通风面积占整个篦板面积的4.15%。

3.2 透过熟料层风速Vi的确定[2][3]

根据有关资料介绍，当Vi≥2 m/s时将熟料吹起来，使熟料层形成空洞，熟料和空气间的热交换恶化，再结合生产中在窑内掉窑皮和熟料KH低时固定篦板上易堆料的特点，将固定室风速设定为1.8 m/s，由热端向冷端每个室递减0.1 m/s，依此类推各风室风速Vi。

图4 原一段风室所使用篦板

3.3 各风室风量Qi的计算

依据公式Qi=3 600×Si×Vi计算得出Qi的值，式中的Si为篦床的有效面积。

3.4 风机风压的确定

由前文可知，改造后使用的和之前使用的篦板通风面积占整个篦板面积的百分比分别为7%、3.8%和4.15%，而篦板通风口的风速为V通孔=Vi÷篦板通风面积百分比。

料层阻力计算依据公式△P1=0.25Vi2×h×g，公式中的h为篦床上熟料层的厚度，取800 mm。

以上各参数计算结果见表2。

3.5 篦板阻力的计算

根据资料，篦板阻力计算公式△P2=V通孔2×

γ/(2g)。但是其中KID系统所使用的KID篦板，如图2中的剖面A-A所示，该篦板在风的流向上多了一道90°方向上的缝隙结构，按90°方向肘管考虑，所以就KID系统所使用的高阻力KID篦板的阻力计算公式在本次应用中修正为：△P2=V通孔2×γ× (1+λ)/(2g)。公式中γ为空气密度，取1.2 kg/m3，λ为局部阻力参数，在该处应用时按90°方向肘管计算，即λ=3.97。而一段固定充气梁所使用的NCFG篦板和原一段风室所使用的篦板的阻力计算公式仍为△P2=V通孔2× γ/(2g)。计算结果见表3。

表2 篦冷机固定篦床及一段风室风机参数及通风情况

3.6 风机风压的计算

风机风压依据公式，P=1.5×(△P1+△P2)，其中ΔP1为料层阻力，而ΔP2为篦板阻力。计算结果见表4。

3.7 最终风机参数的确定

根据计算结果，及回转窑提产的需要，另考虑到现场原配置风机的利用问题，风机参数选择结果见表5。

4 改造效果

整个改造过程约半个月时间，改造后，篦冷机完全适应窑产量的变化，出料温度降低；二次风温度和三次风温度都有明显提高。改造前后篦冷机性能变化指标见表6。

表3 篦冷机固定篦床及一段风室的篦板阻力

表5 篦冷机固定篦床及一段风室风机参数选定

表4 篦冷机固定篦床及一段风室的风机风压

表6 改造前后篦冷机性能变化指标

5 结束语

目前，市场上还有很多水泥熟料生产线，仍在使用三代篦冷机对熟料进行冷却，受当时技术水平的制约和设备故障磨损等因素的影响，三代篦冷机的冷却效果和热回收效率都不理想。如何利用现有的三代篦冷机，针对设备存在的主要问题，通过局部的技术改造和设计优化，最大程度地挖掘设备的潜能，对于水泥生产企业产能的优化，有着重要意义。当然，就该篦冷机的改造效果来说，还有空间，值得继续努力。

[1] 董振坤. 富士摩根第四代步进式稳流篦冷机设计特点及使用经验[J]. 水泥, 2009,11: 40-45.

2016-09-05）

TQ172.622.4

B

1008-0473(2016)06-0064-05

10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.06.013