LBTF3200型篦冷机技术改造

邹波，兰东，孙泽玖，林廷全

1 引言

我公司使用的熟料冷却机为LBTF3200型第三代空气梁往复推动篦式冷却机。自2009年5月投入使用以来，冷却机运行情况一般，近年来冷却机的运行指标与其他分公司相比较差。为了改变这一窘境，公司决定对篦冷机进行改造。

2 篦冷机存在的问题

回转窑产量的高低主要取决于入窑物料分解率及窑内物料煅烧温度。而熟料质量的好坏不仅取决于回转窑内物料的煅烧情况，而且取决于篦冷机的冷却效果，尤其是固定篦床的急冷效果。在整个煅烧过程中，回转窑与篦冷机需要相互提供良好的工作条件，因此，篦冷机需要具备高冷却效率、高热回收率和高运转率的性能。我公司LBTF3200型篦冷机运行情况如下：

（1）二次风温度偏低，波动大，一般在1 056℃～1 145℃之间，＜1 100℃时居多。窑头负压不稳，在-20～-80Pa之间波动。

（2）出篦冷机熟料温度偏高，时常伴有红料，达不到“环境温度+65℃”的设计指标要求。

（3）篦冷机的热交换效率不理想，低温余风偏多，入余热发电锅炉气体温度偏低，导致余热发电量偏低。

相比于第二代篦冷机，第三代篦冷机的优势是出篦冷机熟料的温度低，入窑、炉的二、三次风温度较高，系统热效率高。但从LBTF3200型篦冷机的使用情况看，存在热损失大、出冷却机熟料温度高、热回收效果差等问题。

表1 LBTF3200型篦冷机参数

3 原因分析

3.1 LBTF3200型篦冷机参数（表1）

3.2 料层的影响

篦冷机一段1室和2室的结构决定了高温物料在经过第一阶梯篦板急冷后，输送至2室时料层会变薄，经过第二阶梯后又会堆起，形成一个起伏运动的料层。冷却风穿透物料的速率和部位会不断改变，在二段阶梯处尤为显著（见图1）。篦冷机料层波动是造成回转窑二、三次风温严重波动的主要因素。由LBTF3200型篦冷机参数可见（表1），实际生产能力达到3 900t/d时，其单位篦床面积产量相比最大负荷3 500t/d增加了10%。冷却负荷的增加导致篦冷机已无法实现原有设计的理想状态。

图1 篦冷机1、2室篦床结构及物料运动示意图

3.3 冷却风机的影响

3.3.1 冷却风机风压的影响

第三代篦冷机属于厚料层操作，对冷却风机风压的要求大大提高。如果篦冷机梁、室风机风压偏低，当遇到来料较多、细粉料多、物料离析等情况时，冷却风就无法吹透料层。为降低物料温度，只能提高篦速，减薄料层厚度，这就导致熟料冷却效果变差，热交换效率降低。因为篦冷机冷却风风压偏低，不足以克服床面上部熟料层的阻力，造成通风量不足。如果篦冷机梁、室风机风压偏大，在料床阻力小的地方，料床很容易被吹穿，造成气流分配不均，热效率和热回收率波动，严重影响冷却效果。

3.3.2 冷却风机风量的影响

冷却风量是影响熟料冷却效果的主要因素，高温区的篦板风速对熟料的冷却效果和热回收量均有影响。在篦冷机设计中，一段篦床风室的供风量一般都能够满足窑、炉对二、三次风的需求。但在生产过程中，产量的提高会对供风需求以及穿过篦缝和穿过物料的风速造成影响。

影响二、三次风温的空气主要来源于篦冷机1、2、3室的供应。

表2 LBTF3200型篦冷机风机配置表

根据LBTF3200型篦冷机风机配置（表2），计算所得的通过篦冷机1、2、3、4室篦板和物料的风速见表3。

由表3可见，1～4室的篦缝风速和穿透物料风速很不均匀，将会影响冷却效果和均匀供风。

4 优化方案

4.1 优化料层

减少物料厚度波动，改变一段篦床结构，取消2室阶梯篦板，改为充气和活动梁篦板，降低1室篦床，以保证物料相对匀速运动。改造前后示意图见图2。

4.1.1 改造步骤

去除2室阶梯篦板➡整体下降1室篦床➡加长一段活动梁篦板

安装2室三排活动梁篦板和2室两排固定充气梁篦板，安装篦板➡完善密封1、2室隔墙➡恢复完善所有墙体➡安装风机➡调整篦缝➡安装风管➡试车

表3 LBTF3200型篦冷机通过篦板和物料风速表

图2 一段篦床改造前后示意图

4.1.2 改造施工要求及验收标准

施工执行标准JCJ 03-1990水泥机械设备安装工程施工及验收规范（见表4）。

4.1.3 改造现场（见图3～6）

4.2 优化冷却风机

4.2.1 优化冷却风机风压

第三代篦冷机对冷却风机风压的要求较高，必须保证在各种条件下均能够克服系统阻力。

篦冷机各风室阻力可用下式计算：

式中：

ΔP——各风室阻力，Pa

γ——空气密度，kg/m3，取1.293kg/m3

hi——各风室熟料层厚度，mm

vn——通过篦板孔风速，m/s，在高温区≈40m/s

vi——各风室冷风通过料层风速，m/s

各风室风压设计选型p=1.5ΔP

由式（1）可以计算出一室阶梯篦板处的阻力：

由LBTF3200型篦冷机风机配置可见（表2），2608、2609号风机的风压较高，不利于风压平衡，所以将其风压降至12 500Pa即可。由于这两台风机可以控制风量风压，为节约投资，暂时使用也可。

表4 施工执行标准JCJ 03-1990水泥机械设备安装工程施工及验收规范

图3 1室篦床连同支撑大梁整体下降

图4 1室篦床整体下降内部完善

图5 1室活动大梁加长

图6 改造完成的篦床

由式（1）可以算出2室箱室风机三排活动篦板处的阻力：

由LBTF3200型篦冷机风机配置（表2）可见，2614号风机的风压较低，需更换风机，将风压升至9 500Pa，以便平衡2室充气梁风压。

4.2.2 优化冷却风机风量

优化冷却风机风量需同时考虑通过篦板和物料的风速与篦冷机进出风系统的平衡。

根据LBTF3200型篦冷机通过篦板和物料风速表（表3）可知，2608、2609号风机1室阶梯篦板风速，2607、2631号风机1室箱室风速，2614号风机2室箱室风速，2617号风机4室箱室风速较低；2610、2611号风机1室充气梁风速较高。

初步调整方案对比见表5。

经讨论，最终决定做以下改动：

（1）由于2室阶梯篦板的拆除，所以2612、2613号风机被拆除；

（2）2608、2609号风机1室阶梯篦板风机暂时不改动，可以节约资金。

（3）2610、2611号风机1室充气梁风机的风量大，可以通过阀门开度控制风量，暂时不改动，节约投资。

表5 改造前后风量风速初步调整方案的对比

表6 风量风速最终调整方案

（4）2607、2631号风机1室箱室风机风量太小，利用一台新的大风量风机进行代替。

（5）2614号风机2室箱室供风风机风量风压都太小，所以换新的风机代替。

（6）2室充气梁风机除了原有2615号风机以外，2室阶梯篦板拆除后新装的充气固定梁篦板的供风由原2631号风机整体调用，充分利用现场资源。

（7）2617号风机4室箱室供风风机风量太小，考虑在风量增加不多的情况下更换其叶轮，即可提高供风风量。

风量风速最终调整方案对比见表6。

5 改造效果

篦冷机改造前后窑、炉系统热工参数见表7。

分析表7数据可见，改造后，产量比改造前提高了10t/h；二次风温平均值比改造前提高40℃，波动范围减少了一半；三次风温平均值相比改造前提高了68℃，波动范围变化不大；窑头喂煤量比改造前平均减少0.5t/h；分解炉喂煤量比改造前平均减少0.2t/h；其余参数改造前后变化不大。

表7 篦冷机改造前后窑、炉系统热工参数

篦冷机改造后，在产量提高的情况下，篦冷机冷却系统能够满足系统的稳定平衡，供风系统可保证窑和炉的用风需求，二、三次风温提高，窑、炉用煤量减少，仅煤耗降低一项每年就可节约资金上百万。

美中不足的是，入煤磨温度基本没变化，入AQC炉平均温度没有改善，预热发电量没有提高。