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篦冷机技术升级改造方案

2018/01/29 《水泥》杂志 篦冷机

目前新型干法水泥生产线中,篦冷机主流机型为第三代和第四代篦冷机,还有部分第二代篦冷机。随着设备使用时间的不断增加,磨损的不断加剧,出现了各种各样的问题......

  目前新型干法水泥生产线中,篦冷机主流机型为第三代和第四代篦冷机,还有部分第二代篦冷机。随着设备使用时间的不断增加,磨损的不断加剧,出现了各种各样的问题,如:机械故障率上升,影响窑的年运转率;二、三次风温低,热回收效率低,烧成系统煤耗高;窜风严重,风机电耗高;出篦冷机熟料温度高,影响熟料的正常储存和粉磨,等。因此,经过长期运转后,篦冷机的提升改造非常必要。本文介绍我公司的Sinowalk第四代篦冷机的研发经验,并根据不同现场篦冷机的实际使用情况,结合市场需求,提出了篦冷机技术升级改造的五种方案。从施工周期、节能降耗和成本分析等几个方面,详细阐述了每种方案的特点,以求在合理的投资下,得到最优的技术升级方案。

  1  Sinowalk第四代篦冷机简介

  2008年,天津水泥工业设计研究院推出国内第一台拥有自主知识产权的Sinowalk第四代篦冷机。本产品吸收了国外先进的设计理念,结合国内机械加工制造水平和用户使用反馈经验,最终研发成功,并顺利达标达产。

  2009年,成功开发出熟料尾置辊式破碎机,代替锤式破碎机。同时,第一台Sinowalk第四代篦冷机配套尾置辊式破碎机成功投产。

  2010年,第一台带有中间辊式破碎机的第四代篦冷机成功投产。中间辊式破碎机位于两段篦床中间,将冷却机篦床一分为二,熟料经第一段篦床冷却后,进入中间辊式破碎机进行破碎,将大块料、红芯料破碎为粒径25mm左右熟料,再经过第二段篦床冷却。与尾置辊式破碎机相比,配置中间辊式破碎机的冷却机可以得到更低的出篦冷机熟料温度和更高的余热发电风温。

  Sinowalk冷却机主要技术特点如下:

  1)二、三次风温高,热回收效率高,大于75%,从而降低系统热耗;

  2)出篦冷机熟料温度低,有利于熟料的储存和粉磨;

  3)机械运转率高,年运转率100%(定期停窑检修除外);

  4)每块篦板下方都有自动风量调节阀,提高冷却风利用率,降低冷却风使用量,从而降低风机电耗,单位熟料冷却风量仅1.7~1.9Nm3/kg(由于不同现场熟料结粒不一致,风量在此范围内波动);

  5)篦床上方存在相对固定的死料层,保护篦板免受高温热熟料的侵蚀,篦板寿命长达5年以上,降低了备品备件费用,也节约了更换备件的人工费;

  6)模块化设计和安装,安装制造精度高,技改现场施工周期短;

  7)对于改造项目,可充分利用原有壳体及基础,以减少改造的土建投资,缩短改造周期。

  综上所述,Sinowalk第四代篦冷机各项技术指标已达到国际同行业先进水平。目前已销售140多台,投产120台,其中11台销往海外,得到了国内外业主的普遍认可。

  2 五种改造方案及各自特点分析

  根据不同的市场需求,结合生产线的实际运行情况,本文提出了五种不同的改造方案,以求在合理的投资下,取得最大的经济效益和社会效益。

  方案一:整体更换;

  方案二:保留壳体,更换篦床;

  方案三:第三代篦冷机增加中间辊式破碎机;

  方案四:尾部新增一段篦床,原篦冷机保持不变;

  方案五:更换固定斜坡。

  下面针对上述改造方案从方案阐述、适用现场、收益分析和经典案例四个方面,进行详细分析,并对比各自的优缺点。

  2.1 方案一

  方案阐述:将原篦冷机(第三代冷却机或者第二代冷却机)整体拆除,全部更换为Sinowalk第四代冷却机,重新制作土建结构支撑,配套新液压站和润滑站。根据业主需要,熟料破碎机可选用尾置辊式破碎机或者中间辊式破碎机。

  适用现场:原篦冷机使用时间长、故障率高、运转率低、热回收率低、出篦冷机熟料温度高,且欲提高熟料产量的现场。

  收益分析:本方案前期投资大,施工周期长,所获得收益也最大。更高的二、三次风温,可以大幅降低系统煤耗;出冷却机熟料温度低;篦床寿命更长,更换周期长。

  经典案例:广西壮族自治区华润某2500t/d生产线,改造前使用天津水泥工业设计研究院有限公司的第三代冷却机,型号TC1164,篦床面积61.4m2。2013年8月15日停窑改造,采用我公司最新的Sinowalk第四代冷却机,配套中间辊式破碎机,篦床面积69.5m2。以该现场为例,详述改造的设计选型。

  改造之前,第三代篦冷机窑头平台高10.5m,一段篦床基础高2.7m,二段篦床基础高2.1m,熟料小拉链机基础位于0平面上,见图1。

  新更换的带中间辊式破碎机篦冷机机械结构:篦床分两段,一、二段篦床高差3.4m,因此整体篦床高度比改造前第三代篦冷机高,该现场10.5m的窑头平台高度,可以满足中间辊式破碎机冷却机的高度布置。第四代篦冷机不漏料,可以拆除原有小拉链机,留出空间放置支撑篦床的钢结构。改造后,四代篦冷机一段篦床基础高3.4m,用钢结构框架支撑于0平面上,二段篦床位于0平面上,中间辊式破碎机基础高3.3m,用钢结构支撑于0平面上,见图2。新增篦床规格SCLW4-8X10-CM,篦床宽约3.2m,长约21m,由于窑径没变,改造后,篦床宽度和原篦床基本一致,仅长度延长,使得整个篦床的有效面积有所增加。该现场篦床和中间辊式破碎机均采用液压驱动,并安装备用泵,相比于减速电动机驱动,液压驱动具有运行稳定性高、抗冲击能力强、在线切换备用泵更便捷等优点,可大幅提高系统的运转率。

  改造涉及到的电气工作:1)改造后,重新更换液压站电动机、风机电动机,相应地低压控制柜和变频器也需重新订货并安装;2)改造提产后,冷却风量增加,风机装机功率随之增加,需核实窑头变压器容量是否足够;3)核实头排风机是否有余量,以抽走更多的废气风;4)核实DCS控制点位是否足够;5)空气炮系统和高温工业摄像头保留现有的,继续使用,不做修改。

  本项目同时对预热器进行了升级改造,技改后,篦冷机产量明显提高,系统煤耗大幅降低,出篦冷机熟料温度约为100℃左右,余热发电量提高。改造前后主要参数对比见表1。表中单位熟料热耗的降低,一方面归功于新篦冷机热回收效率的提高,另一方面归功于预热器的改造。该方案采用中间辊式破碎机,改造效果显著,得到认可。

  2.2 方案二

  方案阐述:原篦冷机壳体不变,拆掉篦床,更换为第四代篦床,同时更换新的篦床液压驱动系统和电控柜。

  适用现场:原篦冷机使用时间长,机械故障率高,且热回收效率低;同时对提产需求不大,欲降低系统热耗,降低熟料生产成本的现场。

  收益分析:本方案保留了原有壳体,节约了壳体和浇注料费用(包含材料费用和施工费用), 可以继续使用原有土建支撑,节省了土建开支。投资较少,更换了新的篦床,二、三次风温升高,热回收率高,可以降低系统热耗。但受限于原来壳体大小,篦床面积无法增大,改造后产量提高不明显。

  经典案例:河南新乡某3500t/d生产线,原篦冷机机械故障率高,运转率低,频繁停窑造成烧成系统热耗很高,同时二次风温仅985℃。2014年7月进行技改升级,原篦冷机壳体和基础不变,将篦床更换为Sinowalk第四代篦冷机,新篦冷机安装现场照片见图3。如图3所示,工人正在从原壳体尾端安装新篦床。技改后,机械运转稳定性大幅上升,运转率高达99%,二次风温在1100℃以上,出篦冷机熟料温度为100℃,系统热耗大幅降低,改造效果显著。

  2.3 方案三

  方案阐述:第三代冷却机篦床一般分为三段,保持前两段篦床不变,拆除第三段篦床,在原第三段篦床位置新增中间辊式破碎机,后面增加一段Sinowalk第四代篦冷机。

  适用现场:原第三代冷却机使用状况良好,增加中间辊式破碎机,以提高产量,降低熟料温度的现场。

  收益分析:本方案投资较少,施工周期短,可以降低出篦冷机熟料温度,提高余热发电风温,但对原冷却机的热回收效率没有影响。

  经典案例:浙江某5500t/d熟料生产线,使用原天津院第三代篦冷机TC12102,篦床分三段。技改后的篦冷机结构见图4,图中灰色所示部分为保留的前两段篦床;绿色所示部分为拆除第三段篦床后新增的Sinowalk篦冷机;粉色所示部分为增加的中间辊式破碎机。改造后,出篦冷机熟料温度将大幅降低,同时余热发电量也将有所增加。目前本项目正在设计当中。

  2.4 方案四

  方案阐述:原篦冷机保持不变,破碎机后移,在原篦床尾端新增一段Sinowalk篦冷机,同时配套相应的液压系统和电控柜系统。

  适用现场:原篦冷机使用状况良好,但出篦冷机熟料温度高,欲降低熟料温度的现场。

  收益分析:本方案投资少,施工周期短,对原冷却机的热回收效率等没影响,只是降低了出篦冷机熟料温度。

  经典案例:广东省某6000t/d生产线,改造前,采用CP第三代篦冷机及中间辊式破碎机,由于产量提高,出篦冷机熟料温度过高,于2015年3月进行技术升级,在原CP篦冷机尾端新增一段Sinowalk篦冷机。原篦冷机篦床面积133.5m2,改造后的总篦床面积173.3m2,熟料产量7000t/d,出篦冷机熟料温度大幅下降,约95℃,同时余热发电量有所提高。技改后的篦冷机结构见图5,红色部分为原篦床,尾端绿色部分为新增Sinowalk篦冷机,熟料下料溜子随之后移。

  2.5 方案五

  方案阐述:只更换固定斜坡,篦床不变,将原有斜坡更换为Sinowalk篦冷机的高效固定斜坡。

  适用现场:原篦冷机使用状况良好,欲提高热回收效率的现场。

  收益分析:更换高效的固定斜坡后,可以大幅提高二、三次风温,降低系统煤耗,同时其特殊的进风方式可以有效避免斜坡堆雪人问题,提高篦冷机的运转率。

  本方案投资少,施工周期短,改造效果明显,将是下一步改造的重点。

  3 五种方案对比

  上述五个方案的投资及收益对比见表2。

  综合上述不同方案的分析,针对不同现场的运转情况,本着节约投资,收益最大的原则,可有针对性的采取合适的技改方案。

  1)原篦冷机机械故障率高,热回收效率低,出篦冷机熟料温度高的,技改可分情况选用以下两种方案:有提产需求,推荐方案一;没有提产需求,推荐方案二。

  2)原篦冷机机械运转可靠的,可供选择改造方式有:若窑内熟料结粒不均匀,大块料多,推荐方案三;若窑内熟料结料均匀,推荐方案四;也均可选用方案五来提高热回收效率。

  4 结束语

  目前,新型干法水泥生产逐步转向节能型、环保型和资源型的运行轨道。Sinowalk第四代冷却机具有高热回收效率和低运行电耗等优点,尤其是带有中间辊式破碎机的第四代篦冷机,进一步降低了出篦冷机熟料温度,回收更多的热用于余热发电和煤磨烘干,提高热回收效率,满足国家“节能减排”的战略目标。本文根据不同现场的实际运行情况,提出了五种改造方案,可以结合业主需求,选择其中一种方案对冷却机进行升级改造,为业主带来最大的经济效益和社会效益。

(责任编辑:俞垚伊)

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