第四代富士摩根篦冷机的生产调试

　　河南卫辉天瑞水泥有限公司座落在河南省卫辉市，共有两条天津水泥工业设计研究院有限公司设计的5000t/d熟料水泥生产线。一线于2005年投料生产，二线烧成系统于2008年4月26日首次投料，5月31日系统通过了性能达标考核。

　　二线采用史密斯ATOX原料立磨，天津院最新设计的烧成窑尾系统，和国内首台采用富士摩根技术生产的篦冷机。

　　该篦冷机具有熟料输送和热交换效率高，生产运行成本低，使用寿命长且易于维护；模块化设计，便于施工安装；设备高度降低，土建费用低等优点。

　　1． 篦冷机设计参数

　　产量：6000t/d

　　最大生产能力:6250t/d

　　最小连续生产能力 5700t/d

　　平均熟料粒度 25mm

　　正常冷却机入口温度  1370 oC

　　出料温度 65 oC +环境温度

　　冲程 300mm

　　冲程次数  4~6次/分钟

　　熟料层厚度 约550mm

　　篦床有效面积  131.4m2

　　冷却效率  75%

　　熟料破碎机 规格:  ? 1000x3900mm, 功率90kW

　　厂家要求配置六台冷却风机，其设计参数如下：

　　一室风机   风量1020nm3/min,风压7500Pa,功率192kW 1台

　　二室风机   风量1235nm3/min,风压6000Pa,功率186kW 1台

　　三室风机   风量1795nm3/min,风压5500Pa,功率247kW 1台

　　四室风机   风量1755nm3/min,风压5000Pa,功率220kW 1台

　　五室风机   风量1560nm3/min,风压4750Pa,功率186kW 1台

　　六室风机   风量1950nm3/min,风压4500Pa,功率220kW 1台

　　天津院根据厂家提供的参数在设计时进行了储备和修正，共选用九台冷却风机，具体参数如下：

　　一室风机   风量65683 m3/h,风压7830Pa,功率220kW 1台

　　二室风机   风量89095 m3/h,风压6000Pa,功率220kW 1台

　　三室风机   风量53850m3/h,风压5500Pa,功率132kW 2台

　　四室风机   风量57135m3/h,风压5000Pa,功率110kW 2台

　　五室风机   风量93600m3/h ,风压4750Pa,功率200kW 1台

　　六室风机   风量63483m3/h,风压4500Pa,功率1320kW 2台

　　2． 设计理念

　　1）模块化设计。即整体篦床是由若干造型美观的标准模块组装而成，每个模块是由若干篦板和一套风量控制阀与四连杆传动机构组成，模块尺寸标准化，尺寸长2.0x宽0.4x高0.6m，各部件间实现最大限度通用。

　　2）入口段等动力学运动模式设计。这种设计基于物理学的摩擦定律，确保达到以下目的：

　　（a）熟料在整个篦床上的均匀输送，提高了入口段的热交换效率;

　　（b）不给雪人生根的基础，减少了堆雪人现象。

　　3）篦板的梭式运动和四连杆机构。四连杆驱动机构完全不同于传统篦冷机的熟料靠活动篦板在固定篦板上往复运动，推动熟料前进，而是梭式运动，即篦板进行往复运动时，向前推动时所有的梭式篦板整齐地向出口方向运动，返回时，将分为三组，不相邻的三列分为一组同时返回，三组篦板按顺序依此三次返回。

　　四连杆传动支撑装置在使用中，能够一直提供近乎100%的直线运动轨迹，特别适合梭式篦板，不会随部件磨损而降低精度。其循环往复直线运动靠滑动轴承转动而来，易于密封。系统维护简单，费用低廉。

　　4） 渐进式风量控制模块：STAFF(stepped air flow function)。它包括：一个主通风管；低气流调节管，包括活塞；高气流调节管，包括活塞；中等气流指示管，包括活塞；根据要求调节空气总量的调节孔和阻尼盖，通过位置的调节补偿物料层的阻力。

　　STAFF设计的理论依据：

　　Dp=V2r/2g=(Q/A)2r/2g

　　Dp--- 通过篦板及STAFF阀的压降，

　　V--- 篦缝风速

　　A---通风面积

　　Q--- 冷却风量

　　r,g----均为常数，所以Q与AxDp1/2成正比例关系。

　　由上面公式可以看出，要获得一定的冷却风量，与篦床的通风面积有关。对于带STAFF的篦板来说，篦板的通风面积是固定的，因此冷却风量与STAFF的通风面积有关。由下图可以看出，STAFF的通风面积包括：一个主通风管、三个带活塞的气流调节管、一个扇形气流调节孔。当篦床上熟料层阻力较大、冷却风较小时，气流调节管中的活塞自动下落，使篦床阻力下降，增加了冷却风量；而当篦床上熟料层阻力较小、冷却风量较大时，气流调节管中的活塞自动上升，使篦床阻力上升，减小了冷却风量，从而达到冷却风量恒定。

　　根据篦板阻力对空气分配作用关系如下：

　　Vg/Vf=(Rf+Rr)/(Rg+Rr)=(500+100)/(200+400)=1/1

　　其中：Rr---粗粒阻力；

　　Rf---细粒阻力

　　Vf---通过细粒冷却风速

　　Vg---通过粗粒冷却风速

　　Rr---篦板阻力

　　其中：STAFF阀的阻力为Rr,可以在0~400mmH2O之间自动调节，根据熟料层进行补偿。通过阻力的变化可以调节粗料侧和细料侧的阻力比，使得熟料层加篦板阻力维持恒定，达到冷却空气在料层上均匀分配的最佳状态。

　　在活动篦板部分，每个篦板上都配有面积为400x400mm的STAFF，在入口固定端布满了400x275mm的STAFF。

　　在实际生产中，还可以通过调节空气总量，以及阻尼盖的倾斜角度，来调整篦床的通风量，满足烧成系统的需要。

　　5）普通钢材质的平段用篦板

　　除了在高温固定段采用耐热钢铸造的耐高温篦板外，之所以能在做梭式运动的平段篦板使用普通材质的篦板，主要是由于横槽高效气流分布式篦板能容纳一部分经过冷却的熟料，减轻了对篦板的高温烧灼及磨损。每块篦板配置高度80mm耐热钢挡板，确保在接近篦板的最下面形成一层向输送方向缓慢移动冷的薄的熟料垫层，使每块篦板上熟料的料层厚度多达标80mm。

　　6）液压站控制系统：设计一套液压传动机构，活动篦床仅为一段，只有一个篦速。这种全篦床的料层厚度一致性，使高温段厚料层操作的同时，要求低温段料层适当减薄就不可能；反之，为了适应低温段料层不要太厚，高温段的料层就不可能太厚。

　　3． 工作原理

　　冷却机进口的固定端，为台阶式、横纵向各布置十块与水平方向有一定夹角的低阻力篦板。配合风量控制阀，形成了独有的等动力入口。由窑口落下的熟料，在物料压力和重力作用下，在篦板的料垫上向前滑动并铺开。该系统将熟料收集到有凹槽的篦板盒内，水平喷射气流在熟料所有孔隙中产生均匀等速而缓和的向上气流，流态化细粉被吹到熟料层表面，使它们既不会循环向下而对篦板磨损，也不会滞留在粗料孔隙中影响空气流动，所获得的熟料层分布均匀，避免气流短路。

　　冷却机的传动是水平的，通过水平穿梭篦板的往复式运动，保证熟料的均匀分布。

　　整个篦床采用迷宫式密封，不会产生漏料现象，故不设灰斗和拉链机。

　　冷却机废气管到上设置了喷水降温系统。

　　4． 调试使用情况

　　卫辉天瑞水泥有限公司二线烧成系统于4月26日首次投料。

　　4月27日发现篦板下各风室液压缸多处接头漏油, 此时减料，不减风，打开篦下风室人孔门，人工进入篦下风室紧固接头。原因是油管路布置过急，软管随作篦板来回移动造成了接头的滴漏。之后所有相同部位接头压紧紧固,效果显着。

　　刚开始投料时堆起了雪人。之后在篦冷机落料易堆雪人侧增设了人孔门，以便清理。

　　随着投料的逐渐加大,篦速的给定也由原来的5次/分提至最高速6次/分。篦速反馈初期跟不上,总是徘徊在5次/分以下。现场只得增开一台液压泵,效果不明显,反馈仍在5.5次/分以下。厂家在中控运行画面增设了篦冷机液压系统压力显示，通过压力反映运行中阻力的大小,可以粗略判断料床厚度。为防止压床，只得采取了减料措施。篦下风压或液压压力若短时内过高时，现场人工手动同步推动换向阀，来快速推出篦床上面的物料。

　　30日五室下液压缸掉,液压缸底座紧固螺栓松动,螺帽没有加止退垫圈,松动后造成活塞轴弯曲,进行了更换。之后对所有液压缸底座紧固螺栓进行了更换,底座进行了加固。

　　上述几天的运行，篦冷机液压泵都是开了三台，液压油温高达70 oC。后增设了四台轴流风机吹油箱散热,效果不明显。

　　这段时间的操作，明显感觉一室易积料,十排固定篦板偏多,斜度偏小,出窑熟料易结大块且不易走,操作时需不断开空气炮清堵。

　　5月10号，借助停窑机会，对篦冷机进行了检修与改造。为了避免两台的风机在料层厚篦下压力高时，互相顶风现象的发生，即一台工作电流高，另一台工作电流低，三室篦下风室加隔墙隔开。增设四、六室人孔门。对液压行程进行了调整,由原来的245mm缩到210mm,目的是防止运动中的惯性碰撞。继续对缸底座进行加固。更换了部分液杆防尘护罩,处理了部分干油管。对观察窗部分玻璃进行了更换,由普通玻璃换为钢化玻璃,加开了一些观察窗,增设了许多照明点。篦冷机摄像头部易积灰处增设了压缩空风吹扫装置。

　　5月13日开始投料，液压压力在9MPa-11MPa之间。风室压力还较高。三室隔开后有点效果但不明显,在篦下风压达到7000Pa时, 两台风机运行电流由原来相差50A，降为30A，解决了其中一台风机跳停后难以再起动现象的发生。这可能是增加隔墙时没有增设密封条的原因,相互还有些窜风。

　　13日开始后两天内，先后三台液压泵出口过滤器壳体开裂。起初，中控室发现液压力低,反馈略低于给定,但现场发现地沟里面已流满油,箱内油位远远不足,损失将近七桶液压油。对三个过滤器进行了更换。之后电气又专门做了液位油位报警，运行时油位指示进入中控室篦冷机画面。厂家又重新对系统压力做了标定,出泵压力由21MPa改为18MPa,同时调分配比例阀处压力略高于出泵压力,从而保正了分配比例阀体的安全运转。此时开两台泵完全可以满足生产要求,篦速给定6次/分基本不动，反馈也能跟上。

　　但当窑投料到340t/h时，冷却机开始出现大片红料、冷却效果较差。红料一般出现在冷却机两侧。起初认为是两侧下面两列扇型阀开度25％，偏小，因为其它八列扇型阀开度均为50％。停机后将两侧下面扇型阀开度调为50％，效果仍不明显。其它部位也有红料,一般为大块红料。

　　这段时间，停窑时进入冷却机检查，发现部分活动篦板的挡料板变形。原因是当窑内有大块或掉窑皮时，由于篦板以不同的梭式往复推动熟料前行，大块易将活动篦板的挡料板冲撞变形。现场将部分挡料板降低了高度。

　　5月28日到5月31日，烧成系统通过了产量达标考核验收，投料稳定在370~380t/h之间，连续运转80多个小时。达标时烧成系统操作画面如下。此时红料现象继续存在，冷却效果还是较差。

　　根据冷却效果差这一现象，我们分析了原因，结合了设备厂家的意见，对冷却机配风系统进行了改造。增加了三台冷却风机后，冷却效果明显，红料现象消除，窑系统产量稳定在5800t/d以上。现场改造后的冷却风机参数如下：

　　一室：4台风机

　　风机型号：9-19No14D   流量：30040-42409m3/h

　　全压：11464-9878Pa     功率：220kW

　　二室：1台风机

　　风机型号：9-19No14D   流量：30040-42409m3/h

　　全压：11464-9878Pa     功率：220kW

　　三室：2台风机

　　风机型号：9-38No11.6D   流量：41041-82080m3/h

　　全压：7578-7349Pa     功率：220kW

　　四室：2台风机

　　风机型号：5-47No12.2D   流量：34302-64706m3/min

　　全压：5798-4216Pa     功率：110kW

　　五室：1台风机

　　风机型号：4-68No12.5D   流量：60179-119491m3/h

　　全压：5382-3783Pa     功率：185kW

　　六室：2台风机

　　风机型号：5-47No12.2D   流量：34302-64706m3/h

　　全压：5798-4216Pa     功率：110kW

　　5． 结语

　　河南卫辉天瑞水泥有限公司二线5000t/d烧成系统经过天津院调试组和厂方的共同努力，熟料产量目前稳定运行在5800t/d以上，质量较好。冷却机配风量的加大和液压系统的技术改造后，国内首台采用富士摩根技术生产的篦冷机，目前运行平稳，冷却效果较好，消除了红料现象。

　　由天津院和丹麦FONS公司共同开发的具有自主知识产权的TCFC富士摩根技术生产的第四代稳流步进式篦冷机技术领先，必将在水泥行业得到广泛的应用。