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HC800型篦冷机的提产方法
2009-11-14　作者: 祝永明，合肥水泥研究设计院

一 、HC800型篦冷机简介
结构概述及工作原理
HC800型篦冷机是我院开发的第三代篦冷机，该篦冷机由上壳体、下部框架、篦床、传动装置、熟料破碎机、漏料拉链机、锁风阀、自动润滑系统及供风系统等组成。
热熟料从窑口卸落到篦床上，沿篦床全长分布开，形成一定厚度的料床，冷却风从料床下方向上吹入料料层内，渗透扩散，对热熟料进行冷却。冷却熟料后的冷却风成为热风，热端高温热风作为燃烧空气入窑及分解炉（预分解窑系统），部分热风还可作烘干之用。热风利用可达到热回收，从而降低系统热耗的目的；多余的热风将经过收尘处理后排入大气。冷却后的小块熟料经过栅筛落入篦冷机后的输送机中；大块熟料则经过破碎、再冷却后汇入输送机中；极少的细粒熟料及粉尘通过篦床的篦缝及篦孔漏下进入集料斗，当斗中料位达到一定高度时，由料位传感系统控制的锁风阀自动打开，漏下的细料便进入机下的漏料拉链机中而被输送走。当斗中的细料尚能封住锁风阀门时，阀板即已关闭而保证不会漏风。
HC800型篦冷机和篦床采用复合式篦床，它由充气篦床、低漏料篦床组合而成，其中充气篦床以可分为两种不同的型式——固定充气篦床和活动充气篦床，固定充气篦床由固定充气梁和低漏料梁交替排列而成，而活动充气篦床由活动式充气梁交替排列而成。本机采用一段篦床，为前端充气篦床加后端低漏料篦床组合。
第三代篦冷机的“充气梁”技术
该篦冷机在篦床的高温区（淬冷区和主要热回收区）采用高冷却效率、高热回收率的“充气梁”装置。全面考虑料层纵、横向的阻力（料厚及颗粒组成）和料温的分布规律，即沿纵向以沿横向将篦床划分为足够小的区域，形成合理的冷却小单元，并有针对性地分配可调节的冷却风（称控制流）。最终达到以最少的冷却风，高效冷却一定量的热熟料并高效热回收的目的。
前端“充气梁”一般分隔为左右两个“小风室”，以便于进一步细分冷却单元，每个“小风室”都有独立进风口。按工艺布置要求，由“充气梁”各“小风室”的进风口与带调节阀的管路系统分组连接起来，配以具有相应风量风压的风机便构成了“充气篦床”的冷却系统。
“充气篦板”的气流出口为缝隙式结构，由于几乎所有的冷却风都通过出口缝隙，因而其气流速度明显高于普通篦板的篦孔气流速度。这一特点使“充气篦板”具有两个特性：一是高阻力；另一是气流高穿透性。它对熟料冷却工艺有重要意义，前者增加了篦床阻力对系统总阻力的百分比，相对降低了料层变化的影响。当料层波动时仍可保持冷却风系统的稳定工作，确保冷却效果；第二个特点则有利于料层深层次的气固热交换，特别是对红热细料的冷却更有特殊的作用，有利于消除“红河”现象，解决了第二代篦冷机难以克服的主要问题。
合理配冷却风
在淬冷区和热回收区为“充气篦床”配有合适风量、风压的冷却风是保证其冷却性能的关键。风量取决于料量、料温及所要求的冷却后的出料温度，它通过热平衡计算，气、固热交换等热工计算得出基本理论值，再根据篦床工业实验等实践经验加以修正；风压的确定基于管路系统阻力计算、篦床阻力数据和料层阻力的计算结果再行修正。
由于熟料经主要冷却区冷却后其温度已较低（与第二代篦冷机相比），故在后续冷却区，所需冷却风量也比第二代的少；但为了适应窑产量的波动（有时窑不正常，产量变化可多达30%），因此配风仍留有一定的余地。
三元自动控制系统
自动控制是篦冷机性能和稳定、安全操作的极其重要的保证。三元控制即篦速控制、风量控制和余风排放控制（即窑头负压控制），其控制原理与第二代篦冷机虽然相同，但篦速和风量控制的控制条件却有差异。第二代篦冷机以篦下压力这控制依据，而第三代篦冷机以供风系统的固定和活动风管管内压力为控制依据。自控设计时按管道系统的特点设置测点，最后将数据进行综合处理作为篦速和风量控制的依据。
监测和保护装置：
 篦板测温及报警装置；料层状况电视监视装置；风室漏料锁风阀的故障报警及电机过载保护装置漏料拉链机断链报警装置；冷却风机监测和报警装置。
二、HC800型篦冷机提产改造情况
甘谷祁连山水泥公司800t/d生产线上使用的篦冷机是合肥水泥研究设计院设计的国产第三代充气梁篦冷机，型号：HC-800， 设计产量:800吨/日，篦床有效面积25㎡。原机于2002年投入使用运行一直良好，冷却效果达到了设计要求。2007年以前没有更换过篦板，但是随着系统能力增加产量提高原机设计能力满足不了产量增大的要求，产量大于800t/d时冷却能力略显不够。根据上述情况对该机提出改造要求：提高产量至1100t/d，出料温度：环境温度+65℃。
根据国内外篦冷机的发展及甘谷祁连山水泥公司原有工艺条件，本着技术先进可靠、投资少、不做大改动的原则，我们提出了将第二风室也采用充气梁技术的方法。本方法提高了料层厚度并只对篦床前端及风机进行改造，篦床规格、斜度及篦冷机其他部分均不做改变。
此方法优点：
Ü     冷却效果好，出料温度低。
Ü     热效率高，因提高了料层厚度，二、三次风温显著提高。
Ü     可防止“红河”现象。
Ü     结构简单，性能可靠。
（一）、篦床及内风管部分
1.       将原篦床前端第六至第十排低漏梁及低漏篦板拆除，更换成空气梁及横槽篦板即和前端第二至第五排相同的梁、篦板。前十排均为空气梁。更换五根空气梁20块充气篦板。
2.       保留第一风室的结构大小和风管及篦板等布置形式，提高第一风室的风量和风压，保证有足够的热交换风量和冷风穿透厚料层的能力，加强熟料落料区的快速急冷作用。
3.       第二风室大小位置不变。在第二室内增加空气梁风管、充气活动关节，布置形式与第一风室相同。将第二风室改为空气梁室可有效快速的对高温区熟料进行冷却，同时将高温区热交换的高温风提供给窑头和分解炉因此能够获得更高的热效率。
4.       在第十一至第三十七排仍采用原有的低漏料梁和低漏篦板。但在第三和第四室增加了风量和风压。因产量和料层厚度的增加所需热交换的冷风与风压亦相应增大。同时也强化了此段的冷却效果。
5.       在篦床中低温段第十一至第三十七排采用低漏篦板可有效减少漏料量，减少锁风阀打开次数，减少跑风量，减轻篦冷机拉练机的负荷，提高篦冷机拉练机运转率。同时提高冷却效果。
（二）、风室划分与风机配备
1.       风室划分仍为四个风室，共8台风机（原机共6台风机）。改造后第一风室为充气梁部分，配3台风机，分2个通风区域，粗料区和细料区域各自独立供风。第二风室为充气梁部分，分2个通风区域，粗料区和细料区域各自独立供风。前两室每室各配一台平衡风机。这样配置可以有效解决冷却风短路和红河问题。第三室1台风机。第四室1台风机。
2.       风机配备如下：
A.       风机总数量为：改造后共8台，改造前共6台。风机比改造前增加了2台。风机变化情况如下：
B.       原一室2台F1A、1台F1B风机废除，新更换2台风机。原一室风机1台保留。
C.       原二室1台风机废除，新增加3台风机，其中空气梁风机2台，平衡风机1台。
D.       原三室1台风机废除，新更换1台风机。
E.       原四室1台风机废除，新更换1台风机。
F.       改造后总配风量比改造前增加了21999 m3/h增加了23%。改造前总风量94735 m3/h，单位配风量2.8m3/kg-cl，改造后总风量116734 m3/h，单位配风量2.55m3/kg-cl。
G.       改造后风机装机功率增加了84.3kw，风机单位电耗降低了0.6 kWh/t。改造前风机装机功率232.5kw，吨熟料电耗6.9 kWh/t，改造后风机装机功率316.8kw，吨熟料电耗6.3 kWh/t。

三、性能参数比较
提产改造前后性能参数比较见下表1：
                                   性能参数比较表
                  （表1）
项目
单位
改造前
改造后
篦床有效面积
㎡
25
25
传动功率
kW
30
30
推动频率
1/min
3-15
3-15
熟料产量
t/d
800
1100
单位负荷
t/㎡·d
32
44
料层厚度
㎜
600
800
风室数
个
4
4
风机数
台
6
8
单位配风量
Nm3/kg-cl
2.8
2.55
总风量
Nm3
94735
116734
二次风温
℃
1000
1150
入料温度
℃
1370
1370
出料温度
℃
环境温度+65
环境温度+65
风机装机总功率
kW
232.5
316.8
吨熟料电耗
kWh/t
6.9
6.3

四、HC800篦冷机提产后的效果
甘谷祁连山水泥公司HC800型篦冷机提产改后效果很好，已达到了改造设计指标。从2007年底改造后至今设备运行良好故障率几乎为零，冷却效果较明显。至今尚未更换一次篦板，已达到系统产量增加后的冷却、输送及提高二次风温的要求。实践证明此方法简单可靠，产量可提高37.5%，是行之有效的提高产量的好方法。