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1、篦冷机实用技术,中国建筑材料工业经济研究会水泥专业委员会专家委员唐山鸿升科技发展有限责任公司李艾平,前言 篦冷机常见问题及解决途径 篦冷机的操作与维护 国产篦冷机的实用性改造,主要内容,篦冷机是水泥熟料煅烧系统中用以冷却熟料的重要的工艺设备。由于其性能要求高，工况变化大，结构复杂，设备故障率高，因而在国内外一直是窑系统的薄弱环节。随着配套系统的不同，篦冷机的外形尺寸、技术性能以及某些局部结构的处理上也存在着差异。加之操作、维护水平不一，2009年全年运营的1017条新型干法生产线大部分存在二、三次风温偏低，熟料温度偏高，篦冷机运转率偏低等问题。,前言,篦冷机常见问题出现在工艺和机械两方面。一、
2、工艺方面的问题：工艺方面常出现的问题主要有：“堆雪人”、“红河”、二、三次风温偏低、出口熟料温度高等。1、“堆雪人”所谓“雪人”是指由于各种原因造成出窑熟料粘附在窑头烟室墙壁和篦冷机篦板上，逐渐堆积而形成的熟料堆。“雪人”形成后，严重影响系统通风、影响二次风量、风温、破坏窑及预热器系统的热平衡，使窑内煅烧不好，fCaO增高，熟料产、质量下降。1.1 现象（1）一室篦下压力增大；,第一部分 篦冷机常见问题及解决途径,（2）出篦冷机熟料温度升高，甚至出现“红河”现象;（3）窑口及系统负压增大1.2 形成原因：1.2.1 原料及配料（1）熟料P值过高，液相粘度大，出窑熟料发粘，不易冷却。（2）生料中
3、碱含量过高。1.2.2操作（1）产量与篦冷机的速度不匹配，篦速过慢，造成熟料堆积。（2）窑头火焰集中，出窑熟料温度高，有过烧现象。,（3）二次风量不足，致使煤粉燃烧不完全，落入熟料中在篦冷机内继续燃烧。（4）窑内还原气氛严重，使Fe2O3还原成低熔点的FeO,生成低共熔矿物，极易粘附在墙壁上。（5）篦冷机一室用风量不足，熟料冷却效果不好。1.2.3 篦冷机缺陷（1）落料区风量分配不合理。（2）空气炮位置不合理。（3）有些篦冷机在前端设计了一排盲板。1.3 解决途径1.3.1 原料及配料,严格控制K2O、Na2O、SO3、Cl一含量，控制好三率值，降低液相粘度,最好控制P值在1.50.1范围。1
4、.3.2 操作（1）根据产量情况及时调整篦速。（2）尽量控制细长火焰煅烧，避免窑头火焰集中,形成急烧。（3）控制窑头负压，避免煤粉燃烧不完全和还原气氛。一般窑头负压控制在-2515Pa。（4）用足用好篦冷机一室风量，一室篦下压力一般控制在4.24.5Kpa。1.3.3篦冷机缺陷 篦冷机缺陷的处理将在后面篦冷机改造章节介绍。,2、“红河”：所谓“红河”是指篦冷机在生产时，篦床上的熟料层从进料至出料呈现一条高温红料带，俗称“红河”。“红河”一般出现在细料一侧，也出现在中间。“红河”下面的篦板损坏量较多，我国某企业占篦床总宽度21.4%的细料侧的3行篦板损坏量占到同期篦板总损坏量的83%。“红河”除
5、了造成篦板损坏外，还会由于熟料没有得到充分冷却，影响熟料输送、储存、粉磨和水泥性能。此外，部分高温熟料落入篦下(篦板受热损坏后，尤为严重)，易使篦板梁、活动框架、风室密封板和锁风阀等部件受热变形，造成冷风漏向机外或在篦下各室之间相互串风，形成恶性循环。,2.1“红河”形成的原因 熟料在篦冷机内的冷却过程是：从窑头落下的高温熟料，随篦板向前推动覆盖在整个篦床上，冷风经篦缝向上透过熟料层，熟料在推动的过程中逐步得到冷却。熟料冷却的好坏取决于冷风透过熟料层的阻力。阻力小，透过的冷风量多，则出篦冷机的熟料温度低。阻力大，则出篦冷机熟料温度高。冷风透过料层的阻力与气流速度、气体容重、阻力系数有关。当冷风
6、透过高温熟料料层时，风料之间热交换因温差较大而作用强烈，此时高温熟料将较多的热量 传给冷风，,冷风受热后温度升高，传给冷风，冷风受热后温度升高，体积随之增加，其透过料层的气流速度也相应增加，气体透过料层的阻力随气流速度增加而增加。反之当气流透过温度较低的熟料层时，气流温差小，透过的气体温度低则阻力也低，空气易从低阻力区域的熟料层透过，气体透过量愈多，熟料温度愈低。从篦冷机的横断截面来看，愈是在冷端，阻力大的料层和阻力小的料层之间的温差也愈大，冷风愈来愈集中在阻力小的熟料层透过，而阻力大的料层很少有气流透过，此部位熟料得不到冷却。熟料从窑头落至篦床上时，大颗粒集中在一侧，细颗粒集中在另一侧，篦床
7、横截面中部为粗细颗粒的,过渡部位。由于细颗粒堆积致密，冷风透过时阻力大，从进料口的高温熟料层开始，冷风较少或不透过细颗粒熟料层，较多地透过阻力低的较大颗粒层。此时细颗粒层因冷风透过量少而得不到冷却，其料层表面呈高温红色，而透过冷风的熟料层因冷却其表面呈黑色。随着篦板的推动，在同一横截面上粗细熟料颗粒层之间的温差愈来愈大，冷风愈来愈集中从较大颗粒的熟料层透过，而细颗粒熟料层得不到冷却，形成一条从冷却机进料口至出料口的红热熟料带，这就是“红河”出现的原因。,2.2 解决途径“红河”的起因较复杂，其解决的方法也是多样化。解决“红河”的措施是：首先应从原料性能和热工操作上解决，使窑内熟料结粒均匀，从根
8、源上解决料层透风的均匀性，才能较好地解决“红河”的问题。2.2.1 改善熟料结粒状况 影响熟料结粒状况的因素较多，如液相量、液相粘度、易烧性、生料率值及物料在窑内各带的停留时间等。(1)液相量少，细颗粒比例大。液相量在25%28%时，对结粒最有利。,(2)液相粘度值减少，易结粒。(3)生料的易烧性愈好，生料煅烧的温度愈低，有利于结粒。（4）生产率值：KH值高，物料不易煅烧，易结细粒。硅酸率n增加，物料不易煅烧，易结细粒。当P=1.63时，有利于结粒。P值偏离1.63值愈大，对熟料结粒愈不利。（5）改善窑的操作 为使熟料结粒均齐，应尽量提高入窑物料分解率，改善篦冷机的操作，尽可能提高二次和三次风
9、温,改善喷煤管火焰形状，缩短物料在窑内分解带和过渡,带的停留时间，延长在熔融带的停留时间，在高温带保持合适的烧成温度，以上操作状况有利于结粒。2.2.1 篦冷机的改进 由于各企业生产受种种条件的制约，很难对原料和操作作大的变动，在此情况下对篦冷机可以采用分区供风技术、改变篦板形状来减缓“红河”状况。在后面篦冷机改造章节中再做详细介绍。3.提高二、三次风温，降低熟料温度 目前，篦冷机的设计性能：篦冷机出料温度为65+环境温度。但很多企业熟料温度远高于此温度，国内4条2500t/d篦冷机系统的技术指标见下表:,决定篦冷机热效率及熟料温度的因素有以下几个方面：（1）篦冷机本身的性能。（2）篦冷机用风
10、的合理性，特别是高温段的用风。（3）合理控制篦速，确保篦床上熟料层厚度及稳定性。篦冷机本身的性能是决定热效率的关键因素，控制合理的篦速也非常重要。在正常料层范围内，料层越厚,高温段冷却风与熟料的热交换就越充分；料层过薄，不仅易出现冷却风的短路及“红河”等异常现象，而且会降低二、三次风的温度，不利于提高热效率。二、三次风温度的高低及风量的多少，不仅关系到篦冷机回收热量的多少，而且还直接反映了篦冷机对熟,料冷却能力的程度，成为直接降低熟料热耗的重要参数。但篦冷机高温段的用风量取决于回转窑对二、三次风的需求量，而不取决于冷却熟料的需风量,如果二、三次风的风量过大，有限的热量与过量的风进行热交换，不仅
11、会降低二、三次风的温度，还会增加冷却风机的电耗。降低熟料温度的有效途径是：（1）提高高温段二、三次风的温度有利于降低 熟料温度，而不是通过增加低温段的废气量来降低。（2）合理控制篦速，使料层保持一定的厚度，并且均匀。（3）余热利用的越多越有利于降低熟料温度。,二、机械方面的问题：机械方面的问题常见的有篦板篦缝堵塞、窜轴、梁变形、掉篦板、篦板磨损严重、室密封无效、锁风阀跑风、拉链机链节脱销等。1、篦板篦缝堵塞 篦板篦缝堵塞表现在：随着运行时间的延长，风机电流越来越低，严重时会达到空载运行电流。篦缝被堵死后的影响（1)冷却风量不足，二、三次风温降低，引起煤粉燃烧不充分，使窑内产生还原气氛，形成结圈
12、等。（2)熟料流动受到影响，增加了堆雪人的几率。（3)熟料28d抗压强度较正常时下降1.5MPa左右。,（4)固定篦板的温度温度逐步升高，给设备的安全运行带来隐患。（5)废气温度达300以上，不仅影响收尘效果，而且严重危害除尘器的安全运行。原因分析及解决方法：(1)打浇注料的影响(2)投料初期料子烧流堵篦缝:初投料，升温烘窑时间长，煤灰在窑内大量聚积，操作不当，将第一股出窑熟料烧流，落到固定篦板上堵塞篦缝。升温过程中窑头开始油煤混燃后，就提前开启固定篦板的冷却风机，可以有效防止篦板堵塞。(3)料层控制过厚:,这是正常生产中堵塞篦缝的主要原因,厚料层操作要在合理范围内。料层过厚冷却风就会从风室内
13、倒回，即“倒烟现象”，容易造成篦板堵塞。2、窜轴 窜轴，是机械传动篦冷机普遍存在的问题。主要是因为传动部分采用剖分轴承，无法将轴很好固定。避免此类现象的发生首先在安装和维修时要精益求精，保证有很好的水平度，其次可以安装挡轮限制轴的窜动。3、梁变形、掉篦板、篦板磨损严重、室密封无效、锁风阀跑风、拉链机链节脱销，主要原因是熟料冷却不好，加上篦板间隙过大漏料严重所造成。同时日常维护不及时也是原因之一。,合理的操作和较好的日常维护，是保证篦冷机冷却效果和提高回转窑运转率的关键。一、篦冷机的操作 篦冷机的操作就是控制料层厚度，调节冷却风量以满足熟料冷却效果，提高热回收效率，保持稳定较高的二、三次风温，保
14、证窑头收尘、输送系统安全运行。篦冷机的操作以稳定一室篦下压力为主，保证篦下压力的恒定是篦冷机用风合理的前提。调整篦速是实现篦下压力恒定的手段。1、篦冷机的用风原则（1）熟料在篦冷机一、二室必须得到最大限度的急冷,并能得到较高的二、三次风温。但一、二室用风,第二部分 篦冷机的操作与维护,量的大小取决于二、三次风用量的大小而不取决于冷却熟料的需要量。二、三次风用量取决于煤燃烧所需空气量。（2）一、二室冷却风量调节后，三室风量视情况可适当减少。但三室风量总量调节，需考虑到熟料经一、二、三室冷却后，能达90%以上的冷却效果。（3)后面的室风量能少则少，以保证熟料冷却效果和窑头负压为准；（4)在操作中应
15、考虑到由于料层的加厚造成的风机出风量减少。此时应适当增加各风机进口阀门的开度。2、篦冷机的风量平衡 在篦冷机内冷却用活风量与二、三次风量、煤磨用,热风量、窑头风机抽风量必须达到平衡，以保证窑头微负压。目前设计的篦冷机已取消了高温区与低温区之间的动挡板，但在窑头排风机、高温风机、煤磨引风机的抽力作用下，篦冷机内存在相对的“0”压区。如果加大窑头排风机抽力或料层增厚使高温段冷却风机出风量减小，“0”压区将会前移（向窑头方向），则二、三次风量下降，窑头负压增大；减小窑头排机抽力或料层减薄使高温段冷却风机风量增大，“0”压区将会后移，则二、三次风温下降风量增大，窑头负压减小。所以在操作中如何稳定“0”
16、压区对于保证足够的高温的二、三次风是非常关键的。,3、操作实务 调节冷却风量应注意料与冷却风量相匹配。当床上料层较厚时，应加快篦床运行速度，开大高压风机的风门，使进入冷却机的高温熟料始终处于松动状态。并适当关小中压风机的风门，以减少冷却机的废气量，同时窑头引风机拉风也相应加大；当料层较薄时，较低的风压就能克服料层阻力而吹透熟料层形成短路现象，熟料冷却效果差，为避免供风短路，这时可适当减慢篦床运行速度，关小高压风机风门，适当开大中压风机风门，以利于提高冷却效率操作的关键在于预见性的调整。当窑内可能产生冲料时应提前加快篦速，增加低温段冷却风机用风量，同时增加窑头引风机风量。此时熟料冷却好，窑头收尘
17、器入口温度上升幅度不大，窑头引风机抽,风能力大，尚能保证窑头负压。如果等到料层已增厚才增加窑头风机进口阀，因收尘进口温度高抽风能力减弱,窑头负压将无法控制。提高篦速后，只要一室篦下压力有下降趋势就可以降低篦速，因为窑内不可能有无限多的料冲出来，这样就可以使窑头收尘入口温度和熟料输送设备负荷不至于上涨得太高。当然如果窑内出料太多,必须降窑速。两段式篦冷机在操作中需注意一二段的配合。当窑内出料过多窑头收尘温度会超高时，可预增二段风机风量，必要时适当降低二段篦速，以保证良好的冷却并不致温度和熟料输送设备负荷超高；料层偏薄时适当减小二段风机风量以降低电耗。,一、二室风机要维持稳定的电流，三、四、五室风
18、机根据料的多少决定进口阀开度。需要注意的是调整风机进口阀会引起篦下压力的变化。为了严格控制篦板的使用周期，要坚决杜绝关风推料操作，检修清理篦床熟料时一定要做到开风机后再推篦床。当遇到紧急断电等特殊情况时，要先开风机，过一段时间再推篦床。4、篦冷机的操作参数（1）篦下压力 一室篦下压力 4500500 Pa 二室篦下压力 3600500 Pa,(2)一、二室篦板温度 80(3)篦速 一段篦床冲程次数 48次/min 二段篦床冲程次数 一段的1.11.2倍二、篦冷机的维护 当前的水泥生产线中回转窑的年运转率能够超过95%。烧成系统设备必须精心安装、使用和维护。对于篦冷机来说，预防性维护比故障性维修
19、更为重要。因为篦冷机或辅助设备的突然故障往往会导致整个烧成系统的停机。所以，每当篦冷机因某种原因而停机时，都应抓紧时间仔细检察，并修理、更换损坏的或不可靠的零部件。即使一次停机多费一些维修时间，也比消费更大，涉及更广的事故停机值得。,篦冷机维护要点：（1）润滑：各润滑点有人工润滑和自动润滑，经常检查润滑点的管路是否畅通，油脂是否清洁、密封良好。不同润滑脂混在一起会造成轴承故障。如需要更换型号、性能不同的润滑脂，必须将旧的润滑脂全部清洗掉。（2）轴承：定期检查破碎机和各风机轴承温度是否过高，并对那些运行中一直发热的轴承做出下次停机的检修安排。大多数情况下，轴承发热都是由于过量润滑或润滑不足引起的
20、，通常这些轴承的故障发展是很快的。（3）风机：风机若在操作中发生震动，应停机检,查原因并采取有效措施，风机震动的产生往往是早期故障的前兆。（4）破碎机锤头：每当停机应检查破碎机的锤头,并更换严重磨损或已损坏的部件。为了保持平衡，锤头更换应在相对应方向成对地进行，锤头的拆装参考有关图纸进行。一般来说，拆下的锤头可以堆焊修正或调面(180)后再次使用，但必须注意转子的平衡问题。操作中破碎机的震动往往是由于锤头破损造成转子不平衡所致。出现这种情况，应立刻更换锤头并尽快作必要的修理。（5）篦板及其固定螺栓:有较长时间的停机，应对所有篦板及其固定螺栓进行检查。在大修时(或至少一,年一次),应彻底清除篦板
21、上的物料,从篦床上检查篦板,并更换所有过磨损、破裂以及有其他毛病的篦板同时，应检查篦板间隙，如果间隙过大要及时调整。操作中，篦板磨损（或破坏）、篦板间隙过大会使漏料增多，这可能导致空气短路循环，篦下压力迅速下降。如果破损的篦板在停机时没有及时的更换，进料端将处于非常危险的境地。(6)托轮及其导轨:检查托轮及轮轨的接触磨损情况。如果二者之一出现磨损影响正常工作，就应进行更换。如来不及更换，要用垫片调整轮轨，予以矫正。托轮和轮轨过量的磨损，会使活动框架下沉，导致活动篦板和固定篦板之间的摩擦，从而大大降低篦板和有关零件的使用寿命。,(7)隔墙板密封:检查并调整隔墙板密封，保持相邻隔室间的最佳密封效果
22、。(8)滑块轴密封:对轴密封装置应定期检查，看是否有空气泄漏和粉尘堆积。通过拧紧调节弹簧来保证密封。当平衡曲轴和滑块轴进行维修时，应测量其位置,以保证它们和活动框架之间正确的定位，滑块轴应与活动框架的轴线相垂直并与平衡轴平行。(9)耐火衬检查:耐火衬有否断裂、破损，应尽可能立即修复。耐火衬破损太会使工艺过程热损失加大，特别是耐火衬缺损将构成孔洞，使壳体局部过热，以致损坏金属壳体，并可能灼伤人员。,(10)其它如电动锁风阀工作是否正常，阀板和破碎机栅条的磨损，冲击板的损以及各易损件都应适时检查并修复或更换。此外，与之相关的辅机，如拉链机及排风收尘系统等，均应按有关使用说明，合理地操作和维护，以保
23、证系统的正常运行。,一、篦冷机的评价标准1、先进性：看主要经济技术指标是否领先？（1）单位面积冷却能力 t/d.m2(2)单位熟料消耗风量 Nm3/Kg(3)单位熟料耗电量 KW/Kg(4)熟料温度（5）二、三次风温%(6)热效率（7）设备总重2、可靠性：设计合理、制作质量高、运行稳定可靠、操作维护方便、故障率低。3、经济性：易损件使用寿命长，维护费用低。,第三部分 国产篦冷机的实用性改造,二、篦冷机改造的要点 篦冷机改造的目的是解决原有篦冷机存在的弊端，诸提高冷却能力和热效率、降低熟料温度、延长篦板使用寿命、消除“红河”、“堆雪人”现象等。篦冷机改造的原则是改造费用不能过高，改造时间不能过长
24、，改造部件不能过多。篦冷机改造的理念是沿篦床纵向分别控制冷却用风。即在粗料端减少用风，在细料端多用风，尤其是高温段。改造篦冷机的方案如果不能与这一理念相一致，就不可能达到预期效果，改造就是不成功。,1、篦床系统的改造 篦冷机的性能主要取决于篦床系统，因而改造的核心就是篦床。篦床供风单元的细化、篦板形式及配风的合理性是提高篦床性能的主要手段。篦床可以划分为淬冷区、热回收区、后冷却区。（1）入口淬冷区：入口淬冷区通常采用59排固定阶梯梁(视篦冷机规格而异），其倾斜角度与篦板的结构形式、出风口的方向及篦板的气体动力学性能有关，其角度一般在1524。这个角度是经过实践摸索出来的经验数据。淬冷区的配风（
25、风量、风压）是非常重要的，淬冷区是热回收区与后冷却区能够发挥正常作用的前提，如果熟料在淬冷区内未经有效淬冷，将极大地增加热量回收区与后冷却区的冷却,难度，熟料冷却效果根本无法保证。很多篦冷机在淬冷区采用整体区域供风，由于落料区通风阻力远大于两侧的阻力，使得热料得不到充分急冷，因而为“堆雪人”埋下伏笔。为解决这一问题，我们在改造篦冷机时将淬冷区划分为三个单元（其中落料区为一个独立的单元），按单元分别独立供风，使得供风区域得到了细化。实践证明，这一措施不仅提高了熟料的冷却效果，而且解决了“堆雪人”的问题，使得配套的空气炮闲置了起来。（2）热回收区 国产传统型篦冷机热回收区有的采用室供风，有,的固定
26、梁充气而活动梁采用室供风，有的固定梁和活动梁全充气，由于篦床横断面熟料粒度分布存在离析现象，冷却风无法合理分布，熟料与风的热交换效果比较差。同时，普遍存在充气梁数量偏少，篦板结构不合理的情况。使得熟料冷却效果非常差，热效率偏低，常出现“红河”现象。我们改造篦冷机，在热回收区采取了如下措施：1）增加了空气梁数量：增加空气梁数量可以进一步提高篦冷机的热效率，还可以提高篦冷机单位面积的冷却能力，减轻回转窑提产后带给篦冷机的压力。同时，为篦冷机提产改造节省费用。2）每根充气梁都根据篦床熟料分布划分供风区,域，使得冷却风分布达到合理状态。消除了“红河”现象，使熟料得到充分冷却，提高了高温区篦板的使用寿命
27、。3）采用斜吹篦板。斜吹篦板让冷却风斜向喷吹熟料层，此时熟料颗粒被吹动而使料层发生松动，因而料层的透风阻力下降，尤其细料端效果更加明显。篦下的冷风因料层阻力下降而得以透过料层，使熟料得到冷却，“红河”则消除。（3）后冷却区 如果淬冷区、热回收区合理的话，后冷却区的作用就显得小了许多。除了进行局部的配风调整、配备控制边部熟料流速的阻流篦板、加强风室之间的密封外，不,需进行其他的改造。但如果采用的是圆孔篦板，还需更换为低漏料高阻力篦板，这样在很大程度上可以减轻料层阻力差异对通风的影响，还可以减少漏料量，使拉链机的负荷大大减轻。2、其它改造技术介绍（1）活动梁供风活节:采用金属万向供风补偿器，具有安
28、装方便、耐高温、免维护、寿命长等特点。（2）锁风采用电动弧形阀加音叉料位计配合，锁风效果更好。（3）篦板固定形式：采用T型螺栓+弹簧固定篦板。利用弹簧自身的张紧调整冷、热状态带来的影响，防止因篦板上下间隙进料，影响篦板寿命。,三、改造实例 智海集团榆次水泥分公司现有两条2500t/d生产线，两台篦冷机均为南京院生产，投产时间相距一年。1#窑篦冷机淬冷区没有固定阶梯梁，第一排为活动梁，活动固定活动形式，其篦床布置见图一。投产后，熟料温度一直居高不下，尤其1#窑熟料温度比2#窑还要高很多，使得水泥磨台时产量受到严重影响。2010年1月唐山鸿升科技发展有限责任公司对1#窑篦冷机进行了改造，取得了明显效果，改造后的篦床布置见图二。,图一 改造前篦床布置图,图二 改造后篦床布置图,The end,thank you!,欢迎各界朋友莅临唐山鸿升科技发展有限责任公司考察指导！,千里有缘来相会相逢一笑变朋友友情链接:13603379652,
