臧劍波

1 前言

長興南方水泥有限公司（以下簡(jiǎn)稱長興南方）建有一條5 000t/d水泥熟料生產(chǎn)線，其燒成系統(tǒng)原第三代往復(fù)推動(dòng)式篦冷機(jī)已投入使用十余年，存在熱回收效率和冷卻效率低、故障率高和維護(hù)費(fèi)用高等諸多問題。隨著熟料產(chǎn)量的逐年提高，以上問題更加突出，嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)運(yùn)行。為此，公司于2017年對(duì)篦冷機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造，將原有第三代篦冷機(jī)整體拆除，更換為配套中置輥式破碎機(jī)的第四代篦冷機(jī)。

該技改項(xiàng)目自2017年2月4日啟動(dòng)，至2017年3月21日點(diǎn)火，總歷時(shí)46d，同年7月完成了篦冷機(jī)的性能考核驗(yàn)收。截至目前，該篦冷機(jī)已平穩(wěn)運(yùn)行4年多，各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)異。

2 項(xiàng)目實(shí)施和性能考核驗(yàn)收

該技改項(xiàng)目采用EPC總承包方式，將原有窯頭車間廠房內(nèi)的舊篦冷機(jī)拆除，新安裝了一臺(tái)由天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司（以下簡(jiǎn)稱天津院）設(shè)計(jì)生產(chǎn)的帶中置輥式破碎機(jī)的步進(jìn)式第四代篦冷機(jī)，并更換了所有的冷卻風(fēng)機(jī)。受限于窯頭平臺(tái)的高度，技改時(shí)，采取基礎(chǔ)下挖等措施，實(shí)現(xiàn)了熟料輥式破碎機(jī)的中置安裝，設(shè)備布置緊湊合理。改造后，項(xiàng)目順利實(shí)現(xiàn)了達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)，經(jīng)過幾個(gè)月的生產(chǎn)試運(yùn)行，工作人員基本掌握了新設(shè)備的參數(shù)調(diào)整原則和日常維護(hù)保養(yǎng)方法，同年7月通過了性能考核驗(yàn)收。

2.1 標(biāo)定測(cè)量內(nèi)容

驗(yàn)收期間，采用皮托管和數(shù)字壓力計(jì)Testo435-4、Testo512測(cè)量篦冷機(jī)冷卻風(fēng)量、二三次風(fēng)量；采用Testo435-4溫度計(jì)、WD-3數(shù)字溫度計(jì)和熱電偶測(cè)量二三次風(fēng)溫、出篦冷機(jī)熟料溫度；采用MRU-3型多功能手持式煙氣分析儀測(cè)量煙室和分解爐氣體成分，并統(tǒng)計(jì)了篦冷機(jī)電耗、系統(tǒng)煤耗和余熱發(fā)電量。其中，部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行了多次測(cè)量標(biāo)定，取平均值修正。

2.2 標(biāo)定測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算方法

2.2.1 熟料溫度測(cè)量計(jì)算方法

熟料溫度用水熱法測(cè)量，每次取水20kg左右，加入10kg左右的熟料，分不同時(shí)段取熟料樣品，多次測(cè)量樣品溫度，取平均值作為熟料溫度。考核期間，每2h取樣測(cè)量一次，以72h平均值作為熟料最終考核溫度。

2.2.2 電耗計(jì)算方法

篦冷機(jī)系統(tǒng)電耗主要包含冷卻風(fēng)機(jī)、液壓傳動(dòng)和中置輥式破碎機(jī)三部分設(shè)備電機(jī)的電耗。篦冷機(jī)電耗計(jì)算主要是通過對(duì)篦冷機(jī)系統(tǒng)各電機(jī)電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每2h保存一次數(shù)據(jù)，根據(jù)保存的數(shù)據(jù)計(jì)算出3d內(nèi)每臺(tái)電機(jī)的實(shí)際功率消耗和合計(jì)電耗。功率計(jì)算公式如下：

式中：

U——電壓，V

I——電流，A

cosφ——功率因數(shù)

2.2.3 熱回收效率計(jì)算方法

依據(jù)GB/T 26281-2010《水泥回轉(zhuǎn)窯熱平衡、熱效率、綜合能耗計(jì)算方法》、GB/T 26282-2010《水泥回轉(zhuǎn)窯熱平衡測(cè)定方法》對(duì)熱回收效率進(jìn)行計(jì)算。

（1）篦冷機(jī)收入熱量共包含出窯熟料帶入顯熱和入篦冷機(jī)空氣顯熱兩部分。

式中：

Qysh——出窯熟料顯熱，kJ/kg

tysh——出窯熟料溫度，℃

Csh——出窯熟料比熱，kJ/kg·℃

Q'Lk——入篦冷機(jī)空氣顯熱，kJ/kg熟料

QLzs——篦冷機(jī)熱量總收入，kJ/kg熟料

（2）篦冷機(jī)支出熱量包含二次風(fēng)顯熱、三次風(fēng)顯熱、烘干爐渣風(fēng)顯熱、熱風(fēng)爐風(fēng)顯熱、煤磨風(fēng)顯熱、廢氣風(fēng)顯熱及表面散熱等。

式中：

Msh——熟料產(chǎn)量，kg/h

QF3k——入分解爐三次風(fēng)顯熱，kJ/kg熟料

VF3k——入分解爐三次風(fēng)體積，m3/h

TF3k——入分解爐三次風(fēng)溫度，℃

Qy2k——入窯二次風(fēng)顯熱，kJ/kg熟料

Vy2k——入窯二次風(fēng)體積，m3/h

Ty2k——入窯二次風(fēng)溫度，℃

Qpk——篦冷機(jī)排出空氣顯熱，kJ/kg熟料

Vpk——篦冷機(jī)排出空氣體積，m3/h

Tpk——篦冷機(jī)排出空氣溫度，℃

（3）篦冷機(jī)熱回收效率

式中：

QF3k——入分解爐三次風(fēng)顯熱，kJ/kg熟料

Qy2k——入窯二次風(fēng)顯熱，kJ/kg熟料

Qysh——入篦冷機(jī)熟料顯熱，kJ/kg熟料

η——熱回收效率，%

2.3 考核結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

（1）熟料產(chǎn)量

在同等生料投料量下，盤庫核算對(duì)應(yīng)的熟料產(chǎn)量?？己似陂g，平均熟料產(chǎn)量5 800t/d。

（2）出篦冷機(jī)熟料溫度

采用水熱法對(duì)技改后熟料溫度進(jìn)行測(cè)量，共測(cè)量36次，取平均溫度，測(cè)量數(shù)據(jù)見表1。

由表1可知，技改后出篦冷機(jī)熟料平均溫度為95.0℃（63.4℃+環(huán)境溫度），較技改前降低了60℃（技改前熟料平均溫度為155.0℃）。

（3）二、三次風(fēng)溫

考核期內(nèi)，每2h錄取一次中控畫面，記錄二次風(fēng)溫、三次風(fēng)溫和進(jìn)余熱發(fā)電風(fēng)溫。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在3d考核期內(nèi)，二次風(fēng)溫平均1 192℃，三次風(fēng)溫平均961℃，進(jìn)余熱發(fā)電風(fēng)溫平均456℃，見圖1。

（4）標(biāo)準(zhǔn)煤耗

考核期間，窯頭煤累計(jì)用量883.84t，窯尾煤累計(jì)用量1 303.10t，合計(jì)用煤2 186.94t；煤粉平均發(fā)熱量按2 517.6kJ/kg計(jì)，折合標(biāo)煤1 881.78t，按熟料產(chǎn)量5 800t/d計(jì)算，標(biāo)煤耗為108.15kg/t熟料。

（5）余熱發(fā)電量

考核期間余熱發(fā)電總量696 923kW·h，較技改前總發(fā)電量每天提升了12 300kW·h。

表1 熟料溫度測(cè)量數(shù)據(jù)表

圖1 風(fēng)溫?cái)?shù)據(jù)圖

（6）電耗

篦冷機(jī)電耗包含冷卻風(fēng)機(jī)、液壓傳動(dòng)和中置輥式破碎機(jī)三部分設(shè)備電機(jī)電耗。其中，篦床冷卻風(fēng)機(jī)共9臺(tái)，輥式破碎機(jī)輥軸冷卻風(fēng)機(jī)1臺(tái)，液壓傳動(dòng)電機(jī)6臺(tái)，中置輥式破碎機(jī)電機(jī)4臺(tái)?？己似陂g，每2h錄取一次中控畫面，記錄風(fēng)機(jī)開度及電流值，共記錄36組數(shù)據(jù)，然后取平均值，由此，計(jì)算出相應(yīng)的系統(tǒng)電耗，計(jì)算結(jié)果見表2。

改造后的標(biāo)定結(jié)果顯示，風(fēng)機(jī)效率相對(duì)改造前偏低。近期將前幾臺(tái)風(fēng)機(jī)更換為高效節(jié)能風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)電耗下降了0.3～0.5kW·h/t熟料，節(jié)電效果明顯。

（7）熱回收效率

熱回收效率計(jì)算結(jié)果見表3，考核數(shù)據(jù)顯示，第四代篦冷機(jī)實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，達(dá)到了既定的技改目標(biāo)。

考核結(jié)果數(shù)據(jù)匯總見表4。

3 結(jié)語

四年多的實(shí)際運(yùn)行情況表明，帶中置輥式破碎機(jī)的第四代篦冷機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，相比第三代篦冷機(jī)，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

（1）冷卻效果好。使用了中置輥式破碎機(jī)，出篦冷機(jī)熟料溫度平均95.1℃，且沒有紅料，平均熟料溫度大幅降低。

（2）熱回收效率高。二、三次風(fēng)溫提高了30～50℃，實(shí)物煤耗下降了0.5～1.0kg/t熟料。

表2 整機(jī)電耗結(jié)果

表3 熱回收效率計(jì)算結(jié)果

表4 考核結(jié)果數(shù)據(jù)匯總表

（3）發(fā)電量明顯提升。進(jìn)窯頭鍋爐風(fēng)溫達(dá)430℃～480℃，9MW鍋爐日發(fā)電量（22～23）×104kW·h，最高可達(dá)（24～25）×104kW·h，平均日發(fā)電量增加了約2×104kW·h。

（4）維修、備件成本顯著降低。運(yùn)行至今未發(fā)生因篦冷機(jī)造成的停窯事故，易損件使用壽命長，維護(hù)費(fèi)用顯著減少。

（5）運(yùn)行穩(wěn)定可靠。對(duì)各類大塊窯皮、“雪人”的破碎能力強(qiáng)，可在線處理“雪人”。

篦冷機(jī)改造后，長興南方水泥有限公司不斷優(yōu)化操作流程，提升管理水平，使設(shè)備性能得到了有效發(fā)揮，尤其在預(yù)熱器優(yōu)化之后，窯系統(tǒng)產(chǎn)量穩(wěn)定在6 300～6 400t/d，各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)穩(wěn)步提升。