盛迎來,代能柒,沈飛,王文喜
我公司1號回轉(zhuǎn)窯由天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司設(shè)計,2004年3月投產(chǎn),采用TC型第三代篦冷機。篦冷機經(jīng)過多年的運行,設(shè)備嚴重老化,故障率高,檢修維護工作量大,熟料冷卻效果不好,出篦冷機熟料溫度高,制約了窯系統(tǒng)的長期高效穩(wěn)定運行。為提高生產(chǎn)線工作效率,改善經(jīng)濟技術(shù)指標,公司決定采用Sinowalk型第四代篦冷機,對原TC型第三代篦冷機進行升級改造。
在與設(shè)計單位和施工單位的通力合作下,技改工程從2020年3月20日開始,2020年4月19日結(jié)束,歷時30d完成,創(chuàng)造了我公司同類型技改最短施工工期記錄。
(1)TC型第三代篦冷機篦床面積119.3m2,冷卻面積偏??;產(chǎn)量一般在5 800t/d左右;單位負荷高達48.6t/d.m2,負荷偏大。
(2)熟料冷卻效果差,出冷卻機熟料溫度較高,一般在130℃~180℃左右;熱回收效率較低,一般在67%左右。
(3)篦板梁、活動框架變形,液壓系統(tǒng)元件老化、故障率較高,檢修、更換篦板等項目工作量大。
(4)備件消耗量較高,每年備件消耗費用達60~70萬元。
Sinowalk型第四代篦冷機為行進式穩(wěn)流冷卻機,型號為SCLW4-9X13-RC,具有熟料輸送效率高、機械運轉(zhuǎn)率高、生產(chǎn)運行成本低、熱回收效率高、模塊化設(shè)計和安裝、制造安裝精度高等特點。固定篦床采用高速射流篦板并配套穩(wěn)流閥,急冷效果好?;顒芋鞔菜讲贾茫至胁竭M式輸送熟料,篦床由數(shù)列篦板組成,每列有前、后兩個液壓缸同步驅(qū)動,各列篦板可獨立運動,卸料端設(shè)有輥式熟料破碎機。
TC型第三代篦冷機與Sinowalk型第四代篦冷機主要技術(shù)參數(shù)對比見表1。
表1 TC型第三代篦冷機與Sinowalk型第四代篦冷機主要技術(shù)參數(shù)對比
依據(jù)施工單位制定的篦冷機技改方案,原施工周期為44d,施工方案大致分為以下六個部分:
(1)拆除原有篦冷機篦床,約需10d。
(2)施工輥式破碎機土建基礎(chǔ)及風(fēng)機基礎(chǔ),約需7d。
(3)安裝篦冷機機械、電氣設(shè)備,約需13d。
William Bernard Jones用兩個話題說明己方政策的確存在著一定的缺陷,即在經(jīng)過漫長的獨裁統(tǒng)治后,敘利亞的重建一定會是一個漫長而且昂貴的過程。但是,他又通過另外一個話題說明土耳其不會孤軍奮戰(zhàn),己方期望阿拉伯聯(lián)盟,伊斯蘭合作組織和歐盟會成為土耳其的合作成員。
(4)施工篦冷機耐火材料,約需5d。
(5)安裝液壓系統(tǒng)及干油潤滑系統(tǒng),約需7d。
(6)調(diào)試篦冷機、風(fēng)機及其附屬設(shè)備,約需2d。
考慮到全年生產(chǎn)任務(wù)和市場銷售等因素,我公司與天津水泥院旗下的篦冷機制造廠家充分溝通交流后,與施工方一道重新細化了施工計劃。經(jīng)科學(xué)合理調(diào)度人員、機具,強化協(xié)調(diào)機制,詳細排定交叉作業(yè)節(jié)點計劃,最終在30d內(nèi)完成了技改工作。
技改后,1號窯篦冷機運行初期狀況較差,主要存在以下問題:
(1)空氣炮安裝位置不合理,篦冷機固定段北側(cè)斜墻頻繁出現(xiàn)堆“雪人”現(xiàn)象。
(2)熟料拉鏈機上細紅料偏多,篦冷機存在“紅河”現(xiàn)象。
(3)熟料結(jié)粒差,粉料多,5~25mm正常熟料顆粒較少,細顆粒熟料溫度較高,偶爾會>200℃。
(4)篦冷機熱回收效率較低,二次風(fēng)溫約1 100℃,三次風(fēng)溫約900℃左右,窯前飛砂嚴重。
針對篦冷機改造后存在的問題,我公司與天津水泥院多次召開分析研討會,共同分析原因,制定了調(diào)試方案。
雖然在改造前已考慮了堆“雪人”問題,在篦冷機固定段布置了空氣炮,但是由于改造后固定段篦床的高度整體下降較多,斜墻的角度變小,實際的熟料落料點比預(yù)想的偏移較多,造成空氣炮出現(xiàn)工作盲區(qū),導(dǎo)致北側(cè)斜墻頻繁堆“雪人”,現(xiàn)場勞動強度增加且安全風(fēng)險較大。8月份,公司利用回轉(zhuǎn)窯臨時停機檢修時機,根據(jù)現(xiàn)場實際情況,對空氣炮位置進行了調(diào)整,同時對空氣炮工作程序進行了組態(tài)優(yōu)化,使空氣炮既可間歇工作,也可整體工作。調(diào)整空氣炮位置后,未再出現(xiàn)過堆“雪人”影響窯操作的情況。
篦冷機存在“紅河”現(xiàn)象,是造成細料側(cè)熟料溫度高的主要原因。按Sinowalk型第四代篦冷機處理“紅河”的方法,縮短細料側(cè)邊部兩列篦板的行程,延長細料側(cè)熟料的停留時間;同時,關(guān)小固定斜坡最前端一排穩(wěn)流閥的開度,避免送風(fēng)“短路”,強化固定篦床細料側(cè)的急冷。
(1)投產(chǎn)初期,因熟料結(jié)粒差,冷卻不好,二、三次風(fēng)溫度低,操作中將篦冷機二室料層風(fēng)壓從8.5kPa提高至9.5kPa,嘗試通過提高料層厚度,達到提高二次風(fēng)溫和降低熟料溫度的目的。但調(diào)整后,二次風(fēng)溫未見明顯變化,反而出現(xiàn)拉鏈機料層不均、熟料溫度更高的現(xiàn)象,調(diào)整方向有誤。隨即將篦冷機二室料層風(fēng)壓從9.5kPa降至8.2kPa,降低料層厚度后,料層透氣性變好,拉鏈機料層穩(wěn)定,熟料溫度也有所好轉(zhuǎn)。
(2)因熟料溫度高,篦冷機風(fēng)機總運行電流達2 850A,電耗高,亦未達到預(yù)期的冷卻效果。在篦冷機風(fēng)壓和料層厚度穩(wěn)定后,決定逐步優(yōu)化篦冷機用風(fēng)。為了提升熟料急冷效果,技改前,在操作第三代篦冷機時,一直將固定篦床風(fēng)機開足。技改后,固定篦床風(fēng)壓達到14kPa以上,若風(fēng)機開度全開,高壓風(fēng)將穿透熟料層,裹挾大量飛砂料進入窯內(nèi),影響火焰形狀,降低窯內(nèi)溫度,循環(huán)反復(fù),導(dǎo)致窯工況惡化,熟料結(jié)粒更差。經(jīng)分析后,將固定篦床風(fēng)機擋板開度關(guān)至60%~70%,風(fēng)壓控制在12.5kPa以內(nèi),同時增加高溫段風(fēng)機用風(fēng),減少低溫段風(fēng)機用風(fēng)。調(diào)整后,風(fēng)機總運行電流降至2 700A左右,窯前飛砂明顯減少,二、三次風(fēng)溫更加穩(wěn)定。
(3)針對窯內(nèi)溫度低,熟料結(jié)粒差的情況,在窯的操作上,增加了窯頭煤用量,將三次風(fēng)擋板開度從60%關(guān)至40%,增加窯內(nèi)通風(fēng)和煅燒。由于所使用的原煤灰分達到28%~30%,煤質(zhì)較差,增加窯頭用煤后,在窯前溫度偏低的情況下,窯尾結(jié)皮明顯增多。為保證窯內(nèi)通風(fēng)良好,增加了現(xiàn)場清理結(jié)皮的頻次。調(diào)整后,窯前溫度提升,二次風(fēng)溫上升至1 150℃左右,熟料結(jié)粒明顯改善,熟料溫度有所下降,窯尾結(jié)皮現(xiàn)象逐步好轉(zhuǎn)。
硫堿比是指熟料中硫含量和堿含量的比例,硫堿比=w(SO3)/[0.658w(K2O)+w(Na2O)]。若燃料帶入的硫含量比較高,原料中帶入的堿含量偏低,窯系統(tǒng)內(nèi)的硫循環(huán)富集,則會造成熟料中硫堿比過高。熟料硫堿比過高,會增加熟料液相量,降低液相粘度和表面張力,降低熟料顆粒之間的粘著力,導(dǎo)致熟料顆粒結(jié)構(gòu)疏松,物料在窯內(nèi)滾動時難以形成較大顆粒,或即便形成較大顆粒后,也會由于多次滾動而散開,從而產(chǎn)生大量細粉,窯前飛砂嚴重。熟料硫堿比正常應(yīng)控制在0.8~1.0左右。
我公司使用的原煤以祁南煤為主,平均硫含量為0.9%左右,硫含量偏高,最高達1.2%,熟料硫堿比達到1.3~1.5,熟料飛砂料嚴重。通過改變進廠原煤品種,進廠原煤以桃園煤(硫0.6%左右)、朱仙莊煤(硫0.2%左右)為主,搭配少量祁南煤,將原煤硫含量控制在0.6%左右,保證了熟料硫堿比控制在1.0以內(nèi),減少了熟料飛砂料,熟料結(jié)粒狀況明顯改善。
從配料方面分析,若熟料SM值過高,也容易產(chǎn)生飛砂料。SM值表征的是在煅燒過程中或在燒成帶內(nèi),物料固相與液相的比例。在1 400℃以上時,熔融物料中的固相為C3S和C2S,SiO2基本上存在于固相中,液相則包括了全部的Al2O3和Fe2O3。若熟料SM值過高,則表征熟料液相量偏少,不足以使物料結(jié)成大的顆粒,熟料顆粒比較細小,容易產(chǎn)生飛砂料。
針對配料問題,公司調(diào)整了配料方案,提高了生料的易燒性,以期進一步改善熟料結(jié)粒情況,降低熟料溫度。原料配料成分見表2,煤粉工業(yè)分析結(jié)果見表3,物料配比情況見表4,熟料化學(xué)成分及率值見表5。
表2 原料配料成分,%
表3 煤粉工業(yè)分析結(jié)果
表4 物料配比情況
表5 熟料化學(xué)成分(%)及率值
調(diào)整配料主要是為了適當降低熟料SM值,增加熟料Fe2O3含量,加強熟料的結(jié)粒能力。從分析結(jié)果來看,調(diào)整配料后,熟料結(jié)粒情況明顯改善,達到了優(yōu)化配料方案的目的。
經(jīng)調(diào)試,Sinowalk型第四代篦冷機的設(shè)備性能得到了充分發(fā)揮。出篦冷機熟料結(jié)粒較好且比較均勻,熟料溫度明顯下降,正常粒徑的熟料溫度在80℃~130℃之間,熱回收效率明顯提高,二次風(fēng)溫提升至1 200℃以上,三次風(fēng)溫提升至980℃左右。調(diào)試前后熟料溫度及結(jié)粒情況見圖1,調(diào)試前后1號窯操作畫面對比見圖2。
圖1 調(diào)試前后熟料溫度及結(jié)粒情況
圖2 調(diào)試前后1號窯操作畫面
截止目前,調(diào)試后的1號窯篦冷機已穩(wěn)定運行了1年多,取得了預(yù)期效果,達到了技改目標。我公司總結(jié)了篦冷機改造的一些經(jīng)驗,列舉如下,供類似項目參考。
(1)因帶尾置輥式破碎機的篦冷機無法對破碎后的熟料進行二次冷卻,導(dǎo)致拉鏈機上仍然會出現(xiàn)大塊熟料破碎后的紅料,溫度很高。如場地條件和資金投入允許,使用帶中置輥式破碎機的篦冷機是最佳選擇,能夠徹底解決“紅料”的問題,冷卻效果更好,工藝運行指標更優(yōu)。
(2)如采用尾置輥式破碎機,篦床改造為二段式會更加靈活,一、二段之間留有一定的高度差,可滿足應(yīng)急操作時的空間需要。
(3)當飛砂料較多時,高溫、高壓風(fēng)裹挾飛砂料進入窯內(nèi),增加了窯的通風(fēng)阻力,加劇了對窯口澆注料的沖刷磨損,縮短了澆注料的使用周期。操作中應(yīng)注意固定篦床用風(fēng),風(fēng)機壓頭選型不宜過高。
(4)因改造后篦冷機冷卻效率提升,發(fā)電AQC入口溫度上升70℃~80℃,為保證鍋爐安全運行,需要進行階段性補冷風(fēng)降溫,導(dǎo)致熱量損失。在篦冷機改造時,應(yīng)同步對發(fā)電取風(fēng)管道進行優(yōu)化,適當增加低溫段取風(fēng)量,避免補冷風(fēng),減少系統(tǒng)熱損失。
(5)本次改造,所有風(fēng)機均未采用變頻調(diào)速,在環(huán)境溫度較低時,低溫段風(fēng)機開度只有25%~50%,不利于節(jié)能。對于風(fēng)門開度長期<70%的低溫段風(fēng)機,建議優(yōu)先采用節(jié)能的變頻調(diào)節(jié)方式。